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影响PCB设计的十大DFM问题

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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2021-6-2 13:28 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    作为一个PCB设计师,您需要考虑电气、结构以及功能的方方面面。除此之外,还得确保PCB在指定的时间内,以最低的成本且保质保量地生产出来。为了满足以上需求,必须考虑DFM(Designfor Manufacture)的因素,这也是PCB设计中的一个重要部分,如果设计不合理会导致频繁的问题。. J0 O+ r; N2 B; w( r
    现在让我们看一下最常见的DFM问题以及如何避免。
    - @" I7 S+ @! H8 f9 H
    1.  符合IPC标准的封装尺寸
    " ~; S( i, O& G" MPCB上与器件接触的焊盘是非常重要的,它决定了器件是否可以被可靠的焊接。如果封装的设计满足IPC的标准,就可以确保在生产过程中,元器件准确无误地进行焊接。( c8 F, t5 [. L. [
    * y3 |; L1 p6 S2 s. \

    7 V6 m: Y3 d/ L; L; m2.  器件焊盘的均匀连接
    # r% M; n8 |( v' z8 t对于0402,0201或者更小尺寸的SMD器件,焊盘的均匀连接非常重要。这样可以防止墓碑效应:即元件在回流焊时部分或完全脱离板材,直接造成组装板的失效。为了保证焊接的可靠性,保持BGA焊盘的均匀连接也非常重要。
    & K9 G4 u/ g# ~# x; b5 s2 G
    / o$ w2 u" o5 A! H/ J; z- ?( ?3.  导通孔在垫(Vias in SMD Pad)
    : R. Z( m) R; ^* l" D% X7 U6 i翻译有点别扭,简单说就是在焊盘上打过孔。PCB设计中的共识是应不惜一切代价尽可能避免Vias in Pad。当焊接时,过孔会导致焊点的虚焊并最终损坏电路。然而在某些特定的场合,Vias in pad还是有用武之地,比如在解决散热问题时非常有帮助。
    & {0 j, F( i# n$ i! I0 J) g  Q0 K2 X
    4.  铜箔的均匀分布
    6 f9 m4 z: j3 X5 c: X# A) f在单独的板层上创建铜箔影像取决于很多因素。如果铜箔在某一区域被移除,很难保证单一导线的稳定性。因此,建议尽可能将铜箔均匀分布。8 [7 L1 E. A! `6 ~5 `6 m3 h
    / x, g3 V* E2 f8 A
    5.  元件的选择与摆放1 ~) Q5 r7 ~- ~; m) |7 @2 x
    很多设计师会尽可能减少直插器件(THT)的使用,或者将直插器件放在板子的同一面。然而,直插器件经常不可避免。在组合的情况下,如果将直插器件放在顶层,贴片器件放在底层,那么所有的元件应尽可能靠近。在某些情况下,这将影响单面的波峰焊。这时,就要使用更昂贵的焊接工艺,比如选择性焊接。8 J# K" o7 H9 _! _9 p' |2 Z
    % o+ P8 `; c1 Y. C$ J, f
    6.  层或者过孔偏移; I( ]. a+ x0 i  X, j, h5 e; z
    生成PCB制造数据是生产环节中最后一个没有误差的步骤。PCB的生产有误差,会影响铜箔层的影像以及过孔的钻孔。板厂会多层一起钻孔,而不是一层一层钻。+ j  N  @$ {/ X6 \1 c! k' y

    1 `+ c2 V1 g: N0 g8 M想象一下,层和过孔是会存在偏移的,这样钻孔也会产生误差。因此,最小孔环的设定(MinimumAnnual Ring)以及泪滴(Teardrop)可以提高PCB的良率。这也间接降低了生产的整体成本。2 J6 S- I+ F3 g9 J
    可以使用AD的设计规则来定义孔环的宽度或泪滴的样式、尺寸。8 H; e5 f* P! y8 p6 F

    . Z$ q# \% {- q& e7.  未连接的过孔、焊盘; H# T# F0 M: Y: S" R, N
    通过移除没有连接(没有使用)的过孔和焊盘(内层的过孔、焊盘或者直插器件的焊盘)可以帮助PCB厂商保护他们的钻头,使之使用更久。但是,很多PCB设计者不喜欢这样。从电气的角度看,移除未使用的过孔/焊盘不会影响最终的产品,但很有可能会削弱产品的物理结构。如果设计师不想移除不用的焊盘,务必在设计规范中提出。$ }$ p) U% O! |  ^% x

    9 l  r0 l  _  y7 n8.  阻焊(Solder Mask): L1 G" }/ r) Y+ L
    很多设计师喜欢用经验值50um来定义焊盘的尺寸,并同时定义焊盘到导线的最小间距为50um。但是,如果您希望两个焊盘之间存在阻焊桥的话,最小的尺寸应该是75um。应该在创建元件库或将器件放置到PCB时考虑这些因素,否则就会因为间距太小导致阻焊无法正确覆盖焊盘之间的区域。
    1 L8 C/ n) T7 y5 R5 T* j
    - K6 |" R6 c- `# ]( `2 ^% D9.  生成制造数据前进行层的清理/ h: d9 t2 q4 L, J
    摆放过孔可能导致某些区域被截断。然而通过微调就可以避免这些这一状况,如下图所示:
    9 o8 g  D; Z: Y3 f1 C
    ' G' L( }- r" Z# Y8 Y$ l另外需要注意的是锐角的导线对PCB制造来说是非常有问题的,设计师在应设计后期清理这些导线:* ~8 R# P$ w" p' u+ q" R' L3 }

    , e/ V$ O. o- u可以在AD中通过规则限制锐角:1 v9 p; t* N/ U
    9 j! j7 `- u9 k9 z
    10.  SMD焊盘的直连) \4 ?# k, _, p" Z( ?. U
    从电气角度而言,将SMD元件的相邻焊盘直接连接(或在器件下方连线)并没有什么问题:
    % I7 u& f% Z1 P% _3 W1 `

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    2#
    发表于 2021-6-2 13:57 | 只看该作者
    翻译有点别扭,简单说就是在焊盘上打过孔。PCB设计中的共识是应不惜一切代价尽可能避免Vias in Pad。当焊接时,过孔会导致焊点的虚焊并最终损坏电路。然而在某些特定的场合,Vias in pad还是有用武之地,比如在解决散热问题时非常有帮助。

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    3#
    发表于 2021-6-2 14:08 | 只看该作者
    在单独的板层上创建铜箔影像取决于很多因素。如果铜箔在某一区域被移除,很难保证单一导线的稳定性。因此,建议尽可能将铜箔均匀分布。
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    2020-8-4 15:07
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    4#
    发表于 2021-6-2 14:11 | 只看该作者
    很多设计师会尽可能减少直插器件(THT)的使用,或者将直插器件放在板子的同一面。然而,直插器件经常不可避免。在组合的情况下,如果将直插器件放在顶层,贴片器件放在底层,那么所有的元件应尽可能靠近。在某些情况下,这将影响单面的波峰焊。这时,就要使用更昂贵的焊接工艺,比如选择性焊接。
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