各位同學(xué)大家好,歡迎繼續(xù)做客電子工程學(xué)習(xí)圈,今天我們繼續(xù)來(lái)講這本書,硬件系統(tǒng)工程師寶典。上篇我們說(shuō)到PCB設(shè)計(jì)中板子要符合EMC,信號(hào)的走線要平順,信號(hào)回流阻抗盡量小。今天我們開(kāi)始看看板子在生產(chǎn)制造時(shí)的工藝問(wèn)題。
DFX分析概述
DFX全稱是Design for X(面向產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)),X的含義表示產(chǎn)品生命周期的某一環(huán)節(jié),如DFM中的M表示Manufacturability可制造性、DFA中A表示Assembly可裝配性、DFR中R表示Reliability可靠性等。
DFM---可制造性設(shè)計(jì)
DFM是DFX中最重要的部分,需要考慮制造的可能性、高效性和經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)PCB時(shí)若不考慮工藝設(shè)計(jì),沒(méi)有考慮對(duì)電路的調(diào)試、加工,就會(huì)需要重新改板設(shè)計(jì),如果是在批量生產(chǎn)時(shí)的問(wèn)題,就會(huì)造成更大的損失。因此,在設(shè)計(jì)之初就要重視工藝問(wèn)題,一般要考慮以下幾點(diǎn):
1.自動(dòng)化生產(chǎn)所需的傳送邊、定位孔和光學(xué)定位符號(hào)
2.考慮生產(chǎn)效率的拼板
3.考慮焊接合格率的元器件封裝選型、基板材質(zhì)選擇、組裝方式、元件布局、焊盤設(shè)計(jì)、阻焊層設(shè)計(jì)
4.考慮檢查、維修、測(cè)試有關(guān)的元件間距和測(cè)試焊盤設(shè)計(jì)
5.考慮PCB制造的導(dǎo)通孔和元件孔徑設(shè)計(jì)、焊盤環(huán)寬設(shè)計(jì)、隔離環(huán)寬設(shè)計(jì)、線寬和線距設(shè)計(jì)
6.考慮裝配、調(diào)試、接線的絲印或腐蝕字符設(shè)計(jì)
7.考慮壓接、焊接、螺裝、鉚接的孔徑、安裝空間設(shè)計(jì)
印制板基板材料選擇
印制板基板材料的選擇主要取決于電路板所要應(yīng)用的環(huán)境和要求的性能。以下是一些常見(jiàn)的材料選擇:
1. FR-4:FR-4玻璃纖維雙面箔板是一種常用的電路板基板材料,它具有較高的強(qiáng)度和耐熱性,并且價(jià)格相對(duì)較低。它適用于大多數(shù)一般性應(yīng)用。
2. 高TG FR-4:高TG FR-4材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度更高,可以在高溫下保持較好的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能。這種材料適用于高溫環(huán)境下的應(yīng)用。
3. 高頻板材:高頻板材采用有機(jī)樹脂和玻璃纖維構(gòu)成的復(fù)合材料,具有低介電常數(shù)和低介電損耗。這種材料適用于高頻應(yīng)用,例如射頻電路和微波通信。
4. 金屬基板:金屬基板采用鋁或銅材料作為基板,具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和機(jī)械強(qiáng)度,適用于要求散熱和抗振動(dòng)的應(yīng)用。
5. 聚酰亞胺(PI):聚酰亞胺材料具有極高的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性,適用于高溫、高壓和化學(xué)腐蝕的環(huán)境下的應(yīng)用。
工藝設(shè)計(jì)的一些基本問(wèn)題
在PCB設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)工藝設(shè)計(jì)要考慮一些基本問(wèn)題,如PCB的厚度要求,根據(jù)板子尺寸大小和所裝元器件的重量選擇,一般貼裝機(jī)運(yùn)行的板厚是0.5mm~4.5mm;生產(chǎn)時(shí)PCB走線阻抗會(huì)有5%~10%公差;為提高PCB的耐氧化性,需要表面處理,常見(jiàn)的有熱風(fēng)整平,沉金、沉銀,還有適合反復(fù)插拔的金手指。其他還有焊盤及阻焊的設(shè)計(jì)要滿足最小間距,PCB外形盡量簡(jiǎn)單,板子的4個(gè)倒角為圓角或45°角。
在PCB焊接、測(cè)試時(shí),為能準(zhǔn)確定位,需要在PCB和大封裝IC旁添加MARK點(diǎn),如下圖所示:
?PCB及IC MARK光學(xué)定位點(diǎn)
MARK點(diǎn)最小直徑1mm,最大直徑3mm,且基準(zhǔn)點(diǎn)周圍
要留空曠區(qū),范圍如下圖所示:
MARK點(diǎn)的空曠區(qū)尺寸要求
有時(shí)電鍍或蝕刻不均勻會(huì)對(duì)MARK點(diǎn)造成影響,會(huì)在MARK點(diǎn)周圍加保護(hù)環(huán)、保護(hù)銅線,一般為圓形或八角形,如下圖所示:
?單板基準(zhǔn)點(diǎn)及周邊的保護(hù)銅線
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