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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。/ G3 d( d9 _* z. {
    现在让我们看一下最常见的DFM问题以及如何避免。
    / W8 W' m7 r- S& I* D& u6 @
    1.  符合IPC标准的封装尺寸" t; ]" R3 g' L" v/ k
    PCB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。0 s" r/ Y# K) D2 h& z( y5 L/ a4 x

    ' v! e3 g# J* F& {: z2 u% d" Y% [$ J: X/ i% @8 d
    2.  器件焊盘的均匀连接
    + L- e: ^. f( F8 \: ?# N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。
    ) W; [) y2 d2 L+ r" i! \7 X( q1 j0 Y/ n" v: P8 q; ]
    3.  导通孔在垫(Vias in SMD Pad)
    ) j: v4 A. Q* a1 J4 `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。7 s4 \) Q+ g" C9 n& k' H
    # J, i/ M7 t; o' k: b+ h
    4.  铜箔的均匀分布
    0 ^: t9 f1 |0 m) p- W4 |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。7 E6 c4 u0 t/ m* b

    , \! D) V" y( ^9 w; F2 n# G9 y5.  元件的选择与摆放
    0 C6 a! V) D( ?+ Z& c8 f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。3 Q* [! u3 x( c" B6 V$ s- z2 o. _
    ! P" l9 V3 P5 P$ r
    6.  层或者过孔偏移
    $ _* D! t* |1 Q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。
    / a3 K9 i" |" o! B: j/ B& g: T% i  ~4 U# R
    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。0 U+ s4 W) Z+ y) `: s9 N7 Y7 m
    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。; F- r. F5 r3 E' ^/ J% ~( w

    + [' s' P* g; H7.  未连接的过孔、焊盘2 p. O/ n" ~* f! V. h
    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。
    ' }6 p4 u9 c9 `" G+ B
      ?; D7 Q1 g8 J+ @9 X9 |8.  阻焊(Solder Mask)! w' \0 m- Q6 r4 Q9 X& B
    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。
    / _3 w# R. j- e* R% ]  \4 G' \- h4 o" F. n# W8 M* a
    9.  生成制造数据前进行层的清理4 F! d8 k- r1 ]  Y
    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:# x) \( @: T/ o& p8 H- S  ]2 S
    & R* `- m) A# P, @) E0 P. E
    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:
    7 [5 y, b, K4 `2 n1 k+ U! a3 {+ T! {- Z2 T( [; C
    可以在AD中通过规则限制锐角:
    8 \' F( t8 z8 v7 i( ~- n, N. Z$ n! U# q7 |
    10.  SMD焊盘的直连: T7 x2 E( g8 F2 x7 ]
    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:" N7 m! ~0 X+ @6 w

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    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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