作為一個PCB設計師,您需要考慮電氣、結構以及功能的方方面面。除此之外,還得確保PCB在指定的時間內,以最低的成本且保質保量地生產出來。為了滿足以上需求,必須考慮DFM(Designfor Manufacture)的因素,這也是PCB設計中的一個重要部分,如果設計不合理會導致頻繁的問題。
現在讓我們看一下最常見的DFM問題以及如何避免。
1.符合IPC標準的封裝尺寸
PCB上與器件接觸的焊盤是非常重要的,它決定了器件是否可以被可靠的焊接。如果封裝的設計滿足IPC的標準,就可以確保在生產過程中,元器件準確無誤地進行焊接。
2.器件焊盤的均勻連接
對于0402,0201或者更小尺寸的SMD器件,焊盤的均勻連接非常重要。這樣可以防止墓碑效應:即元件在回流焊時部分或完全脫離板材,直接造成組裝板的失效。為了保證焊接的可靠性,保持BGA焊盤的均勻連接也非常重要。
左圖為錯誤的連接方式,右圖正確。
3. 導通孔在墊(Vias in SMD Pad)
翻譯有點別扭,簡單說就是在焊盤上打過孔。PCB設計中的共識是應不惜一切代價盡可能避免Vias in Pad。當焊接時,過孔會導致焊點的虛焊并最終損壞電路。然而在某些特定的場合,Vias in pad還是有用武之地,比如在解決散熱問題時非常有幫助。
4. 銅箔的均勻分布
在單獨的板層上創建銅箔影像取決于很多因素。如果銅箔在某一區域被移除,很難保證單一導線的穩定性。因此,建議盡可能將銅箔均勻分布。
5. 元件的選擇與擺放
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,那么所有的元件應盡可能靠近。在某些情況下,這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。
6. 層或者過孔偏移
生成PCB制造數據是生產環節中最后一個沒有誤差的步驟。PCB的生產有誤差,會影響銅箔層的影像以及過孔的鉆孔。板廠會多層一起鉆孔,而不是一層一層鉆。
想象一下,層和過孔是會存在偏移的,這樣鉆孔也會產生誤差。因此,最小孔環的設定(MinimumAnnual Ring)以及淚滴(Teardrop)可以提高PCB的良率。這也間接降低了生產的整體成本。
可以使用AD的設計規則來定義孔環的寬度或淚滴的樣式、尺寸。
7. 未連接的過孔、焊盤
通過移除沒有連接(沒有使用)的過孔和焊盤(內層的過孔、焊盤或者直插器件的焊盤)可以幫助PCB廠商保護他們的鉆頭,使之使用更久。但是,很多PCB設計者不喜歡這樣。從電氣的角度看,移除未使用的過孔/焊盤不會影響最終的產品,但很有可能會削弱產品的物理結構。如果設計師不想移除不用的焊盤,務必在設計規范中提出。
8. 阻焊(Solder Mask)
很多設計師喜歡用經驗值50um來定義焊盤的尺寸,并同時定義焊盤到導線的最小間距為50um。但是,如果您希望兩個焊盤之間存在阻焊橋的話,最小的尺寸應該是75um。應該在創建元件庫或將器件放置到PCB時考慮這些因素,否則就會因為間距太小導致阻焊無法正確覆蓋焊盤之間的區域。
9. 生成制造數據前進行層的清理
擺放過孔可能導致某些區域被截斷。然而通過微調就可以避免這些這一狀況,如下圖所示:
另外需要注意的是銳角的導線對PCB制造來說是非常有問題的,設計師在應設計后期清理這些導線:
可以在AD中通過規則限制銳角:
10. SMD焊盤的直連
從電氣角度而言,將SMD元件的相鄰焊盤直接連接(或在器件下方連線)并沒有什么問題:
但這會導致后期的測試問題,比如在進行AOI(自動光學檢測)檢測時,由于焊盤上的焊點,相機將可能無法檢測到兩焊盤是否正確相連。
微小的調整就可以改變這一情況,讓每個流程更順暢,不是更好嗎?
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原文標題:【技術博客】影響PCB設計的十大DFM問題
文章出處:【微信號:AltiumChina,微信公眾號:Altium】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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