18年经验工程师分享原理,结构,PCB等,从审核到生产,面面俱到

我是阿杜,刚加入卧龙会,从业18年,做过设计开发和项目管理等相关职业,从业的这些年里我把个人的一点点经验给大家分享一下,主要在PCB设计这方面,从原理图、结构的审核到PCB工艺制作、SMT生产,PCB涉及各个的环节把碰到比较常见的问题做一个说明和分享:

一、原理图,PCB设计方面

在原理图这块对LAYOUT工程师来讲,有3个方面:空网络、重复网络等,这个软件有检查选项,这个就不在这里讲。

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1、封装这块,可能更多的是在PCB的封装和原理图是否一致性,就怕关联封装有,但是管脚定义不一致,这种在两只脚以上(含两只)、有极性和方向的。原创今日头条:卧龙会IT技术

另外非标准的元件会比较容易出现错误,这块我个人在设计的时候是这样处理的,在设计前两只脚以上(含两只)的元件统一重新核对一次封装管脚,确保正确无误后再进行画板走线。

还有建立专业封装管理小组,做好封装对应关系表,原理图和PCB一一匹对,形成元件库管理,再放到公司统一的调用管理目录下,方便工程师进行调用元件。

2、PCB设计这块,大多数从业LAYOUT这块的工程师对电路这块不是太懂,电子工程师也没有细说,这样在设计时很容易产生漏洞,所以在设计前期需要了解几方面的信息:让设计工程师帮忙讲解。

(1)整个电路原理,各个单元电路的回路,方便布局和走线。

(2)各个电路模块的电流功耗信息,方便布线控制线径大小。

(3)关键信号线信息,了解哪些信号是需要差分控制,那些信号需要做等长控制,那些信号是输入或输出,那些是干扰源,那些是被干扰源,只有了解信号的信息,才方便进行布线PCBLAYOUT.

(分享经验:a、一般数字比模拟信号容易抗干扰,b、在数字信号源输出脚串入一颗电阻,可以将信号变得比较圆滑,干扰能力相应下降,c、高频信号在工作时,在同一组信号参考层必须一致,线宽也控制一致,这样参考的阻抗也会相近。d、超高频信号,走线尽可能走表层,不要通过过孔进行连接,否则产生寄生电容,影响信号传输的频点和参考阻抗)

3、连接器这块,很多时候,一款产品里面有多款PCB板设计,板与板之间通过连接器进行连接,很多时候容易出现脚位镜像的问题,为了避免出现类似的问题,我们设计时将PCB封装分为A/B封装,这样在设计时可以避免连接器脚位的错误。

二、结构设计方面

大部分的结构工程师不懂电子,在结构设计时,大多工程师只将PCB的限高、结构件的位置、禁止布线位置作了注明,但是PCB LAYOUT工程师需要将结构信息转换为LAYOUT的信息,有如下几点:

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1、结构件对位信息,如USB、按键等元件,因为结构设计和PCB设计的封装建造者不同,在设计时可能会产生偏差,这样可能会影响产品的美观及按键手感,所以在摆放元件时需要确认统一参考点进行摆放。原创今日头条:卧龙会IT技术

2、连接器摆放,如上所说,一款产品里面有多款PCB板设计,板与板之间通过连接器进行连接,很多时候容易出现脚位镜像的问题,为了避免出现类似的问题,除了电路和PCB上分A/B封装以外,结构设计上还需要注明1脚的位置,确保装配和连接的准确性。

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3、结构静电设计,产品在设计时,很多地方容易被静电干扰,特别是带金属壳的结构元件,一般在设计时,关键核心元件尽量远离这些结构件,且在接口处增加ESD元件,另外接地回路要尽量的短,阻抗要尽量小,让静电回路尽快进入大地。另外建议在LAYOUT是,IC电源脚的去耦电容要尽量靠近IC,让电源线先经过去耦电容再进入IC管脚,这样不仅对ESD有效,对EMI信号处理也非常有效果。

4、元件限高和禁止布件,在这块来说主要是防止元件放置到高度不够的地方,影响结构装配,一般这块在元件建封装的时候就将元件的高度做一个说明,PADS有这块的设置,如果不会操作,可以采用元件命名的方式,一般采用:型号+封装+高度。如:STM32-QFN48-1M1.

三、PCB工艺这块

在这块我只说两点

1、成本,我有一个朋友,在做设计的时候,他只关心把产品PCB拉通,很多工艺的要求没有去做相关的管控,导致这个产品样板可以做出来,但是批量没有办法做。

因为PCB的报废率非常高,一般工程师在设计前需要了解目前的PCB板厂的工艺能力,尽量采用常规的设计,如:线径/线距,机械孔径,激光孔径,表面工艺,塞孔工艺,油墨丝印,板材介电常数等等,都需要做相关的了解,否则给制造成本带来不必要的浪费。

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2、安全,如上所说,极限设计,不光只是带来成本上的提高,而且还带来很多的隐患,比如我们公司之前就出现过过孔孔壁铜有孔,铜不满的情况,这样在大功耗的电路中,可能会出现过孔带不起负载而烧断的问题。

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不是所有的板都是这样,但是就是有风险,还有出现过线路虚短,在正常测试的过程中,线路都是正常,出现阴雨潮湿的天气就出现短路的情况,这个也是根据设计的密度有关系而导致,所以在设计时尽量考虑常规设计。

四、SMT生产这块

在PCB加工生产完成后,需要和元件进行贴片生产,在生产中一般需要提供几块资料给到贴片厂,钢网文件、坐标文件、贴片文件等资料,这个也是需要我们LAYOUT工程师进行提供的资料,在SMT这块我就分享3点:

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1、元件封装设计,一般焊盘比元件管脚大3/1(通常按参考设计进行建造),另外在元件管脚之间如果够安全距离尽量保留绿油桥,方便拖锡,另外焊盘管脚上不要有丝印,这样会产生锡膏断层和假焊问题。原创今日头条:卧龙会IT技术

2、元件摆放,PCB板框3毫米内不得放任何元件,主要有两方面,(1)方便飞打贴片,怕撞件。(2)分板时防止板边元件因板材受力出现松动。

3、手工焊接位置,手工焊接焊盘尽可能将焊盘加大,避免PCB的焊盘附着力因为焊盘太小受热膨胀导致焊盘脱落。

最后,在PCB的设计中,如何有效的布局及EMI控制,待有时间再分享。大家对本文有什么想说的,在评论区留言。谢谢支持!

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