PCB 設計陷阱避免指南

確保電子產品設計的可靠性至關重要。可製造性設計包含三個關鍵面向:PCB可製造性設計、PCBA組裝設計和成本效益製造設計。其中,PCB可製造性設計著重於PCB板的製造視角,考慮製程參數以提高生產良率並降低溝通成本。設計考慮因素包括線寬和線距、孔距和孔距,所有這些都必須在設計階段解決。

PCB設計的重要性

在電子產品開發中,PCB作為設計內容的實體載體,實現所有設計意圖和產品功能。因此,PCB設計是任何專案中不可或缺的環節。 PCB的可製造性設計需要工程師的重視,確保設計符合製造能力。

常見的設計陷阱

完成 PCB 設計後,便開始生產實體電路板。設計好的 PCB 常常因為設計流程與生產設備不符而無法生產。設計工程師必須在設計階段了解生產流程能力,以避免此類問題。

DFM分析的作用

可製造性設計 (DFM) 分析軟體根據生產製程參數對設計的 PCB 進行可製造性檢查。它可以幫助設計工程師在生產前發現潛在的可製造性問題,並充當設計與製造之間的橋樑。

DFM檢查專案案例研究

wonderfulpcb DFM Services可製造性分析軟體為PCB裸板分析制定了19個主要項目和52條詳細的檢查規則。這些規則涵蓋了各種潛在的製造問題。以下是一些DFM分析幫助使用者解決問題的經典案例:

1. Allegro 設計文件短路

在DFM電氣網路檢查中,發現電源與接地之間有短路現象。在Allegro中查看PCB檔案發現,兩個SMD焊盤的散熱地孔與電源層短路,而電源層中地孔未隔離,導致短路。

Allegro 設計文件短路 51

2. PADS 設計文件 2D 線路短路

DFM電氣網路檢查發現電源與接地之間有短路。經Layout工程師核實,在轉換Gerber檔案時未取消第五層的一條2D線,導致電氣網路出現短路。

PADS 設計檔 2D 線路短路 52

3. Altium設計文件開路

DFM電氣網路檢查發現第二層整個地線網路開路,使用Altium Designer開啟檔案發現整個接地線孔與銅箔絕緣,導致地線網路開路。

Altium 設計文件開路 53

4. 阻焊層窗口缺失

DFM 阻焊層視窗異常檢查發現,在預期焊接的區域缺乏阻焊層。阻焊層中沒有窗口,該區域就無法焊接,導致潛在的組裝問題。

5. 缺失鑽孔

漏鑽分析檢測發現DIP元件接腳有漏孔。如果沒有這些漏孔,DIP元件就無法插入和焊接。如果後續鑽孔,孔內可能缺少鍍銅,導致無法修復的斷路。

DFM檢測功能

1.電路分析

最小線寬: 設計工程師必須確保走線寬度足以處理預期的電流。走線寬度不足可能會導致過熱和潛在故障。

最小間距: 走線之間應留有足夠的間距,以防止短路和訊號幹擾。間距應滿足電壓要求和製造能力。

SMD間距: SMD 焊盤之間的適當間距對於防止焊橋和確保可靠連接至關重要。

墊尺寸: 焊盤尺寸會影響焊接品質。焊盤太小會導致焊點不良,而焊盤過大則可能導致元件錯位。

網格銅鍍層: 雖然網格鍍銅可以增強散熱,但過小的網格間距和線寬會使製造流程變得複雜。

孔環尺寸: 足夠的孔環尺寸對於正確焊接至關重要。孔環尺寸過小會導致焊接困難,而通孔環尺寸過小則可能導致斷路。

洞到線: 由於製程公差,孔和跡線之間的距離不夠可能會導致製造過程中發生短路。

電訊號: 斷線或尖角等設計錯誤可能會導致製造挑戰和訊號完整性問題。

銅到板邊緣: 銅線太靠近電路板邊緣可能會導致成型過程中的暴露和潛在的安裝問題。

孔上的墊片: 有孔的焊盤會影響焊接品質和元件放置。

開路短路: 檢測由於設計錯誤而導致的開路或短路對於防止功能故障至關重要。

2. 鑽孔分析

鑽孔孔徑: 鑽孔尺寸小會增加生產成本,並且可能超出製造能力。

洞到洞: 孔間距不足會導致鑽頭斷裂和短路。

洞至板邊: 孔太靠近板邊緣會導致焊環斷裂並影響焊接品質。

孔密度: 孔密度過高會增加生產時間和成本。過高的孔密度也可能影響價格和交貨時間。

特殊孔: 半孔或方孔等特殊孔在設計時需要特別注意,以確保可製造性。

漏水孔: 諸如缺少鑽孔之類的設計錯誤可能會導致斷路或組裝問題。

多餘的孔:

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