關于PCB布局布線的問題,今天我們不講信號完整性分析(SI)、電磁兼容性分析(EMC)、電源完整性分析(PI)。只講可制造性分析(DFM),可制造性設計不合理同樣會導致產品設計失敗。 PCB布局中成功的DFM始于設置的設計規則以考慮重要的DFM約束。下面顯示的DFM規則反映了大多數制造商可以找到的一些當代設計能力。確保在PCB設計規則中設置的限制不違反這些限制,以便可以確保符合大多數標準設計限制。 PCB布線的DFM問題依賴于良好的PCB布局,布線規則可以預先設定,包括走線的彎曲次數、導通孔的數目、步進的數目等。一般先進行探索式布線, 快速地把短線連通,然后進行迷宮式布線,先把要布的連線進行全局的布線路徑優化,并試著重新再布線,以改進總體效果及DFM可制造性問題。
01.
PCB布局的DFM:
一、SMT器件 器件布局間距符合裝配要求,一般表面貼裝器件大于20mil、IC類大于80mil、BGA類大于200mi。布局時器件間距滿足裝配要求,才能提升生產工藝的品質良率。 器件引腳SMD焊盤間距,一般需大于6mil,阻焊橋的制成能力是4mil,如果SMD焊盤間距小于6mil,阻焊開窗的間距小于4mil,阻焊橋無法保留,導致組裝過程中出現大塊焊料(尤其是引腳之間),進而導致短路。
二、DIP器件 過波峰焊加工的器件pin間距、器件方向、器件間距等都需考慮到波峰焊加工的要求。器件引腳間距不足,會導致焊接連錫,進而導致短路。 很多設計師會盡可能減少直插器件(THT)的使用,或者將直插器件放在板子的同一面。然而,直插器件經常不可避免。在組合的情況下,如果將直插器件放在頂層,貼片器件放在底層,在某些情況下,將影響單面的波峰焊。這時,就要使用更昂貴的焊接工藝,比如選擇性焊接。
三、元器件到板邊的距離 如果是上機焊接的話,那電子元件一般與板邊距離為7mm(不同焊接廠家不同要求),但是也可以在PCB制作的時候添加工藝邊,這樣可以將電子元件放在PCB板邊,只要方便布線就可以。 但是板邊的器件過機焊接時,可能會碰到機器的導軌,撞壞元器件。板邊的器件焊盤在制造工程中會被切除,如果焊盤比較小的話會影響焊接質量。
四、高/矮器件的距離 電子元器件種類繁多,外形各不同,引出線也多種多樣,所以印制板的組裝方法也就有差異,良好的布局不但能使機器性能穩定、防震、減少損壞, 而且還能得到機內整齊美觀的效果。 在高器件的周圍,矮小器件需保留一定距離。器件距離與器件高比小,存在熱風波不均,可能造成焊接不良或焊接后無法返修風險。
五、器件與器件的間距 一般smt加工中貼片時要考慮到機器貼裝時存在一定的誤差,并考慮到便于維修和目視外觀檢驗,相鄰兩元器件體不能太近,要留有一定的安全距離。 片狀元器件之間,SOT之間,SOIC與片狀元器件之間間距為1.25mm。片狀元器件之間,SOT之間,SOIC與片狀元器件之間間距為1.25mm。PLCC與片狀元器件、SOIC、QFP之間為2.5mm。PLCC之間為4mm。設計PLCC插座時,應注意留出PLCC插座的尺寸(PLCC的引腳在插座的底部內側)。
02.
PCB布線的DFM:
一、線寬/線距 對于設計師來說,我們在設計的過程中不能只考慮設計出來的精度以及完美要求,還有很大一個制約條件就是生產工藝的問題。板廠不可能為了一個優秀的產品的誕生,重新打造一條生產線。 一般正常情況下線寬線距控制到 4/4mil ,過孔選擇 8mil(0.2mm), 基本80%以上PCB生產廠商都能生產,生產的成本最低。線寬線距最小控制到 3/3mil,過孔選擇 6mil(0.15mm),基本70%以上 PCB生產廠商都能生產,但是價格比第一種情況稍貴,不會貴太多。
二、銳角/直角 銳角走線一般布線時禁止出現,直角走線一般是PCB布線中要求盡量避免的情況,也幾乎成為衡量布線好壞的標準之一。因影響信號的完整性,直角布線會產生額外的寄生電容和寄生電感。 在PCB制版過程中,PCB導線相交形成銳角處,會造成一種叫酸角的問題,在pcb線路蝕刻環節,在“酸角”處會造成pcb線路腐蝕過度,帶來pcb線路虛斷的問題。因此,PCB工程師需要避免走線出現銳角或奇怪的角度,走線拐彎處應保持45度角。
三、銅條/孤島 如果是足夠大的孤島銅皮,它會成為天線,這可能會在電路板內引起噪聲和其他干擾(因為它的銅沒有接地——它將成為信號收集器)。 銅條和孤島是許多平面層上自由浮動的銅,這可能會在酸槽中導致一些嚴重的問題。眾所周知,細小的銅斑會從PCB面板上脫落下來,并到達面板上的其他蝕刻區,從而造成短路。
四、鉆孔的孔環 孔環是指鉆孔周圍的一圈銅,由于制造過程中的公差,在鉆孔、蝕刻、鍍銅后,鉆孔周圍的剩余銅環,鉆頭并不總是能完美地擊中焊盤的中心點,因此可能導致孔環破裂。 過孔的孔環需單邊大于3.5mil,插件孔環大于6mil??篆h過小在生產制造過程中,鉆孔有公差,線路對位也有公差,公差的偏移會導致孔環破了開路。
五、布線的淚滴 PCB布線添加淚滴可以讓電路在PCB板上的連接更加穩固,可靠性高,這樣做出來的系統才會更穩定,所以在電路板中添加淚滴是很有必要的。 添加淚滴可避免電路板受到巨大外力的沖撞時,導線與焊盤或者導線與導孔的接觸點斷開。添加淚滴焊接時,可以保護焊盤,避免多次焊接使焊盤脫落,生產時可以避免蝕刻不均,過孔偏位出現的裂縫等。
DFM檢測布局布線
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