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  • 2019-05-20
  • 发表了主题帖: PCB设计八大经典问题解答!

    本文精选PCB设计中的8个经典问题,并作出详细解答。问题涉及滤波时选用电感的方法,LC比RC滤波效果差的原因等,希望对您的学习有所帮助~ 1、滤波时选用电感,电容值的方法是什么? 电感值的选用除了考虑所想滤掉的噪声频率外,还要考虑瞬时电流的反应能力。如果LC的输出端会有机会需要瞬间输出大电流,则电感值太大会阻碍此大电流流经此电感的速度,增加纹波噪声。电容值则和所能容忍的纹波噪声规范值的大小有关。纹波噪声值要求越小,电容值会较大。而电容的ESR/ESL也会有影响。另外,如果这LC是放在开关式电源)的输出端时,还要注意此LC所产生的极点零点对负反馈控制回路稳定度的影响。 2、模拟电源处的滤波经常是用LC电路。但是为什么有时LC比RC滤波效果差? LC与RC滤波效果的比较必须考虑所要滤掉的频带与电感值的选择是否恰当。因为电感的感抗(reactance)大小与电感值和频率有关。如果电源的噪声频率较低,而电感值又不够大,这时滤波效果可能不如RC。但是,使用RC滤波要付出的代价是电阻本身会耗能,效率较差,且要注意所选电阻能承受的功率。 3、在电路板尺寸固定的情况下,如果设计中需要容纳更多的功能,就往往需要提高PCB的走线密度,但是这样有可能导致走线的相互干扰增强,同时走线过细也使阻抗无法降低,请介绍在高速(>100MHz)高密度PCB设计中的技巧? 在设计高速高密度PCB时,串扰(crosstalk interference)确实是要特别注意的,因为它对时序(timing)与信号完整性(signal integrity)有很大的影响。 以下提供几个注意的地方: 1). 控制走线特性阻抗的连续与匹配。2). 走线间距的大小。一般常看到的间距为两倍线宽。可以透过仿真来知道走线间距对时序及信号完整性的影响,找出可容忍的最小间距。不同芯片信号的结果可能不同。3). 选择适当的端接方式。4). 避免上下相邻两层的走线方向相同,甚至有走线正好上下重迭在一起,因为这种串扰比同层相邻走线的情形还大。5). 利用盲埋孔(blind/buried via)来增加走线面积。但是PCB板的制作成本会增加。在实际执行时确实很难达到完全平行与等长,不过还是要尽量做到。除此以外,可以预留差分端接和共模端接,以缓和对时序与信号完整性的影响。 4、如何尽可能的达到EMC要求,又不致造成太大的成本压力? PCB板上会因EMC而增加的成本通常是因增加地层数目以增强屏蔽效应及增加了ferrite bead、choke等抑制高频谐波器件的缘故。 除此之外,通常还是需搭配其它机构上的屏蔽结构才能使整个系统通过EMC的要求。以下仅就PCB板的设计技巧提供几个降低电路产生的电磁辐射效应。 1)、尽可能选用信号斜率(slew rate)较慢的器件,以降低信号所产生的高频成分。2)、注意高频器件摆放的位置,不要太靠近对外的连接器。3)、注意高速信号的阻抗匹配,走线层及其回流电流路径(return current path), 以减少高频的反射与辐射。4)、在各器件的电源管脚放置足够与适当的去耦合电容以缓和电源层和地层上的噪声。特别注意电容的频率响应与温度的特性是否符合设计所需。 5)、对外的连接器附近的地可与地层做适当分割,并将连接器的地就近接到chassis ground。6)、可适当运用ground guard/shunt traces在一些特别高速的信号旁。但要注意guard/shunt traces对走线特性阻抗的影响。7)、电源层比地层内缩20H,H为电源层与地层之间的距离。 5、在高速PCB设计原理图设计时,如何考虑阻抗匹配问题? 在设计高速PCB电路时,阻抗匹配是设计的要素之一。而阻抗值跟走线方式有绝对的关系, 例如是走在表面层(microstrip)或内层(stripline/double stripline),与参考层(电源层或地层)的距离,走线宽度,PCB材质等均会影响走线的特性阻抗值。 6、在高速PCB设计时,设计者应该从那些方面去考虑EMC、EMI的规则呢? 一般EMI/EMC设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面. 前者归属于频率较高的部分(>30MHz)后者则是较低频的部分(<30MHz). 所以不能只注意高频而忽略低频的部分。 7、哪里能提供比较准确的IBIS模型库? IBIS模型的准确性直接影响到仿真的结果。基本上IBIS可看成是实际芯片I/O buffer等效电路的电气特性资料,一般可由SPICE模型转换而得,而SPICE的资料与芯片制造有绝对的关系,所以同样一个器件不同芯片厂商提供,其SPICE的资料是不同的,进而转换后的IBIS模型内之资料也会随之而异。 也就是说,如果用了A厂商的器件,只有他们有能力提供他们器件准确模型资料,因为没有其它人会比他们更清楚他们的器件是由何种工艺做出来的。如果厂商所提供的IBIS不准确, 只能不断要求该厂商改进才是根本解决之道。 8、如何选择EDA工具? 目前的pcb设计软件中,热分析都不是强项,所以并不建议选用,其它的功能1.3.4可以选择PADS或Cadence性能价格比都不错。PLD的设计的初学者可以采用PLD芯片厂家提供的集成环境,在做到百万门以上的设计时可以选用单点工具。

  • 发表了主题帖: PCB失效分析及部分案例

    作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽,PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分,其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。 但是由于成本以及技术的原因,PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。 对于这种失效问题,我们需要用到一些常用的失效分析技术,来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证,本文总结了十大失效分析技术,供参考借鉴。 01外观检查 外观检查就是目测或利用一些简单仪器,如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观,寻找失效的部位和相关的物证,主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。 外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别,是不是总是集中在某个区域等等。 另外,有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现,是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。 02X射线透视检查 对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷,只好使用X射线透视系统来检查。 X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。 目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下,并正由二维向三维成像的设备转变,甚至已经有五维(5D)的设备用于封装的检查,但是这种5D的X光透视系统非常贵重,很少在工业界有实际的应用。 03切片分析 切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB横截面结构的过程。 通过切片分析可以得到反映PCB(通孔、镀层等)质量的微观结构的丰富信息,为下一步的质量改进提供很好的依据。 但是该方法是破坏性的,一旦进行了切片,样品就必然遭到破坏;同时该方法制样要求高,制样耗时也较长,需要训练有素的技术人员来完成。 要求详细的切片作业过程,可以参考IPC的标准IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810规定的流程进行。 04扫描声学显微镜 目前用于电子封装或组装分析的主要是C模式的超声扫描声学显微镜,它是利用高频超声波在材料不连续界面上反射产生的振幅及位相与极性变化来成像,其扫描方式是沿着Z轴扫描X-Y平面的信息。 因此,扫描声学显微镜可以用来检测元器件、材料以及PCB与PCBA内部的各种缺陷,包括裂纹、分层、夹杂物以及空洞等。 如果扫描声学的频率宽度足够的话,还可以直接检测到焊点的内部缺陷。 典型的扫描声学的图像是以红色的警示色表示缺陷的存在,由于大量塑料封装的元器件使用在SMT工艺中,由有铅转换成无铅工艺的过程中,大量的潮湿回流敏感问题产生,即吸湿的塑封器件会在更高的无铅工艺温度下回流时出现内部或基板分层开裂现象,在无铅工艺的高温下普通的PCB也会常常出现爆板现象。 此时,扫描声学显微镜就凸现其在多层高密度PCB无损探伤方面的特别优势。而一般的明显的爆板则只需通过目测外观就能检测出来。 05显微红外分析 显微红外分析就是将红外光谱与显微镜结合在一起的分析方法,它利用不同材料(主要是有机物)对红外光谱不同吸收的原理,分析材料的化合物成分,再结合显微镜可使可见光与红外光同光路,只要在可见的视场下,就可以寻找要分析微量的有机污染物。 如果没有显微镜的结合,通常红外光谱只能分析样品量较多的样品。 而电子工艺中很多情况是微量污染就可以导致PCB焊盘或引线脚的可焊性不良,可以想象,没有显微镜配套的红外光谱是很难解决工艺问题的。 显微红外分析的主要用途就是分析被焊面或焊点表面的有机污染物,分析腐蚀或可焊性不良的原因。 06扫描电子显微镜分析 扫描电子显微镜(SEM)是进行失效分析的一种最有用的大型电子显微成像系统。 其工作原理是利用阴极发射的电子束经阳极加速,由磁透镜聚焦后形成一束直径为几十至几千埃(A)的电子束流,在扫描线圈的偏转作用下,电子束以一定时间和空间顺序在试样表面作逐点式扫描运动,这束高能电子束轰击到样品表面上会激发出多种信息,经过收集放大就能从显示屏上得到各种相应的图形。 激发的二次电子产生于样品表面5~10nm范围内,因而,二次电子能够较好的反映样品表面的形貌,所以最常用作形貌观察。 而激发的背散射电子则产生于样品表面100~1000nm范围内,随着物质原子序数的不同而发射不同特征的背散射电子,因此背散射电子图象具有形貌特征和原子序数判别的能力,也因此,背散射电子像可反映化学元素成分的分布。 现时的扫描电子显微镜的功能已经很强大,任何精细结构或表面特征均可放大到几十万倍进行观察与分析。 在PCB或焊点的失效分析方面,SEM主要用来作失效机理的分析,具体说来就是用来观察焊盘表面的形貌结构、焊点金相组织、测量金属间化物、可焊性镀层分析以及做锡须分析测量等。 与光学显微镜不同,扫描电镜所成的是电子像,因此只有黑白两色,并且扫描电镜的试样要求导电,对非导体和部分半导体需要喷金或碳处理,否则电荷聚集在样品表面就影响样品的观察。 此外,扫描电镜图像景深远远大于光学显微镜,是针对金相结构、显微断口以及锡须等不平整样品的重要分析方法。 07X射线能谱分析 上面所说的扫描电镜一般都配有X射线能谱仪。当高能的电子束撞击样品表面时,表面物质的原子中的内层电子被轰击逸出,外层电子向低能级跃迁时就会激发出特征X射线,不同元素的原子能级差不同而发出的特征X射线就不同。 因此,可以将样品发出的特征X射线作为化学成分分析。同时按照检测X射线的信号为特征波长或特征能量又将相应的仪器分别叫波谱分散谱仪(简称波谱仪,WDS)和能量分散谱仪(简称能谱仪,EDS)。 波谱仪的分辨率比能谱仪高,能谱仪的分析速度比波谱仪快。由于能谱仪的速度快且成本低,所以一般的扫描电镜配置的都是能谱仪。 随着电子束的扫描方式不同,能谱仪可以进行表面的点分析、线分析和面分析,可得到元素不同分布的信息。 点分析得到一点的所有元素;线分析每次对指定的一条线做一种元素分析,多次扫描得到所有元素的线分布;面分析对一个指定面内的所有元素分析,测得元素含量是测量面范围的平均值。 在PCB的分析上,能谱仪主要用于焊盘表面的成分分析,可焊性不良的焊盘与引线脚表面污染物的元素分析。 能谱仪的定量分析的准确度有限,低于0.1%的含量一般不易检出。能谱与SEM结合使用可以同时获得表面形貌与成分的信息,这是它们应用广泛的原因所在。 08光电子能谱(XPS)分析 样品受X射线照射时,表面原子的内壳层电子会脱离原子核的束缚而逸出固体表面形成电子,测量其动能Ex,可得到原子的内壳层电子的结合能Eb,Eb因不同元素和不同电子壳层而异,它是原子的“指纹”标识参数,形成的谱线即为光电子能谱(XPS)。 XPS可以用来进行样品表面浅表面(几个纳米级)元素的定性和定量分析。 此外,还可根据结合能的化学位移获得有关元素化学价态的信息。能给出表面层原子价态与周围元素键合等信息;入射束为X射线光子束,因此可进行绝缘样品分析,不损伤被分析样品快速多元素分析;还可以在氩离子剥离的情况下对多层进行纵向的元素分布分析(可参见后面的案例),且灵敏度远比能谱(EDS)高。 XPS在PCB的分析方面主要用于焊盘镀层质量的分析、污染物分析和氧化程度的分析,以确定可焊性不良的深层次原因。 09热分析差示扫描量热法 在程序控温下,测量输入到物质与参比物质之间的功率差与温度(或时间)关系的一种方法。 DSC在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝,当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差ΔT时,可通过差热放大电路和差动热量补偿放大器,使流入补偿电热丝的电流发生变化。 而使两边热量平衡,温差ΔT消失,并记录试样和参比物下两只电热补偿的热功率之差随温度(或时间)的变化关系,根据这种变化关系,可研究分析材料的物理化学及热力学性能。 DSC的应用广泛,但在PCB的分析方面主要用于测量PCB上所用的各种高分子材料的固化程度、玻璃态转化温度,这两个参数决定着PCB在后续工艺过程中的可靠性。 10热机械分析仪 热机械分析技术(Thermal Mechanical Analysis)用于程序控温下,测量固体、液体和凝胶在热或机械力作用下的形变性能,常用的负荷方式有压缩、针入、拉伸、弯曲等。 测试探头由固定在其上面的悬臂梁和螺旋弹簧支撑,通过马达对试样施加载荷,当试样发生形变时,差动变压器检测到此变化,并连同温度、应力和应变等数据进行处理后可得到物质在可忽略负荷下形变与温度(或时间)的关系。 根据形变与温度(或时间)的关系,可研究分析材料的物理化学及热力学性能。 TMA的应用广泛,在PCB的分析方面主要用于PCB最关键的两个参数:测量其线性膨胀系数和玻璃态转化温度。膨胀系数过大的基材的PCB在焊接组装后常常会导致金属化孔的断裂失效。 由于PCB高密度的发展趋势以及无铅与无卤的环保要求,越来越多的PCB出现了润湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。 介绍这些分析技术在实际案例中的应用。PCB失效机理与原因的获得将有利于将来对PCB的质量控制,从而避免类似问题的再度发生。 部分案例 01板电后图电前擦花 切片图 断口处的铜表面光滑、没有被蚀痕迹OPEN处的基材有或轻或重的被损伤痕迹(发白)形状多为条状或块状附近的线路可能有渗镀或线路不良出现从切片上看,图电层会包裹板电层和底铜 02铜面附着干膜碎 断口处沙滩位与正常线路一致或相差很小断口处铜面平整、没有发亮 03铜面附着胶或类胶的抗镀物 断口处铜面不平整、发亮;有时成锯齿状通常伴随短路或残铜出现 04曝光不良 切片图 断口呈尖形,没有沙滩位,除断口附近幼线外板面其它位置没有幼线断口呈尖形或圆形,没有沙滩位,附近伴随线路不良出现断口呈尖形,没有沙滩位,伴随曝光垃圾造成的残铜或短路出现从切片上看,图电层会伸出一个弯钩状,有长有短 05擦花干膜 面积较大、常伴随短路出现形状不规则、但有方向性 06锡面擦花 切片图 断口没有明显沙滩位,为较重的擦花导致;较轻时有沙滩位,或没有蚀穿从切片上看,被蚀处较为圆滑,有平缓的坡度,沙滩位较大 07溶锡或电锡不良 切片图 08显影不净 较少发生、一般面积较大断口及附近线路边缘发亮 09图电后擦花 图电后的擦花,一般擦花处的基材和铜面都较为粗糙,基材上会有铜粒,擦花的线路处会有明显被擦花的痕迹,线路边会有顺着擦花方向的突出从切片上看,擦花处的线路会被压向基材方向,有明显的弯曲 10甩膜 干膜余胶导致的线路不良 切片图 干膜余胶造成的线路不良,基材位不会有残铜线路不良处底部一般都非常平整,会露出铜的颜色,与周围线路的颜色不一样从切片上看,线路不良处板电层和底铜完整,但镀不上二铜,周围的图电层有一个包裹的动作 11渗镀 从平面上看,渗镀处会发亮,渗镀的地方会有一个圆滑的坡度,没有被蚀的痕迹 从切片上看,渗镀处有图电层 12蚀板不净(夹菲林) 切片图 蚀板不净(夹菲林)不会发亮,底部很平,没有坡度,呈阶梯状,会有一些被蚀的痕迹从切片上看,蚀板不净处没有图电层 13针孔 针孔一般发生在线路或孔环的边缘,不会出现在线路中间针孔的切片是一个非常平滑的圆弧,有图电层 14绿油钉床压伤 绿油钉床压伤是定位性的,线路压伤处一般呈现圆形凹陷,底部会有延伸突出切片图形呈弓状,图电层被挤压向板电层 15线路缩腰 1、特征:一般出现在密集排线上,呈括弧状,缩腰处线路边缘发亮。 2、原因: 线路缩腰的出现与生产板的结构类型有关,此类板密集排线多,孔少。 在干菲林显影时,显影药水不易排泄出去,油性物质易附着在线路边缘,导致显影不净。图电蚀刻之后就出现了缩腰。 3、解决方法: 显影时行板方向与密集排线线路走向平行,密集排线多的一面朝下放板。 文章来源:射频百花潭

  • 2019-05-13
  • 发表了主题帖: PCB设计制造行业的这些话术!

    Test Coupon: 俗称阻抗条是用来以 TDR来测量所生产的 PCB 的特性阻抗是否满足设计的要求,一般要控制的阻抗有单端线和差分对两种情况,所以 test coupon 上的走线线宽和线距(有差分对时)要与所要控制的线一样,最重要的是测量时接地点的位置。 金手指https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/FRuaHLZJib4aDVoeHz16xuqDuXKpGUYKHmoqMN39TDSlUvs9BLB1dXRo0fJdiajHqtgBIeiamYxlianMY7bYWHSs9w/640?wx_fmt=jpeg金手指是用来与连接器弹片之间的连接进行压迫接触而导电互连.之所以选择金是因为它优越的导电性及抗氧化性.你电脑里头的内存条或者显卡版本那一排金灿灿的东西就是金手指了。 硬金,软金电镀软金是以电镀的方式析出镍金在电路板上,它的厚度控制较具弹性。一般则用于COB(Chip On Board)上面打铝线用,或是手机按键的接触面,而用金手指或其它适配卡、内存所用的电镀金多数为硬金,因为必须耐磨。硬金及软金的区别,是最后镀上去的这层金的成份,镀金的时候可以选择电镀纯金或是合金,因为纯金的硬度比较软,所以也就称之为「软金」。因为「金」可以和「铝」形成良好的合金,所以COB在打铝线的时候就会特别要求这层纯金的厚度。 通孔:Plating Through Hole 简称 PTHhttps://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/FRuaHLZJib4aDVoeHz16xuqDuXKpGUYKHrPLPJibyLrCWbqn9CFB8tiaYo4Qp9nCvc8UeLpOXCAsWAkaaxk1TLAdg/640?wx_fmt=jpeg铜箔层彼此之间不能互通是因为每层铜箔之间都铺上了一层绝缘层,所以他们之间需要靠导通孔(via)来进行讯号链接,因此就有了中文导通孔的称号。通孔也是最简单的一种孔,因为制作的时候只要使用钻头或激光直接把电路板做全钻孔就可以了,费用也就相对较便宜。 盲孔:Blind Via Hole(BVH)将PCB的最外层电路与邻近内层以电镀孔连接,因为看不到对面,所以称为「盲孔」。为了增加PCB电路层的空间利用,应运而生「盲孔」工艺。盲孔位于电路板的顶层和底层表面,具有一定的深度,用于表层线路同下面内层线路的连接,孔的深度一般有规定的比率(孔径)。埋孔:Buried Via Hole (BVH)埋孔,就是印制电路板(PCB)内部任意电路层间的连接,但没有与外层导通,即没有延伸到电路板表面的导通孔的意思。 下边来对比一下不同的PCB表面处理工艺的优缺点和适用场景。裸铜板 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/lxnWgeXsBcSdLcVkaEDxgKDgUnIydxiaGDIt28FGicAnVq8Ikea4pMy5HEhwdzJqeO68ojicUgU204wzvb6vxRhiaw/640?wx_fmt=jpeg优点:成本低、表面平整,焊接性良好(在没有被氧化的情況下)。缺点:容易受到酸及湿度影响,不能久放,拆封后需在2小时内用完,因为铜暴露在空气中容易氧化;无法使用于双面板,因为经过第一次回流焊后第二面就已经氧化了。如果有测试点,必须加印锡膏以防止氧化,否则后续将无法与探针接触良好。 喷锡板(HASL,Hot Air Solder Levelling,热风整平) https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/lxnWgeXsBcSdLcVkaEDxgKDgUnIydxiaGl29VHrwJLdsYcXdTogwmbKl0I8XMOAfoLY5NEWjBzT8b7PkhO2icS9w/640?wx_fmt=jpeg优点:价格较低,焊接性能佳。缺点:不适合用来焊接细间隙的引脚以及过小的元器件,因为喷锡板的表面平整度较差。在PCB加工中容易产生锡珠(solder bead),对细间隙引脚(fine pitch)元器件较易造成短路。使用于双面SMT工艺时,因为第二面已经过了一次高温回流焊,极容易发生喷锡重新熔融而产生锡珠或类似水珠受重力影响成滴落的球状锡点,造成表面更不平整进而影响焊接问题。 喷锡工艺曾经在PCB表面处理工艺中处于主导地位。但喷锡工艺对于尺寸较大的元件和间距较大的导线而言,却是极好的工艺。在密度较高的PCB中,喷锡工艺的平坦性将影响后续的组装;故HDI板一般不采用喷锡工艺。随着技术的进步,业界现在已经出现了适于组装间距更小的QFP和BGA的喷锡工艺,但实际应用较少。OSP(Organic Soldering Preservative,防氧化) https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/lxnWgeXsBcSdLcVkaEDxgKDgUnIydxiaGkicpic6WpAkicNRzOhPvshxJffz0xJrCEsZ3hVUVDIhchbPNxMzeVxW1w/640?wx_fmt=jpeg优点:具有裸铜板焊接的所有优点,过期(三个月)的板子也可以重新做表面处理,但通常以一次为限。缺点:容易受到酸及湿度影响。使用于二次回流焊时,需在一定时间内完成,通常第二次回流焊的效果会比较差。存放时间如果超过三个月就必须重新表面处理。打开包装后需在24小时内用完。 OSP为绝缘层,所以测试点必须加印锡膏以去除原来的OSP层才能接触针点作电性测试。 OSP工艺可以用在低技术含量的PCB,也可以用在高技术含量的PCB上,如单面电视机用PCB、高密度芯片封装用板。对于BGA方面,OSP应用也较多。PCB如果没有表面连接功能性要求或者储存期的限定,OSP工艺将是最理想的表面处理工艺。但OSP不适合用在少量多样的产品上面,也不适合用在需求预估不准的产品上,如果公司内电路板的库存经常超过六个月,真的不建议使用OSP表面处理的板子。沉金(ENIG,Electroless Nickel Immersion Gold) https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/lxnWgeXsBcSdLcVkaEDxgKDgUnIydxiaG2zh34WCRp5IPDqwfREmfX22xCgebFJ0VMNgtvKo6uczp8AuzNcke2g/640?wx_fmt=jpeg优点:不易氧化,可长时间存放,表面平整,适合用于焊接细间隙引脚以及焊点较小的元器件。有按键PCB板的首选。可以重复多次过回流焊也不太会降低其可焊性。可以用来作为COB(Chip On Board)打线的基材。缺点:成本较高,焊接强度较差,因为使用无电镀镍制程,容易有黑盘的问题产生。镍层会随着时间氧化,长期的可靠性是个问题。 沉金工艺与OSP工艺不同,它主要用在表面有连接功能性要求和较长的储存期的板子上,如按键触点区、路由器壳体的边缘连接区和芯片处理器弹性连接的电性接触区。由于喷锡工艺的平坦性问题和OSP工艺助焊剂的清除问题。沉银(ENIG,Electroless Nickel Immersion Gold) https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/lxnWgeXsBcSdLcVkaEDxgKDgUnIydxiaGhiaW1qH2gwVBGzPQ0xDWqicP3lH2eRsqY3RUeSmibr19l7hD8KFwDjNKw/640?wx_fmt=jpeg 沉银比沉金便宜,如果PCB有连接功能性要求和需要降低成本,沉银是一个好的选择;加上沉银良好的平坦度和接触性,那就更应该选择沉银工艺。沉锡(ENIG,Electroless Nickel Immersion Gold) https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/lxnWgeXsBcSdLcVkaEDxgKDgUnIydxiaGAhcKWtRF3ymLu51MvecFia3gNZIiasj3DmFA1zoR6fADdPcuTaODfjDw/640?wx_fmt=jpeg经常发现小伙伴们会对沉金和镀金工艺傻傻搞不清楚,下边来对比下沉金工艺和镀金工艺的区别和适用场景 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/lxnWgeXsBcSdLcVkaEDxgKDgUnIydxiaGF2FNgQ9rwkY2hwMjL4dQLp4p1GcpyoJA5WcsZ8Uk81F1to9bIJh51g/640?wx_fmt=jpeg沉金与镀金形成的晶体结构不一样,沉金板较镀金板更容易焊接,不会造成焊接不良;沉金板只有焊盘上有镍金,趋肤效应中信号的传输是在铜层不会对信号有影响;沉金较镀金晶体结构更致密,不易氧化;沉金板只有焊盘上有镍金,不会产生金丝造成微短;沉金板只有焊盘上有镍金,线路上阻焊与铜层结合更牢固;沉金显金黄色,较镀金更黄也更好看;沉金比镀金软,所以在耐磨性上不如镀金,对于金手指板则镀金效果会更好。 来源:吴川斌的博客

  • 发表了主题帖: PCB板“ESD保护电路设计”实战经验分享!!!

    来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤,例如穿透元器件内部薄的绝缘层;损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极;CMOS器件中的触发器锁死;短路反偏的PN结;短路正向偏置的PN结;熔化有源器件内部的焊接线或铝线。为了消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏,需要采取多种技术手段进行防范。在PCB板的设计当中,可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中,通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线,能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。几种典型的通用ESD保护电路 CAN Bus保护数据线及接口保护 分享个人的ESD保护9大措施最近在做电子产品的ESD测试,从不同的产品的测试结果发现,这个ESD是一项很重要的测试:如果电路板设计的不好,当引入静电后,会引起产品的死机甚至是元器件的损坏。以前只注意到ESD会损坏元器件,没有想到,对于电子产品也要引起足够的重视。ESD,也就是我们常说的静电释放(Electro-Static discharge)。从学习过的知识中可以知道,静电是一种自然现象,通常通过接触、摩擦、电器间感应等方式产生,其特点是长时间积聚、高电压(可以产生几千伏甚至上万伏的静电)、低电量、小电流和作用时间短的特点。对于电子产品来说,如果ESD设计没有设计好,常常造成电子电器产品运行不稳定,甚至损坏。在做ESD放电测试时通常采用两种方法:接触放电和空气放电。接触放电就是直接对待测设备进行放电;空气放电也称为间接放电,是强磁场对邻近电流环路耦合产生。这两种测试的测试电压一般为2KV-8KV,同地区要求不一样,因此在设计之前,先要弄清楚产品针对的市场。以上两种情况是针对人体在接触到电子产品时,因人体带电或其他原因引起电子产品不能工作而进行的基本测试。下图是一些地区在一年中不同月份的空气湿度统计。从图中可以看出Lasvegas全年的湿度最少,该地区的电子产品要特别注意ESD的保护。全球各地的湿度情况不一样,但是同时在一个地区,若空气湿度不一样,产生的静电也不相同。下表是搜集到的数据,从中可以看出静电随着空气湿度的减小而变大。这也间接的说明北方的冬天,脱毛衣时产生的静电火花很大的原因。“既然静电这么大的为危害,我们如何进行防护呢?我们在进行静电防护设计时通常分三步走:防止外部电荷流入电路板而产生损坏;防止外部磁场对电路板产生损坏;防止静电场产生的危害。在实际电路设计中我们会采用以下几种方法的一种或几种来进行静电保护:1雪崩二极管来进行静电保护这也是设计中经常用到的一种方法,典型做法就是在关键信号线并联一雪崩二极管到地。该法是利用雪崩二极管快速响应并且具有稳定钳位的能力,可以在较短的时间内消耗聚集的高电压进而保护电路板。2使用高压电容进行电路保护该做法通常将耐压至少为1.5KV的陶瓷电容放置在I/O连接器或者关键信号的位置,同时连接线尽可能的短,以便减小连接线的感抗。若采用了耐压低的电容,会引起电容的损坏而失去保护的作用。3采用铁氧磁珠进行电路保护铁氧磁珠可以很好的衰减ESD电流,并且还能抑制辐射。当面临着两方面问题时,一个铁氧磁珠会时一个很不错的选择。4火花间隙法这种方法是在一份材料中看到的,具体做法是在铜皮构成的微带线层使用尖端相互对准的三角铜皮构成,三角铜皮一端连接在信号线,另一个三角铜皮连接地。当有静电时会产生尖端放电进而消耗电能。5采用LC滤波器的方法进行保护电路LC组成的滤波器可以有效的减小高频静电进入电路。电感的感抗特性能很好的抑制高频ESD进入电路,而电容有分流了ESD的高频能量到地。同时,该类型的滤波器还可以圆滑信号边缘而较小RF效应,性能方面在信号完整性方面又有了进一步的提高。6多层板进行ESD防护当资金允许的情况下,选择多层板也是一种有效防止ESD的一种手段。在多层板中,由于有了一个完整的地平面靠近走线,这样可以使ESD更加快捷的耦合到低阻抗平面上,进而保护关键信号的作用。7电路板外围留保护带的方法保护法这种方法通常是在电路板周围画出不加组焊层的走线。在条件允许的情况下将该走线连接至外壳,同时要注意该走线不能构成一个封闭的环,以免形成环形天线而引入更大的麻烦。8采用有钳位二极管的CMOS器件或者TTL器件进行电路的保护这种方法是利用了隔离的原理进行电路板的保护,由于这些器件有了钳位二极管的保护,在实际电路设计中减小了设计的复杂度。9多采用去耦电容这些去耦电容要有低的ESL和ESR数值,对于低频的ESD来说,去耦电容减小了环路的面积,由于其ESL的作用使电解质作用减弱,可以更好的滤除高频能量。总之,ESD虽然可怕,甚至会带来严重后果,但是,只有保护好电路上电源和信号线,那么就能有效的防止ESD的电流流入PCB中。其中,我老大经常说的一句“一个板子的良好接地才是王道”,希望这句话也能给大家带来打破天窗的效果。下面将提到更多保护细节:■尽可能使用多层PCB,相对于双面PCB而言,地平面和电源平面,以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗和感性耦合,使之达到双面PCB的 1/10到1/100。尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB,可以考虑使用内层线。■对于双面PCB来说,要采用紧密交织的电源和地栅格。电源线紧靠地线,在垂直和水平线或填充区之间,要尽可能多地连接。一面的栅格尺寸小于等于60mm,如果可能,栅格尺寸应小于13mm。■确保每一个电路尽可能紧凑。■尽可能将所有连接器都放在一边。■如果可能,将电源线从卡的中央引入,并远离容易直接遭受ESD影响的区域。■在引向机箱外的连接器(容易直接被ESD击中)下方的所有PCB层上,要放置宽的机箱地或者多边形填充地,并每隔大约13mm的距离用过孔将它们连接在一起。■在卡的边缘上放置安装孔,安装孔周围用无阻焊剂的顶层和底层焊盘连接到机箱地上。■PCB装配时,不要在顶层或者底层的焊盘上涂覆任何焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现PCB与金属机箱/屏蔽层或接地面上支架的紧密接触。■在每一层的机箱地和电路地之间,要设置相同的“隔离区”;如果可能,保持间隔距离为0.64mm。■在卡的顶层和底层靠近安装孔的位置,每隔100mm沿机箱地线将机箱地和电路地用1.27mm宽的线连接在一起。与这些连接点的相邻处,在机箱地和电路地之间放置用于安装的焊盘或安装孔。这些地线连接可以用刀片划开,以保持开路,或用磁珠/高频电容的跳接。■如果电路板不会放入金属机箱或者屏蔽装置中,在电路板的顶层和底层机箱地线上不能涂阻焊剂,这样它们可以作为ESD电弧的放电极。■要以下列方式在电路周围设置一个环形地:(1)除边缘连接器以及机箱地以外,在整个外围四周放上环形地通路。(2)确保所有层的环形地宽度大于2.5mm。(3)每隔13mm用过孔将环形地连接起来。(4)将环形地与多层电路的公共地连接到一起。(5)对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说,应该将环形地与电路公共地连接起来。不屏蔽的双面电路则应该将环形地连接到机箱地,环形地上不能涂阻焊剂,以便该环形地可以充当ESD的放电棒,在环形地(所有层)上的某个位置处至少放置一个0.5mm宽的间隙,这样可以避免形成一个大的环路。信号布线离环形地的距离不能小于0.5mm。■在能被ESD直接击中的区域,每一个信号线附近都要布一条地线。■I/O电路要尽可能靠近对应的连接器。■对易受ESD影响的电路,应该放在靠近电路中心的区域,这样其他电路可以为它们提供一定的屏蔽作用。■通常在接收端放置串联的电阻和磁珠,而对那些易被ESD击中的电缆驱动器,也可以考虑在驱动端放置串联的电阻或磁珠。■通常在接收端放置瞬态保护器。用短而粗的线(长度小于5倍宽度,最好小于3倍宽度)连接到机箱地。从连接器出来的信号线和地线要直接接到瞬态保护器,然后才能接电路的其他部分。■在连接器处或者离接收电路25mm的范围内,要放置滤波电容。(1)用短而粗的线连接到机箱地或者接收电路地(长度小于5倍宽度,最好小于3倍宽度)。(2)信号线和地线先连接到电容再连接到接收电路。■要确保信号线尽可能短。■信号线的长度大于300mm时,一定要平行布一条地线。■确保信号线和相应回路之间的环路面积尽可能小。对于长信号线每隔几厘米便要调换信号线和地线的位置来减小环路面积。■从网络的中心位置驱动信号进入多个接收电路。■确保电源和地之间的环路面积尽可能小,在靠近集成电路芯片每一个电源管脚的地方放置一个高频电容。■在距离每一个连接器80mm范围以内放置一个高频旁路电容。■在可能的情况下,要用地填充未使用的区域,每隔60mm距离将所有层的填充地连接起来。■确保在任意大的地填充区(大约大于25mm×6mm)的两个相反端点位置处要与地连接。■电源或地平面上开口长度超过8mm时,要用窄的线将开口的两侧连接起来。■复位线、中断信号线或者边沿触发信号线不能布置在靠近PCB边沿的地方。■将安装孔同电路公地连接在一起,或者将它们隔离开来。(1)金属支架必须和金属屏蔽装置或者机箱一起使用时,要采用一个零欧姆电阻实现连接。(2)确定安装孔大小来实现金属或者塑料支架的可靠安装,在安装孔顶层和底层上要采用大焊盘,底层焊盘上不能采用阻焊剂,并确保底层焊盘不采用波峰焊工艺进行焊接。■不能将受保护的信号线和不受保护的信号线并行排列。■要特别注意复位、中断和控制信号线的布线。(1)要采用高频滤波。(2)远离输入和输出电路。(3)远离电路板边缘。■PCB要插入机箱内,不要安装在开口位置或者内部接缝处。■要注意磁珠下、焊盘之间和可能接触到磁珠的信号线的布线。有些磁珠导电性能相当好,可能会产生意想不到的导电路径。■如果一个机箱或者主板要内装几个电路板,应该将对静电最敏感的电路板放在最中间。

  • 发表了主题帖: pcb打样时应该注意些什么?

    能够应用和生产,继而成为一个正式的有效的产品才是PCB layout最终目的,layout的工作才算告一个段落。那么在layout的时候,应该注意哪些常规的要点,才能使自己画的文件有效符合一般PCB加工厂规则,不至于给企业造成不必要的额外支出? 文章为大家总结了PCB layout一般要遵行的七大规则: 一 外层线路设计规则:(1)焊环(Ring环):PTH(镀铜孔)孔的焊环必须比钻孔单边大8mil,也就是直径必需比钻孔大16mil.Via孔的焊环必须比钻孔单边大8mil,直径必需比钻孔大16mil.总之不管是通孔PAD还是Via,设置内径必须大于12mil,外径必须大于28mil,这点很重要!(2)线宽、线距必须大于等于4mil,孔与孔之间的距离不要小于8mil。(3)外层的蚀刻字线宽大于等于10mil.注意是蚀刻字而不是丝印。(4)线路层设计有网格的板子(铺铜铺成网格状的),网格空处矩形大于等于10*10mil,就是在铺铜设置时line spacing不要小于10mil。网格线宽大于等于8mil.在铺设大面积的铜皮时,很多资料都建议将其设置成网状。一来可以防止PCB板的基板与铜箔的黏合剂在浸焊或受热时,产生挥发性气体﹑热量不易排除,导致铜箔膨胀﹑脱落现象;二来更重要的是网格状的铺地其受热性能,高频导电性性能都要大大优于整块的实心铺地。但是一些攻城狮认为在散热方面不能以网格铺铜的优点以偏概全,应考虑到局部受热而会导致PCB变形的情况下,以损耗散热效果而保全PCB完整性为条件应采用网格铺铜。这种铺铜相对铺实铜的好处就是:板面温度虽有一定提高,但还在商业或工业标准的范围之内,对元器件损害有限。但是如果PCB板弯曲带来的直接后果就是出现虚焊点,可能会直接导致线路出故障,相比较的结果就是采用以损害小为优,真正的散热效果还是应该以实铜最佳。在实际应用中中间层铺铜基本上很少有网格状的,就是因温度引起的受力不均情况不象表层那么明显了,而基本采用散热效果更好的实铜。(5)NPTH孔与铜的距离大于等于20mil。 (6)锣板(铣刀)成型的板子,铜离成型线的距离大于等于16mil,所以在layout的时候,走线离边框的距离不要小于16mil。同理,开槽的时候,也要遵循与铜的距离大于等于16mil。(7)模冲成型的板子,铜离成型线的距离大于等于20mil。如果你画的板子以后可能会大规模生产,为了节约费用,可能会要求开模的,所以在设计的时候一定要预见到。(8)V-CUT(一般在Bottom Mask和Top Mask层画一根线,最好标注一下此地要V-CUT)成型的板子,要根据板厚设计;[1]板厚为1.6mm,铜离V-CUT线的距离大于等于0.8mm(32mil);[2]板厚为1.2mm,铜离V-CUT线的距离大于等于0.7mm(28mil);[3]板厚为0.8mm-1.0mm,铜离V-CUT线的距离大于等于0.6mm(24mil);[4]板厚为0.8mm以下,铜离V-CUT线的距离大于等于0.5mm(mil);[5]金手板,铜离V-CUT线的距离大于等于1.2mm(mil)。注意:拼板的时候可别设置这么小的间距,尽量大一点。 二 内层线路设计规则:(1)焊环(Ring环):PTH孔的焊环必须比钻孔单边大8mil,也就是直径必需比钻孔大16mil.Via孔的焊环必须比钻孔单边大8mil,直径必需比钻孔大16mil.(2)线宽、线距必须大于等于4mil。(3)内层的蚀刻字线宽大于等于10mil。(4)NPTH孔与铜的距离大于等于20mil。(5)锣板(铣刀)成型的板子,铜离成型线的距离大于等于30mil(一般40mil)。(6)内层无焊环的PTH钻孔到铜箔的距离保持在至少10mil(四层板),六层板至少11mil。(7)线宽小于等于6mil线,且焊盘中有钻孔时,线与焊盘之间必须加泪滴。(8)两个大铜面之间的隔离区域为12mil以上。(9)散热PAD(梅花焊盘),钻孔边缘到内圆的距离大于等于8mil(即Ring环),内圆到外圆的距离大于等于8mil,开口宽度大于等于8mil.一般有四个开口,至少要保证二个开口以上。 三 钻孔设计规则(1)PCB板厂原则上把“8”字形的孔设计成槽孔(环形孔)。所以建议在layout的时候尽量做成环形的,实在没有这个功能,可以放N多个圈圈,尽量多的错位叠起。这样最后环形槽就不会出现“狗要齿”了,制板厂也不会因为你的槽孔而断了钻头!(2)最小机械钻孔孔径0.25mm(10mil),一般孔径设计大于等于0.3mm(12mil)。比这小的话或者刚好0.25mm,制板厂的人肯定会找你的。为什么呢,?【可以在(5)找下你要的答案】(3)最小槽孔孔径0.25mm(10mil),一般孔径设计大于等于0.3mm(12mil)。【同(2)】(4)一般惯例,只有机械钻孔单位为mm;其余单位为mil.本人画图的习惯是,除了做库因为要量尺寸用mm,其余都用mil为单位,mil的单位小,实在方便。(5)激光钻孔(镭射)孔径一般为4mil(0.1mm)-8mil(0.2mm)。一般6层以上、又非常密集的板子,才会采用这种技术。例如手机主板,当然价格肯定会提高一个N个等级了。更重要的是PCB最小能加工的要素:一至三阶盲埋孔,激光(镭射)钻孔最小4mil(0.10mm),最小线宽4mil(0.10mm),最小间隙4mil(0.10mm)。埋孔,顾名思义埋在板层中间不见天日的,仅作为导通用的。盲孔,一头露在外面一头躲在里面的,通常也只作为导通用的。而激光(镭射)钻孔,穿透厚度小于等于4.5mil,而是打出来的是圆台孔。所以别想用激光钻孔(镭射)工艺来打通PAD,Via勉强用用就不错了。所以放置PAD时千万注意,别忘了0.25mm限制。 四 文字设计原则: 文字线宽6mil以上,文字字高32mil以上,文字线框的线宽6mil以上。 五孔铜与面铜设计原则(1)一般成品面铜1OZ(35um)的板子,孔铜0.7mil(18um)。(2)一般成品面铜2OZ(70um)的板子,孔铜0.7mil(18um)-1.4mil(35um)。 六 防焊设计原则(1)防焊比焊盘大3mil(clearance)。【很多软件是默认设置的,可以自己找找看!】(2)防焊距离线路(铜皮)大于等于3mil。(3)绿油桥≥4mil,即IC脚的防焊之间的空隙(dam)。(4)BGA位开窗和盖线大于等于2mil,设计绿油桥,不足此间距则开天窗制作。(5)金手指板的金手指部分必须防焊打开,包含假手指。(8)防焊形式的文字线径≥8mi,字高≥32mil。 七其它 当然这只是一般原则,具体问题还是需要具体分析。 (文章整理自网络,如有侵权请联系删除!)——END——

  • 2019-05-12
  • 发表了主题帖: PCB 18种特殊走线的画法与技巧!

    AD 布蛇形线方法 Tool 里选 Interactive length tuning 要先布好线再改成蛇形, 这里用的是布线时直接走蛇形: 先 P->T 布线, 再 Shift + A 切换成蛇形走线 按 Tab 可设置属性, 类型了选用圆弧,Max Amplitude 设置最大的振幅 ,Gap 就是间隔(不知这么翻译对不) ,下面左边是振幅增量, 右边是间隔增量。 然后开始布线 让边缘变"圆" - 按快捷键 "2", 就会增大弧的半径, 增到最大就是 两个 1/4 的弧直连 就是一个 180度的半圆了 快捷键 "," "." 可以调节振幅 要是不记得快捷键, 没关系, 随时按 "`" 可以显示当前支持的操作 可以看到网络的长度, 还不止一个地方哟 等长可使用调节器完成等长布线 大电流走线中去除阻焊层 这里要注意的两点,首先 Paste 层才是真正的喷锡层,但是默认走线上是有阻焊层的,所以单单使 用Paste,是没用的,故需要使用 Solder,此层中划出的部分是没有阻焊的,故可使用 Paste+Solder 的方法达到喷锡线的绘制,若板上本来就有走线,可直接使用对应层的 Solder 进行开窗。 总线画法 Altium Designer 支持多条网络同时布线,布线可以起始于焊盘也可以起始于线路开端。按住 shift键选择多个网络,或者用鼠标框选多个网络,选择菜单命令 PLACE >> Interactive Multi-Routing 再单击布线工具栏上的总线布线工具,既可以开始总线布线,在布线过程中可以放置过孔,切换直线层,可以按逗号,和句号。分支线间距进行调整。 期间按 2 可加过孔,L 可设换层~ 从原理图到PCB 在原理图中用鼠标框选一块电路或选中若干个器件,按 T—>S,就能马上切换到 PCB 中,同步选中那些器件 走线中换层、操作过孔、操作走线 走线推挤与连线方式快速设置 简易图元的PCB黏贴 图元文件的粘贴让机械层设计文档的生成更容易完成,通过使用习惯的与 Windows 相同的粘贴命令(Ctrl+V),任何来自剪贴板中的图元文件都可以粘贴到 PCB 编辑中。图元文件可以是直线、弧线、简单的填充和 True Type 文本,任何导入的数据将被放置在当前层 从 Word 或 Excel 中拷贝数据到 PCB 中支持的图元文件包括位图,线,圆弧,简单填充和 true type 文字,允许您简单的粘贴 logos 和其他图形。 复杂图元(logo)PCB制作 栅格设置与捕获 在 Altium Designer 中可视化网格和电气网格可以按捕获网格的倍数来设置(Design>>Board Options)。 丝印文字反色输出及位置设置 PCB 编辑中增添了新的有效字符串属性框选项,新的选项可以为使用了 True Type 字体的反转文本定义不同矩形边界范围,而不是如原来使用反转文本本身的边界。 反转尺寸(宽度/高度):设置反转文本矩形框的宽度和高度版面调整:定义文本框中文字的相对位置反转文字的偏移:定义反转文字相对矩形框的偏移量 各种~多边形填充 使用以选择对象定义多边形形状功能使得用外部资源(如 DXF、AutoCAD 等)来创建公司 Logos 或多边形非常容易。多边形形状的定义分两步:首先从菜单 Tools>>Polygon Pours>>Define From selected objects定义多边形区域,然后右键点击多边形填充区域并从弹出菜单上选择’属性’选项,就可以在对话框中设置填充模式了。 PCB中高亮选中网络 单层操作与定制操作 对于纷乱的器件布局,已经很是麻烦如果要在混乱中走线,实属不易,在 AD 中可以使用 shift+s 解决这一问题(PCB 编辑状态下): 另外从网上学会了定制方法,开始比较麻烦,但是学会了会很实用 方法是: 只操作顶层走线的表达式为:expr=IsTrack and OnTopLayer|mask=True|apply=True只操作底层走线的表达式为:expr=IsTrack and OnBottomLayer|mask=True|apply=True只操作电气走线的表达式为:expr=IsTrack and IsElectrical|mask=True|apply=True只操作过孔的表达式为:expr=IsVia|mask=True|apply=True只操作顶层元件的表达式为:expr=IsComponent and OnTopLayer|mask=True|apply=True订制若干种过孔尺寸,以小键盘区的数字键做快捷键,3 表示 0.3 孔径的过孔、4 表示 0.4 孔径的快捷键5…………,这样你想用任一种尺寸的过孔,都可以很方便地调出来。我知道 AltiumDesigner 本身可以通过快捷键“shift+v”在走线过程中调用你填写好的各种尺寸过孔,但我单独放置过孔,要想改尺寸的话,要按 Tab 键后改写过孔尺寸的数据,非常麻烦。改用下面的方法: 本来 Altium 放置过孔默认用快捷键“P”+“V”,我现在用小键盘区的“.”来实现同样的功能: 多层线的操作 有些人问这样的线是怎么画出来的: 答:一根根画出来的。 如 何 设 置 才 可 以 使 线 重 叠 ? Preferences 、 PCB Editor , Interactive Routing ,Interactive Routing Options,Automatically Remove Loops 选项取消即可 不一根根画的话也可以,Place - Region,放一个多边形区域即可,不过要小心哦,不会自己添加网路的。会变绿。 走线切片的操作 对等差分线的设置与走线 很多新手会听到“差分线”,其实说起差分线并不难,只是布线方式而已,比起之前说过的等长线,要容易的多,不过设置起来有一定规则: 放 置 元 件 和 绘 制 差 分 对 信 号 。 差 分 对 命 名 规 则 是 名 称 相 同 , 后 缀 分 别 标 以 _P 和 _N 。 再 选 择Placedirectivesdifferential pairs, 放置差分对符号。 更新至 PCB 后 这样就好啦~ 3D显示操作 您的主窗口可以同时以 2D 和 3D 的方式显示。在 2D 和 3D 之间切换可以快捷键‘3’来从一个 2D 视图切换到上个 3D 视图;按‘0’拉平。Shift+right+click +drag可以旋转您的 3D 视图。 哈哈~在此展示作者的新设计的板子~带 JLINK 仿真器的 STM32F103C8 小板~ 快速放大缩小视图 有很多方法放大窗口,真正比较实用的就 3 种,以下做下介绍: 1、全界面视图 2、ctrl+滚轮(鼠标中心为中心放大与缩小) 3、长时间按住滚轮变为放大镜形态,前后拖动鼠标~即可快速放大缩小

  • 发表了主题帖: PCB失效分析技术及部分案例

    作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽,PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分,其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。但是由于成本以及技术的原因,PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。 对于这种失效问题,我们需要用到一些常用的失效分析技术,来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证,本文总结了十大失效分析技术,供参考借鉴。 1.外观检查外观检查就是目测或利用一些简单仪器,如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观,寻找失效的部位和相关的物证,主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别,是不是总是集中在某个区域等等。另外,有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现,是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。2.X射线透视检查对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷,只好使用X射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。 该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下,并正由二维向三维成像的设备转变,甚至已经有五维(5D)的设备用于封装的检查,但是这种5D的X光透视系统非常贵重,很少在工业界有实际的应用。3.切片分析切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB横截面结构的过程。通过切片分析可以得到反映PCB(通孔、镀层等)质量的微观结构的丰富信息,为下一步的质量改进提供很好的依据。但是该方法是破坏性的,一旦进行了切片,样品就必然遭到破坏;同时该方法制样要求高,制样耗时也较长,需要训练有素的技术人员来完成。要求详细的切片作业过程,可以参考IPC的标准IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810规定的流程进行。4.扫描声学显微镜目前用于电子封装或组装分析的主要是C模式的超声扫描声学显微镜,它是利用高频超声波在材料不连续界面上反射产生的振幅及位相与极性变化来成像,其扫描方式是沿着Z轴扫描X-Y平面的信息。因此,扫描声学显微镜可以用来检测元器件、材料以及PCB与PCBA内部的各种缺陷,包括裂纹、分层、夹杂物以及空洞等。如果扫描声学的频率宽度足够的话,还可以直接检测到焊点的内部缺陷。典型的扫描声学的图像是以红色的警示色表示缺陷的存在,由于大量塑料封装的元器件使用在SMT工艺中,由有铅转换成无铅工艺的过程中,大量的潮湿回流敏感问题产生,即吸湿的塑封器件会在更高的无铅工艺温度下回流时出现内部或基板分层开裂现象,在无铅工艺的高温下普通的PCB也会常常出现爆板现象。此时,扫描声学显微镜就凸现其在多层高密度PCB无损探伤方面的特别优势。而一般的明显的爆板则只需通过目测外观就能检测出来。 5.显微红外分析显微红外分析就是将红外光谱与显微镜结合在一起的分析方法,它利用不同材料(主要是有机物)对红外光谱不同吸收的原理,分析材料的化合物成分,再结合显微镜可使可见光与红外光同光路,只要在可见的视场下,就可以寻找要分析微量的有机污染物。如果没有显微镜的结合,通常红外光谱只能分析样品量较多的样品。而电子工艺中很多情况是微量污染就可以导致PCB焊盘或引线脚的可焊性不良,可以想象,没有显微镜配套的红外光谱是很难解决工艺问题的。显微红外分析的主要用途就是分析被焊面或焊点表面的有机污染物,分析腐蚀或可焊性不良的原因。 6.扫描电子显微镜分析扫描电子显微镜(SEM)是进行失效分析的一种最有用的大型电子显微成像系统,其工作原理是利用阴极发射的电子束经阳极加速,由磁透镜聚焦后形成一束直径为几十至几千埃(A)的电子束流,在扫描线圈的偏转作用下,电子束以一定时间和空间顺序在试样表面作逐点式扫描运动,这束高能电子束轰击到样品表面上会激发出多种信息,经过收集放大就能从显示屏上得到各种相应的图形。激发的二次电子产生于样品表面5~10nm范围内,因而,二次电子能够较好的反映样品表面的形貌,所以最常用作形貌观察;而激发的背散射电子则产生于样品表面100~1000nm范围内,随着物质原子序数的不同而发射不同特征的背散射电子,因此背散射电子图象具有形貌特征和原子序数判别的能力,也因此,背散射电子像可反映化学元素成分的分布。现时的扫描电子显微镜的功能已经很强大,任何精细结构或表面特征均可放大到几十万倍进行观察与分析。 在PCB或焊点的失效分析方面,SEM主要用来作失效机理的分析,具体说来就是用来观察焊盘表面的形貌结构、焊点金相组织、测量金属间化物、可焊性镀层分析以及做锡须分析测量等。与光学显微镜不同,扫描电镜所成的是电子像,因此只有黑白两色,并且扫描电镜的试样要求导电,对非导体和部分半导体需要喷金或碳处理,否则电荷聚集在样品表面就影响样品的观察。此外,扫描电镜图像景深远远大于光学显微镜,是针对金相结构、显微断口以及锡须等不平整样品的重要分析方法。 7.X射线能谱分析上面所说的扫描电镜一般都配有X射线能谱仪。当高能的电子束撞击样品表面时,表面物质的原子中的内层电子被轰击逸出,外层电子向低能级跃迁时就会激发出特征X射线,不同元素的原子能级差不同而发出的特征X射线就不同,因此,可以将样品发出的特征X射线作为化学成分分析。同时按照检测X射线的信号为特征波长或特征能量又将相应的仪器分别叫波谱分散谱仪(简称波谱仪,WDS)和能量分散谱仪(简称能谱仪,EDS),波谱仪的分辨率比能谱仪高,能谱仪的分析速度比波谱仪快。由于能谱仪的速度快且成本低,所以一般的扫描电镜配置的都是能谱仪。 随着电子束的扫描方式不同,能谱仪可以进行表面的点分析、线分析和面分析,可得到元素不同分布的信息。点分析得到一点的所有元素;线分析每次对指定的一条线做一种元素分析,多次扫描得到所有元素的线分布;面分析对一个指定面内的所有元素分析,测得元素含量是测量面范围的平均值。 在PCB的分析上,能谱仪主要用于焊盘表面的成分分析,可焊性不良的焊盘与引线脚表面污染物的元素分析。能谱仪的定量分析的准确度有限,低于0.1%的含量一般不易检出。能谱与SEM结合使用可以同时获得表面形貌与成分的信息,这是它们应用广泛的原因所在。 8.光电子能谱(XPS)分析样品受X射线照射时,表面原子的内壳层电子会脱离原子核的束缚而逸出固体表面形成电子,测量其动能Ex,可得到原子的内壳层电子的结合能Eb,Eb因不同元素和不同电子壳层而异,它是原子的“指纹”标识参数,形成的谱线即为光电子能谱(XPS)。XPS可以用来进行样品表面浅表面(几个纳米级)元素的定性和定量分析。此外,还可根据结合能的化学位移获得有关元素化学价态的信息。能给出表面层原子价态与周围元素键合等信息;入射束为X射线光子束,因此可进行绝缘样品分析,不损伤被分析样品快速多元素分析;还可以在氩离子剥离的情况下对多层进行纵向的元素分布分析(可参见后面的案例),且灵敏度远比能谱(EDS)高。XPS在PCB的分析方面主要用于焊盘镀层质量的分析、污染物分析和氧化程度的分析,以确定可焊性不良的深层次原因。 9.热分析差示扫描量热法(Differential Scanning Calorim-etry)在程序控温下,测量输入到物质与参比物质之间的功率差与温度(或时间)关系的一种方法。DSC在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝,当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差ΔT时,可通过差热放大电路和差动热量补偿放大器,使流入补偿电热丝的电流发生变化。 而使两边热量平衡,温差ΔT消失,并记录试样和参比物下两只电热补偿的热功率之差随温度(或时间)的变化关系,根据这种变化关系,可研究分析材料的物理化学及热力学性能。 DSC的应用广泛,但在PCB的分析方面主要用于测量PCB上所用的各种高分子材料的固化程度、玻璃态转化温度,这两个参数决定着PCB在后续工艺过程中的可靠性。 10.热机械分析仪(TMA)热机械分析技术(Thermal Mechanical Analysis)用于程序控温下,测量固体、液体和凝胶在热或机械力作用下的形变性能,常用的负荷方式有压缩、针入、拉伸、弯曲等。测试探头由固定在其上面的悬臂梁和螺旋弹簧支撑,通过马达对试样施加载荷,当试样发生形变时,差动变压器检测到此变化,并连同温度、应力和应变等数据进行处理后可得到物质在可忽略负荷下形变与温度(或时间)的关系。根据形变与温度(或时间)的关系,可研究分析材料的物理化学及热力学性能。TMA的应用广泛,在PCB的分析方面主要用于PCB最关键的两个参数:测量其线性膨胀系数和玻璃态转化温度。膨胀系数过大的基材的PCB在焊接组装后常常会导致金属化孔的断裂失效。 由于PCB高密度的发展趋势以及无铅与无卤的环保要求,越来越多的PCB出现了润湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。介绍这些分析技术在实际案例中的应用。PCB失效机理与原因的获得将有利于将来对PCB的质量控制,从而避免类似问题的再度发生。 部分案例: 一、板电后图电前擦花切片图 1、断口处的铜表面光滑、没有被蚀痕迹。 2、OPEN处的基材有或轻或重的被损伤痕迹(发白)。 3、形状多为条状或块状。 4、附近的线路可能有渗镀或线路不良出现。 5、从切片上看,图电层会包裹板电层和底铜。 二、铜面附着干膜碎 1、断口处沙滩位与正常线路一致或相差很小 2、断口处铜面平整、没有发亮 三、铜面附着胶或类胶的抗镀物 1、断口处铜面不平整、发亮;有时成锯齿状 2、通常伴随短路或残铜出现 四、曝光不良 切片图 1.断口呈尖形,没有沙滩位,除断口附近幼线外板面其它位置没有幼线 2.断口呈尖形或圆形,没有沙滩位,附近伴随线路不良出现 3.断口呈尖形,没有沙滩位,伴随曝光垃圾造成的残铜或短路出现 4.从切片上看,图电层会伸出一个弯钩状,有长有短. 五、擦花干膜 1、面积较大、常伴随短路出现 2、形状不规则、但有方向性 六、锡面擦花 切片图 1.断口没有明显沙滩位,为较重的擦花导致;较轻时有沙滩位,或没有蚀穿. 2.从切片上看,被蚀处较为圆滑,有平缓的坡度,沙滩位较大。 七、溶锡或电锡不良 切片图 八、显影不净 1、较少发生、一般面积较大 2、断口及附近线路边缘发亮, 九、图电后擦花 切片图 1、图电后的擦花,一般擦花处的基材和铜面都较为粗糙,基材上会有铜粒,擦花的线路处会有明显被擦花的痕迹,线路边会有顺着擦花方向的突出。 2、从切片上看,擦花处的线路会被压向基材方向,有明显的弯曲。 十、甩膜 干膜余胶导致的线路不良 切片图 1、干膜余胶造成的线路不良,基材位不会有残铜。 2、线路不良处底部一般都非常平整,会露出铜的颜色,与周围线路的颜色不一样。 3、从切片上看,线路不良处板电层和底铜完整,但镀不上二铜,周围的图电层有一个包裹的动作。 十一、渗镀 1、从平面上看,渗镀处会发亮,渗镀的地方会有一个圆滑的坡度,没有被蚀的痕迹 。 2、从切片上看,渗镀处有图电层。 十二、蚀板不净(夹菲林) 切片图 1、蚀板不净(夹菲林)不会发亮,底部很平,没有坡度,呈阶梯状,会有一些被蚀的痕迹. 2、从切片上看,蚀板不净处没有图电层。 十三、针孔 1、针孔一般发生在线路或孔环的边缘,不会出现在线路中间。 2、针孔的切片是一个非常平滑的圆弧,有图电层。 十四、绿油钉床压伤 1、绿油钉床压伤是定位性的,线路压伤处一般呈现圆形凹陷,底部会有延伸突出。 2、切片图形呈弓状,图电层被挤压向板电层。 十五、线路缩腰 1、特征: 一般出现在密集排线上,呈括弧状,缩腰处线路边缘发亮。 2、原因: 线路缩腰的出现与生产板的结构类型有关,此类板密集排线多,孔少。在干菲林显影时,显影药水不易排泄出去,油性物质易附着在线路边缘,导致显影不净。图电蚀刻之后就出现了缩腰。 3、解决方法: 显影时行板方向与密集排线线路走向平行,密集排线多的一面朝下放板。

  • 发表了主题帖: PCB新闻:中京电子拟2.7亿收购元盛电子45%股权 实现PCB横向整合

    中京电子(002579))在印制电路板产业(PCB)的横向整合继续提速,继去年完成收购元盛电子部分股权后,剩余股权也计划今年内完成收购,实现全控元盛电子。中京电子5月12日晚间公告,公司拟以发行可转债、股份及支付现金的方式,购买珠海元盛电子科技股份有限公司45%股权并募集配套资金,此次交易对价暂定为2.7亿元,未构成重大资产重组。公司股票自5月13日起停牌,预计停牌不超过10个交易日。中京电子主要从事印制电路板的研发、生产和销售与服务。产品全部系刚性印制电路板,包含单双面板、多层板、高密度互联板(HDI),广泛运用于消费电子、网络通信、计算机、汽车电子、安防工控、医疗器械及以人工智能、物联网、智能穿戴、AR/VR、无人机等为代表的新兴应用高科技领域。早在去年中京电子已相中同属电路板产业(PCB)的元盛电子展开并购。元盛电子主要从事挠性印制电路板(FPC)及其组件(FPCA)的研发、生产和销售,产品广泛应用于激光读取头、汽车电子、液晶显示模组、触摸屏、摄像头模组、生物识别、智能终端(智能手机与平板电脑等)等领域。元盛电子系国内最早从事FPC开发的企业之一,也是目前国内FPC行业的龙头企业之一,近年来元盛电子紧抓国内消费电子和汽车电子快速发展的市场机遇,已成为京东方、欧菲科技、伯恩光学、深天马等行业龙头企业的合格供应商,在行业内形成了良好的品牌形象。去年5月,中京电子正式完成对元盛电子的重大资产重组,作价3.30亿元现金收购元盛电子55%的股权,其中通过收购珠海亿盛公司55%的股权间接持有元盛电子25.82%的股权;直接收购元盛电子29.18%的股权。珠海亿盛为元盛电子控股股东。交易完成后,元盛电子成为中京电子控股子公司,而中京电子也成为国内少有的,可覆盖刚性电路板(多层板和HDI为核心)、挠性电路板(含刚挠结合板)的全系列PCB企业,形成PCB产品一体化服务优势。年报显示,2018年元盛电子实现营业收入5.56亿元,净利润4039.99万元。进入2019年,中京电子拟继续收购元盛电子余下45%股权,实现全控。按照交易方案,中京电子拟向胡可等8人以发行可转换公司债券、股份及支付现金的方式,购买其持有的珠海亿盛45%股权;拟向新迪公司等9位股东以发行可转换公司债券、股份及支付现金的方式,购买其持有的元盛电子23.88%股权。本次交易最终目标为收购元盛电子45%股权。而元盛电子100%股权的估值与去年并购方案相同,均为6亿元,因此本次收购元盛电子45%股权的交易对价暂定为2.7亿元。业绩承诺方面,元盛电子2019年度、2020年度经审计的扣除非经常性损益后归属于母公司的净利润不为负数。中京电子表示,目前上述交易事项仍处于决策阶段,尚存在一定不确定性。

  • 2019-05-05
  • 回复了主题帖: 进帖说说看电机控制学习上重难点在哪【回帖领芯】

    难点主要在于对高精度位置控制,对控制算法要求高。

  • 回复了主题帖: 进帖说说看电机控制学习上重难点在哪【回帖领芯】

    网络分享的一位大侠总结的学电机控制要掌握的点 1、了解电机的基础知识,有刷、无刷、同步、异步等,还有编码器等 2、每种电机都使用不同的方式去驱动,需要熟悉MOS的性能,搭桥 3、电机的控制算法主要是PID,了解电流环、速度环,位置环      PID需要熟悉其参数整定,有的甚至用模糊PID等 4、最后就是电机的应用算法,S曲线,差值算法等,这就反映电机的控制精度了。

  • 2019-04-25
  • 发表了主题帖: PCB板设计中焊盘的设计你是否忽略了

    在进行PCB板设计中设计PCB焊盘时,就需要严格按照相关要求标准去设计。因为在SMT贴片加工中,PCB焊盘的设计十分重要,焊盘设计的会直接影响着元器件的焊接性、稳定性和热能传递,关系着贴片加工质量,那么PCB焊盘设计标准是什么呢?一、PCB焊盘的形状和尺寸设计标准:1、调用PCB标准封装库。2、有焊盘单边最小不小于0.25mm,整个焊盘直径最大不大于元件孔径的3倍。3、尽量保证两个焊盘边缘的间距大于0.4mm。4、孔径超过1.2mm或焊盘直径超过3.0mm的焊盘应设计为菱形或梅花形焊盘5、布线较密的情况下,推荐采用椭圆形与长圆形连接盘。单面板焊盘的直径或最小宽度为1.6mm;双面板的弱电线路焊盘只需孔直径加0.5mm即可,焊盘过大容易引起无必要的连焊。二、PCB焊盘过孔大小标准:焊盘的内孔一般不小于0.6mm,因为小于0.6mm的孔开模冲孔时不易加工,通常情况下以金属引脚直径值加上0.2mm作为焊盘内孔直径,如电阻的金属引脚直径为0.5mm时,其焊盘内孔直径对应为0.7mm,焊盘直径取决于内孔直径。三、PCB焊盘的可靠性设计要点:1.对称性,为保证熔融焊锡表面张力平衡,两端焊盘必须对称。2.焊盘间距,焊盘的间距过大或过小都会引起焊接缺陷,因此要确保元件端头或引脚与焊盘的间距适当。3.焊盘剩余尺寸,元件端头或引脚与焊盘搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。4.焊盘宽度,应与元件端头或引脚的宽度基本一致。深联电路无铅喷锡电梯板正确的PCB焊盘设计,在贴片加工时如果有少量的歪斜,可以在再流焊时由于熔融焊锡表面张力的作用而得到纠正。而如果PCB焊盘设计不正确,即使贴装位置十分准确,再流焊后容易会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺陷,因此对于进行PCB设计时,PCB焊盘设计需要十分注意。

  • 发表了主题帖: PCB板图设计方法及要点分析

        PCB板图设计的基本原则要求  1.印刷电路板的设计,从确定板的尺寸大小开始,印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制,以能恰好安放入外壳内为宜,其次,应考虑印刷电路板与外接元器件(主要是电位器、插口或另外印刷电路板)的连接方式。印刷电路板与外接组件一般是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即:在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。对于安装在印刷电路板上的较大的组件,要加金属附件固定,以提高耐振、耐冲击性能。  2.布线图设计的基本方法  首先需要对所选用组件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解;对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑,主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度,走线短,交叉少,电源,地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后,就是各部件的联机,按照电路图连接有关引脚,完成的方法有多种,印刷线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。  最原始的是手工排列布图。这比较费事,往往要反复几次,才能最后完成,这在没有其它绘图设备时也可以,这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。计算机辅助制图,现在有多种绘图软件,功能各异,但总的说来,绘制、修改较方便,并且可以存盘贮存和打印。  接着,确定印刷电路板所需的尺寸,并按原理图,将各个元器件位置初步确定下来,然后经过不断调整使布局更加合理,印刷电路板中各组件之间的接线安排方式如下:  (1)印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即,让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题。  (2)电阻、二极管、管状电容器等组件有“立式”,“卧式”两种安装方式。立式指的是组件体垂直于电路板安装、焊接,其优点是节省空间,卧式指的是组件体平行并紧贴于电路板安装,焊接,其优点是组件安装的机械强度较好。这两种不同的安装组件,印刷电路板上的组件孔距是不一样的。  (3)同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远,否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激,采用这样“一点接地法”的电路,工作较稳定,不易自激。  (4)总地线必须严格按高频-中频-低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则,切不可随便翻来复去乱接,级与级间宁肯可接线长点,也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格,如有不当就会产生自激以致无法工作。  调频头等高频电路常采用大面积包围式地线,以保证有良好的屏蔽效果。  (5)强电流引线(公共地线,功放电源引线等)应尽可能宽些,以降低布线电阻及其电压降,可减小寄生耦合而产生的自激。  (6)阻抗高的走线尽量短,阻抗低的走线可长一些,因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号,引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈组件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线,射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开,各自成一路,一直到功效末端再合起来,如两路地线连来连去,极易产生串音,使分离度下降。  PCB设计中应注意下列几点  1.布线方向:从焊接面看,组件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下)。  2.各组件排列,分布要合理和均匀,力求整齐,美观,结构严谨的工艺要求。  3.电阻,二极管的放置方式:分为平放与竖放两种:  (1)平放:当电路组件数量不多,而且电路板尺寸较大的情况下,一般是采用平放较好;对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸,1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取5/10英寸;二极管平放时,1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4~5/10英寸。  (2)竖放:当电路组件数较多,而且电路板尺寸不大的情况下,一般是采用竖放,竖放时两个焊盘的间距一般取1~2/10英寸。  4.电位器:IC座的放置原则  (1)电位器:在稳压器中用来调节输出电压,故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高,反时针调节器节时输出电压降低;在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小,设计电位器时应满中顺时针调节时,电流增大。  电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求,因此应尽可能放轩在板的边缘,旋转柄朝外。  (2)IC座:设计印刷板图时,在使用IC座的场合下,一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确,并注意各个IC脚位是否正确,例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角,而且紧靠定位槽(从焊接面看)。  5.进出接线端布置  (1)相关联的两引线端不要距离太大,一般为2~3/10英寸左右较合适。  (2)进出线端尽可能集中在1至2个侧面,不要太过离散。  6.设计布线图时要注意管脚排列顺序,组件脚间距要合理。  7.在保证电路性能要求的前提下,设计时应力求走线合理,少用外接跨线,并按一定顺充要求走线,力求直观,便于安装,高度和检修。  8.设计布线图时走线尽量少拐弯,力求线条简单明了。  9.布线条宽窄和线条间距要适中,电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符;  10.设计应按一定顺序方向进行,例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。

  • 2019-04-24
  • 发表了主题帖: 电路级静电防护设计技巧与ESD防护方法

    静电放电(ESD)理论研究的已经相当成熟,为了模拟分析静电事件,前人设计了很多静电放电模型。常见的静电模型有:人体模型(HBM),带电器件模型,场感应模型,场增强模型,机器模型和电容耦合模型等。芯片级一般用HBM做测试,而电子产品则用IEC 6 1000-4-2的放电模型做测试。为对 ESD 的测试进行统一规范,在工业标准方面,欧共体的 IEC 61000-4-2 已建立起严格的瞬变冲击抑制标准;电子产品必须符合这一标准之后方能销往欧共体的各个成员国。因此,大多数生产厂家都把 IEC 61000-4-2看作是 ESD 测试的事实标准。我国的国家标准(GB/T 17626.2-1998)等同于I EC 6 1000-4-2。大多是实验室用的静电发生器就是按 IEC 6 1000-4-2的标准,分为接触放电和空气放电。静电发生器的模型如图 1。放电头按接触放电和空气放电分尖头和圆头两种。IEC 61000-4-2的 静电放电的波形如图2,可以看到静电放电主要电流是一个上升沿在1nS左右的一个上升沿,要消除这个上升沿要求ESD保护器件响应时间要小于这个时间。静电放电的能量主要集中在几十MHz到500MHz,很多时候我们能从频谱上考虑,如滤波器滤除相应频带的能量来实现静电防护。其放电频谱如下,这个图是我自己画的,只能定性的看,不能定量。IEC 61000-4-2规定了几个试验等级,目前手机CTA测试执行得是3级,即接触放电6KV,空气放电8KV。很多手机厂家内部执行更高的静电防护等级。当集成电路( IC )经受静电放电( ESD)时,放电回路的电阻通常都很小,无法限制放电电流。例如将带静电的电缆插到电路接口上时,放电回路的电阻几乎为零,造成高达数十安培的瞬间放电尖峰电流,流入相应的 IC 管脚。瞬间大电流会严重损伤 IC ,局部发热的热量甚至会融化硅片管芯。ESD 对 IC的损伤还包括内部金属连接被烧断,钝化层受到破坏,晶体管单元被烧坏。ESD 还会引起 IC 的死锁( LATCHUP)。这种效应和 CMOS 器件内部的类似可控硅的结构单元被激活有关。高电压可激活这些结构,形成大电流信道,一般是从 VCC 到地。串行接口器件的死锁电流可高达 1A 。死锁电流会一直保持,直到器件被断电。不过到那时, IC 通常早已因过热而烧毁了。电路级ESD防护方法1、并联放电器件常用的放电器件有TVS,齐纳二极管,压敏电阻,气体放电管等。如图1.1、齐纳二极管( Zener Diodes ,也称稳压二极管 ) :利用齐纳二极管的反向击穿特性可以保护 ESD敏感器件。但是齐纳二极管通常有几十 pF 的电容,这对于高速信号(例如 500MHz)而言,会引起信号畸变。齐纳二极管对电源上的浪涌也有很好的吸收作用。1.2、瞬变电压消除器 TVS(Transient Voltage Suppressor):TVS 是一种固态二极管,专门用于防止 ESD 瞬态电压破坏敏感的半导体器件。与传统的齐纳二极管相比, TVS 二极管 P/N 结面积更大,这一结构上的改进使 TVS 具有更强的高压承受能力,同时也降低了电压截止率,因而对于保护手持设备低工作电压回路的安全具有更好效果。TVS二极管的瞬态功率和瞬态电流性能与结的面积成正比。该二极管的结具有较大的截面积,可以处理闪电和 ESD所引起的高瞬态电流。TVS也会有结电容,通常0.3个pF到几十个pF。TVS有单极性的和双极性的,使用时要注意。手机上用的TVS大约0.01$,低容值的约2-3分$。1.3、多层金属氧化物结构器件 (MLV):大陆一般称为压敏电阻。MLV也可以进行有效的瞬时高压冲击抑制,此类器件具有非线性电压 - 电流 ( 阻抗表现 ) 关系,截止电压可达最初中止电压的 2 ~ 3倍。这种特性适合用于对电压不太敏感的线路和器件的静电或浪涌保护,如电源回路,按键输入端等。手机用压敏电阻约0.0015$,大约是TVS价格的1/6,但是防护效果没有TVS好,且压敏电阻有寿命老化。2、串联阻抗一般可以通过串联电阻或者磁珠来限制ESD放电电流,达到防静电的目的。如图。如手机的高输入阻抗的端口可以串1K欧电阻来防护,如ADC,输入的GPIO,按键等。不要担心0402的电阻会被打坏,实践证明是打不坏的。这里不详细分析。用电阻做ESD防护几乎不增加成本。如果用磁珠,磁珠的价格大 约0.002$,和压敏电阻差不多。3、增加滤波网络前面提到了静电的能量频谱,如果用滤波器滤掉主要的能量也能达到静电防护的目的。对于低频信号,如GPIO输入,ADC,音频输入可以用1k+1000PF的电容来做静电防护,成本可以忽略,性能不比压敏电阻差,如果用1K+50PF的压敏电阻(下面讲的复合防护措施),效果更好,经验证明这样防护效果有时超过TVS。对于射频天线的微波信号,如果用TVS管,压敏等容性器件来做静电防护,射频信号会被衰减,因此要求TVS的电容很低,这样增加ESD措施的成本。对于微波信号可以对地并联一个几十nH的电感来为静电提供一个放电通道,对微波信号几乎没有影响,对于900MHZ和1800MHz的手机经常用22nH的电感。这样能把静电主要能量频谱上的能量吸收掉很多。4、复合防护有一种器件叫EMI filter,他有很好的ESD防护效果,如图。EMI filter也有基于TVS管的和基于压敏电阻的,前者效果好,但很贵,后者廉价,一般4路基于压敏电阻的EMI价格在0.02$。实际应用中可以用下面的一个电阻+一个压敏电阻的方式。他既有低通滤波器的功能,又有压敏电阻的功能,还有电阻串联限流的功能。是性价比最好的防护方式,对于高阻信号可以采用1K电阻+50PF压敏;对于耳机等音频输出信号可以采用100欧电阻+压敏电阻;对于TP信号串联电阻不能太大否则影响TP的线性,可以采用10欧电阻。虽然电阻小了,低通滤波器效果已经没有了,但限流作用还是很重要的。5、增加吸收回路可以在敏感信号附件增加地的漏铜,来吸收静电。道理和避雷针原理一样。在信号线上放置尖端放电点(火花隙)在山寨手机设计中也经常应用。

  • 发表了主题帖: PCB上的器件热耦合与散热解决方案

    任何散热解决方案的目标都是确保设备的工作温度不超过其制造商规定的安全限值。在电子工业中,这个工作温度被称为器件的“结温”。例如,在处理器中,这个术语字面上指的是电能转换为热量的半导体结。为了保持工作,热量必须以确保可接受的结温的速率流出半导体。当热流从整个器件封装的结处移动时,这种热流遇到阻力,就像电子在流过导线时面对电阻一样。在热力学方面,这种电阻称为导电电阻,由几个部分组成。从结点开始,热量可以流向元件的壳体,可以放置散热器。这被称为ΘJC,或结至壳体的热阻。热量也可以从组件的顶部表面流出并流入板中。这被称为结到电路板电阻,或ΘJBΘJB定义为当热路径仅从结点到电路板时,结点和电路板之间的温差除以功率。为了测量ΘJB,器件的顶部是绝缘的,冷板连接到电路板边缘(图1)。这是真正的热阻,这是器件的特性。唯一的问题是,在实际应用中,人们不知道从不同路径传输了多少功率。图1:横截面图环形冷板RΘJB 2 。ΨJB是使用多个传热路径时的温差的度量,例如组件的侧面和顶部董事会。这些多路径是实际系统中固有的,必须谨慎使用测量。由于组件内有多个传热路径,单个电阻不能用于精确计算结温。从结到环境的热阻必须进一步细分为电阻网络,以提高结温预测的精度。简化的电阻网络如图2所示。图2:结至环境电阻网络。Joiner等人 1 完成的先前工作将ΘJMA与电路板温度相关联(见公式1)。 ΘJMA是在评估所有传热路径时从结到环境的总热阻。在这种情况下,ΘCA由散热器热阻以及器件和接收器之间的界面电阻表示。表1列出了典型BGA组件的JEDEC参数。这些用于以下示例计算中:ΘJMA=移动空气热阻的结点ΘJB=结至电路板的热阻ΘJC=结至壳体的热阻ΘCA= Case环境热阻TBA =电路板温升参数说明值单位ΘJC热电阻 -结到外壳0.45°C/WΘJB热阻 -结至电路板2.6°C/W TDP热设计功率20 W Tj最高结温105°C表1:典型热封装规格随着电路板布局变得越来越密集,需要设计出使用尽可能少空间的优化散热解决方案。简而言之,没有余量允许过度设计的散热器具有紧密的元件间距。考虑板耦合的影响是这种优化的重要部分。只有在考虑结壳到壳体的传热路径时才存在使用超大尺寸散热器的可能性。为确保在55°C环境温度下的105°C结温,典型元件(见表1)需要2.05°C/W的散热器电阻(如果忽略电路板导通)。当考虑电路板导通时,假设电路板温度与空气温度相同,实际结温可能低至74°C。这表示散热片大于必要的温度。从这个例子可以看出,必须考虑来自元件连接点的所有传热路径。仅使用ΘJC和ΘCA值可能导致大于最佳的散热器,并且可能无法准确预测工作结温。使用建议的相关性也可以预测从实验中得知电路板温度时的结温,如图3所示。 图3:电路板温度升高对结温的影响。当存在多个元件时,情况变得比仅使用电路板上的单个元件复杂得多。通过PCB的组件之间存在传导耦合,以及组件和相邻卡之间的辐射和对流耦合。图4显示了一个带有两个元件的简单PCB。两个元件的功耗假定为P1和P2,并且假设我们可以忽略辐射传热。每个器件下的电路板温度分别为Tb1和Tb2。我们还假设电路板上两个元件之间的横向电阻为θb1b2。图4:具有两个元件的PCB的简单原理图。图5:具有两个组件的PCB的简单电阻网络。在节点J1,J2处应用能量平衡,b1和b2:有四个方程和四个未知数:Tj1,Tj2。 Tb1和Tb2。未知数可以通过求解联立方程来确定。这个简单的例子表明,通过传导路径耦合两个元件,找到结温会变得复杂得多。在实际应用中,当遇到具有不同导电平面的多个组件和多个PCB时,情况比上述示例复杂得多,所有导电平面都通过传导,对流和辐射相互作用。为了获得合理的答案,设计师必须使用合理的工程判断来近似不同组件之间的耦合。这可以通过以下方法实现:方法1 - 使用控制体积法或电阻网络模型的分析模型。这种方法需要过度简化问题;否则解决方案变得非常复杂和不切实际。方法2 - 在简化几何上使用CFD,如Guenin [4] 所述。该方法表明组件的等效表面积为:其中An是组件的等效占位面积,Pn是组件的功耗,PTotal是总功耗,ATotal是PCB的总表面积。在计算等效占位面积之后,可以使用CFD模拟具有占位面积An和功耗为1瓦的单个元件的简单PCB。此过程可有效计算电路板温度与环境温度(θBA)之间的差值,功耗为1瓦。图6显示了一个这样的元件的CFD模拟,图7显示了θBA作为PCB尺寸的函数。图7可用于通过简单计算其有效占地面积来确定其他组件的θBA。假设所有组件具有相同的占位面积。 图6:PCB上单个组件的CFD模拟图7:作为PCB尺寸 4 的函数的ΘBA分布。《 p》电路板温度可以计算如下:结温可以计算为:其中ψJB是特征参数。方法3 - 如果PCB可用,通过实验测量电路板温度TB,并使用公式8来查找结温。同样,这是近似值,因为器件耦合到PCB的条件可能与JEDEC测试板使用的条件完全不同。

  • 发表了主题帖: 电路调试“排除故障”心得总结

    概述调试在初级电子工程师初级阶段是必须的,所以综合了几家的调试文章,再加上一些心得推荐给大家,不足之处请多指教。 实践表明,一个电子装置,即使按照设计的电路参数进行安装,往往也难于达到预期的效果。这是因为人们在设计时,不可能周全地考虑各种复杂的客观因素(如元件值的误差、器件参数的分散性、分布参数的影响等),必须通过安装后的测试和调整,来发现和纠正设计方案的不足,然后采取措施加以改进,使装置达到预定的技术指标。 因此,调试电子电路的技能对从事电子技术及其相关领域工作的人员来说,是不应缺少的。 调试的常用仪器有:稳压电源、万用表、示波器、频谱分析仪和信号发生器等。 电子电路调试包括测试和调整两个方面。调试的意义有二:通过调试使电子电路达到规定的指标通过调试发现设计中存在的缺陷并予以纠正 电子电路调试的一般步骤电路调试其实可以对应到传统中医看病中的“望、闻、问、切”。 “望”,即观察电路板的焊接如何,成熟的电子产品一般都是焊接出的问题“闻”,这个不是说先把电路板闻下,而是说通电后听电路板是否有异常响动,不该叫的叫了,该叫的不叫,这就有问题了“问”,如果是自己第一次调试,不是自己设计的要问电源是多少,别人是否调过,有什么问题“切”,元器件有没焊全、芯片焊接是否正确、不易观察的焊点是否焊好 一般调试前做好这几步就可发现不少问题。 调试步骤根据电子电路的复杂程度,调试可分步进行:对于较简单系统,调试步骤是:电源调试→单板调试→联调对于较复杂的系统,调试步骤是:电源调试→单板调试→分机调试→主机调试→联调 由此可明确三点:不论简单系统还是复杂系统,调试都是从电源开始入手的调试方法一般是先局部(单元电路)后整体,先静态后动态 一般要经过测量→调整→再测量→再调整的反复过程;对于复杂的电子系统,调试也是一个“系统集成”的过程 在单元电路调试完成的基础上,可进行系统联调。例如数据采集系统和控制系统,一般由模拟电路、数字电路和微处理器电路构成,调试时常把这3部分电路分开调试,分别达到设计指标后,再加进接口电路进行联调。 联调是对总电路的性能指标进行测试和调整,若不符合设计要求,应仔细分析原因,找出相应的单元进行调整。不排除要调整多个单元的参数或调整多次,甚至有修正方案的可能。 电子电路调试的具体步骤1. 通电观察通电后不要急于测量电气指标,而要观察电路有无异常现象,例如有无冒烟现象,有无异常气味,手摸集成电路外封装,是否发烫等。如果出现异常现象,应立即关断电源,待排除故障后再通电。 2. 静态调试静态调试一般是指在不加输入信号,或只加固定的电平信号的条件下所进行的直流测试,可用万用表测出电路中各点的电位,通过和理论估算值比较,结合电路原理的分析,判断电路直流工作状态是否正常,及时发现电路中已损坏或处于临界工作状态的元器件。通过更换器件或调整电路参数,使电路直流工作状态符合设计要求。 3. 动态调试动态调试是在静态调试的基础上进行的,在电路的输入端加入合适的信号,按信号的流向,顺序检测各测试点的输出信号,若发现不正常现象,应分析其原因,并排除故障,再进行调试,直到满足要求。 测试过程中不能仅凭感觉或印象,要始终借助仪器观察。使用示波器时,最好把示波器的信号输入方式置于“DC”挡,通过直流耦合方式,可同时观察被测信号的交、直流成分。 通过调试,最后检查功能块和整机的各种指标(如信号的幅值、波形形状、相位关系、增益、输入阻抗和输出阻抗、灵敏度等)是否满足设计要求,如必要,再进一步对电路参数提出合理的修正。 电子电路调试中的若干问题根据待调试系统的工作原理(原理图和PCB)拟定调试步骤和测量方法,确定测试点,并在图纸上和板子上标出位置,画出调试数据记录表格等。 搭设调试工作台,工作台配备所需的调试仪器,仪器的摆设应操作方便,便于观察。学生往往不注意这个问题,在制作或调机时工作台很乱,工具、书本、衣物等与仪器混放在一起,这样会影响调试。特别提示:在制作和调试时,一定要把工作台布置的干净、整洁。这便是“磨刀不误砍柴工”。对于硬件电路,应为被调试系统选择测量仪表,测量仪表的精度应优于被测系统;对于软件调试,则应配备微机和开发工具。电子电路的调试顺序一般按信号流向进行,将前面调试过的电路输出信号作为后一级的输入信号,为最后统调创造条件。选用可编程逻辑器件实现的数字电路,应完成可编程逻辑器件源文件的输入、调试与下载,并将可编程逻辑器件和模拟电路连接成系统,进行总体调试和结果测试。在调试过程中,要认真观察和分析实验现象,做好记录,保证实验数据的完整可靠。 调试前的检查内容包括电路安装完毕,通常不宜急于通电,应该先认真检查一下。 (1) 连线是否正确检查电路连线是否正确,包括错线(连线一端正确,另一端错误)、少线(安装时完全漏掉的线)和多线(连线的两端在电路图上都是不存在的)。 查线的方法通常有两种按照电路图检查安装的线路:这种方法的特点是,根据电路图连线,按一定顺序逐一检查安装好的线路,由此可比较容易地查出错线和少线。 按照实际线路来对照原理电路进行查线:这是一种以元件为中心进行查线的方法。把每个元件(包括器件)引脚的连线一次查清,检查每个去处在电路图上是否存在,这种方法不但可以查出错线和少线,还容易查出多线。 为了防止出错,对于已查过的线通常应在电路图上做出标记,最好用指针式万用表“Ω×1” 挡,或数字式万用表“Ω挡”的蜂鸣器来测量,而且应直接测量元器件引脚,这样可以同时发现接触不良的地方。 (2) 元器件安装情况检查元器件引脚之间有无短路连接处有无接触不良二极管、三极管、集成器件和电解电容极性等是否连接有误 (3) 电源供电(包括极性)、信号源连线是否正确 (4) 电源端对地是否存在短路 若电路经过上述检查,并确认无误后,就可转入调试。 调试方法调试包括测试和调整两个方面。 所谓电子电路的调试,是以达到电路设计指标为目的而进行的一系列的测量→判断→调整→再测量的反复进行过程。为了使调试顺利进行,设计的电路图上最好标明各点的电位值,相应的波形图以及其它主要数据。调试方法通常采用先分调后联调(总调)。 我们知道,任何复杂电路都是由一些基本单元电路组成的,因此,调试时可以循着信号的流向,逐级调整各单元电路,使其参数基本符合设计指标。这种调试方法的核心是:把组成电路的各功能块(或基本单元电路)先调试好,并在此基础上逐步扩大调试范围,最后完成整机调试。采用先分调,后联调的优点是:能及时发现问题和解决问题。新设计的电路一般采用此方法。 对于包括模拟电路、数字电路和微机系统的电子装置更应采用这种方法进行调试。因为只有把三部分分开调试后,分别达到设计指标,并经过信号及电平转换电路后才能实现整机联调。否则,由于各电路要求的输入、输出电压和波形不匹配,盲目进行联调,就可能造成大量的器件损坏。 除了上述方法外,对于已定型的产品和需要相互配合才能运行的产品也可采用一次性调试。 调试中的注意事项调试结果是否正确,很大程度上受测量正确与否和测量精度的影响。为了保证调试的效果,必须减小测量误差,提高测量精度。为此,需注意以下几点: (1) 正确使用测量仪器的接地端凡是使用地端接机壳的电子仪器进行测量时,仪器的接地端应和放大器的接地端连接在一起,否则仪器机壳引入的干扰不仅会使放大器的工作状态发生变化,而且将使测量结果出现误差。 根据这一原则,调试发射极偏置电路时,若需测量VCE,不应把仪器的两端直接接在集电极和发射极上,而应分别对地测出VC、VE,然后将二者相减得VCE。若使用干电池供电的万用表进行测量,由于电表的两个输入端是浮动的,所以允许直接跨接到测量点之间。 (2) 测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗若测量仪器输入阻抗小,则在测量时会引起分流,给测量结果带来很大误差。 (3) 测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽例如:MF-20型万用表的工作频率为20~20000 Hz。如果放大器的fh =100 kHz,我们就不能用 MF-20来测试放大器的幅频特性,否则,测试结果就不能反映放大器的真实情况。 (4) 要正确选择测量点用同一台测量仪器进行测量时,测量点不同,仪器内阻引进的误差大小将不同。例如,对于图1所示电路,测C1点电压VC1时,若选择e2为测量点,测得VE2,根据VCl=VE2+VBE2求得的结果,可能比直接测Cl点得到的VC1的误差要小得多。所以出现这种情况,是因为Re2较小,仪器内阻引进的测量误差小。     被测电路 (5) 测量方法要方便可行需要测量某电路的电流时,一般尽可能测电压而不测电流,因为测电压不必改动被测电路,测量方便。若需知道某一支路的电流值,可以通过测取该支路上电阻两端的电压,经过换算而得到。 (6) 调试过程中,不但要认真观察和测量,还要善于记录记录的内容包括实验条件、观察的现象、测量的数据、波形和相位关系等。只有有了大量可靠的实验记录并与理论结果加以比较,才能发现电路设计上的问题,完善设计方案。 调试时出现故障的解决方法要认真查找故障原因,切不可一遇故障解决不了就拆掉线路重新安装。因为重新安装的线路仍可能存在各种问题,如果是原理上的问题,即使重新安装也解决不了问题。我们应当把查找故障,分析故障原因,看成一次好的学习机会,通过它来不断提高自己分析问题和解决问题的能力。 常见的故障现象放大电路没有输入信号,而有输出波形。放大电路有输入信号,但没有输出波形,或者波形异常。串联稳压电源无电压输出,或输出电压过高且不能调整,或输出稳压性能变坏、输出电压不稳定等。振荡电路不产生振荡。计数器输出波形不稳,或不能正确计数。收音机中出现“嗡嗡”交流声和“啪啪”的汽船声等。以上是最常见的一些故障现象,还有很多奇怪的现象,在这里就不一一列举了。 产生故障的原因故障产生的原因很多,情况也很复杂,有的是一种原因引起的简单故障,有的是多种原因相互作用引起的复杂故障。因此,引起故障的原因很难简单分类。这里只能进行一些粗略的分析。 对于定型产品使用一段时间后出现故障,故障原因可能是元器件损坏,连线发生短路或断路(如焊点虚焊、接插件接触不良、可变电阻器、电位器、半可变电阻等接触不良、接触面表面镀层氧化等),或使用条件发生变化(如电网电压波动,过冷或过热的工作环境等)影响电子设备的正常运行。 对于新设计安装的电路来说,故障原因可能是:实际电路与设计的原理图不符元器件焊接错误、元器件使用不当或损坏设计的电路本身就存在某些严重缺点,不满足技术要求连线发生短路或断路等 仪器使用不正确引起的故障,如示波器使用不正确而造成的波形异常或无波形,接地问题处理不当而引入干扰等。各种干扰引起的故障。 检查故障的一般方法故障是不期望但又不可避免的电路异常工作状况。分析、寻找和排除故障是电气工程人员必备的实际技能。对于一个复杂的系统来说,要在大量的元器件和线路中迅速、准确地找出故障是不容易的。一般故障诊断过程,就是从故障现象出发,通过反复测试,做出分析判断,逐步找出故障原因的过程。 查找故障的顺序可以从输入到输出,也可以从输出到输入。查找故障的一般方法有: 1. 直接观察法直接观察法是指不用任何仪器,利用人的视、听、嗅、触等作为手段来发现问题,寻找和分析故障。直接观察包括不通电检查和通电观察。 检查仪器的选用和使用是否正确电源电压的等级和极性是否符合要求电解电容的极性、二极管和三极管的管脚、集成电路的引脚有无错接、漏接、互碰等情况布线是否合理印刷板有无断线;电阻电容有无烧焦和炸裂等 通电观察元器件有无发烫、冒烟,变压器有无焦味,电子管、示波管灯丝是否亮,有无高压打火等。 此法简单,也很有效,可作初步检查时用,但对比较隐蔽的故障无能为力。 2. 用万用表检查静态工作点电子电路的供电系统,半导体三极管、集成块的直流工作状态(包括元、器件引脚、电源电压)、线路中的电阻值等都可用万用表测定。当测得值与正常值相差较大时,经过分析可找到故障。 顺便指出,静态工作点也可以用示波器“DC”输入方式测定。用示波器的优点是:内阻高,能同时看到直流工作状态和被测点上的信号波形以及可能存在的干扰信号及噪声电压等,更有利于分析故障。 3. 信号寻迹法对于各种较复杂的电路,可在输入端接入一个一定幅值、适当频率的信号(例如,对于多级放大器,可在其输入端接入 f=1000 Hz的正弦信号),用示波器由前级到后级(或者相反),逐级观察波形及幅值的变化情况,如哪一级异常,则故障就在该级。这是深入检查电路的方法。 4. 对比法怀疑某一电路存在问题时,可将此电路的参数与工作状态相同的正常电路的参数(或理论分析的电流、电压、波形等)进行一一对比,从中找出电路中的不正常情况,进而分析故障原因,判断故障点。 5. 部件替换法有时故障比较隐蔽,不能一眼看出,如这时你手头有与故障仪器同型号的仪器时,可以将仪器中的部件、元器件、插件板等替换有故障仪器中的相应部件,以便于缩小故障范围,进一步查找故障。 6. 旁路法当有寄生振荡现象时,可以利用适当容量的电容器,选择适当的检查点,将电容临时跨接在检查点与参考接地点之间,如果振荡消失,就表明振荡是产生在此附近或前级电路中。否则就在后面,再移动检查点寻找之。应该指出的是,旁路电容要适当,不宜过大,只要能较好地消除有害信号即可。 7. 短路法就是采取临时性短接一部分电路来寻找故障的方法。短路法对检查断路性故障最有效。但要注意对电源(电路)是不能采用短路法的。 用于分析短路法的放大电路 8. 断路法断路法用于检查短路故障最有效。断路法也是一种使故障怀疑点逐步缩小范围的方法。例如,某稳压电源因接入一带有故障的电路,使输出电流过大,我们采取依次断开电路的某一支路的办法来检查故障。如果断开该支路后,电流恢复正常,则故障就发生在此支路。 实际调试时,寻找故障原因的方法多种多样,以上仅列举了几种常用的方法。这些方法的使用可根据设备条件,故障情况灵活掌握,对于简单的故障用一种方法即可查找出故障点,但对于较复杂的故障则需采取多种方法互相补充、互相配合,才能找出故障点。 在一般情况下,寻找故障的常规做法是:先用直接观察法,排除明显的故障。再用万用表(或示波器)检查静态工作点。信号寻迹法是对各种电路普遍适用而且简单直观的方法,在动态调试中广为应用。 应当指出,对于反馈环内的故障诊断是比较困难的,在这个闭环回路中,只要有一个元器件(或功能块)出故障,则往往整个回路中处处都存在故障现象。寻找故障的方法是先把反馈回路断开,使系统成为一个开环系统,然后再接入一适当的输入信号,利用信号寻迹法逐一寻找发生故障的元、器件(或功能块)。

  • 2019-03-29
  • 发表了主题帖: 镀铜技术在PCB工艺中常见问题及解决措施

    本帖最后由 ohahaha 于 2019-3-29 15:44 编辑 电镀铜是使用最广泛的为了改善镀层结合力而做的一种预镀层,铜镀层是重要的防护装饰性镀层铜/镍/铬体系的组成部分,柔韧而孔隙率低的铜镀层,对于提高镀层间的结合力和耐蚀性起重要作用。铜镀层还用于局部的防渗碳、印制板孔金属化,并作为印刷辊的表面层。经化学处理后的彩色铜层,涂上有机膜,还可用于装饰。本文中我们将介绍电镀铜技术在PCB工艺中遇到的常见问题以及它们的解决措施。 酸铜电镀常见问题 硫酸铜电镀在PCB电镀中占着极为重要的地位,酸铜电镀的好坏直接影响电镀铜层的质量和相关机械性能,并对后续加工产生一定影响,因此如何控制好酸铜电镀的质量是PCB电镀中重要的一环,也是很多大厂工艺控制较难的工序之一。酸铜电镀常见的问题,主要有以下几个:1.电镀粗糙;2.电镀(板面)铜粒;3.电镀凹坑;4.板面发白或颜色不均等。针对以上问题,进行了一些总结,并进行一些简要分析解决和预防措施。 1.电镀粗糙 一般板角粗糙,多数是电镀电流偏大所致,可以调低电流并用卡表检查电流显示有无异常;全板粗糙,一般不会出现,但是笔者在客户处也曾遇见过一次,后来查明时当时冬天气温偏低,光剂含量不足;还有有时一些返工褪膜板板面处理不干净也会出现类似状况。 2.电镀板面铜粒 引起板面铜粒产生的因素较多,从沉铜,图形转移整个过程,电镀铜本身都有可能。笔者在某国营大厂就遇见过,沉铜造成的板面铜粒。 沉铜工艺引起的板面铜粒可能会由任何一个沉铜处理步骤引起。碱性除油在水质硬度较高,钻孔粉尘较多(特别是双面板不经除胶渣)过滤不良时,不仅会引起板面粗糙,同时也造成孔内粗糙;但是一般只会造成孔内粗糙,板面轻微的点状污物微蚀也可以去除;微蚀主要有几种情况:所采用的微蚀剂双氧水或硫酸质量太差或过硫酸铵(钠)含杂质太高,一般建议至少应是CP级的,工业级除此之外还会引起其他的质量故障;微蚀槽铜含量过高或气温偏低造成硫酸铜晶体的缓慢析出;槽液混浊,污染。 活化液多数是污染或维护不当造成,如过滤泵漏气,槽液比重偏低,铜含量偏高(活化缸使用时间过长,3年以上),这样会在槽液内产生颗粒状悬浮物或杂质胶体,吸附在板面或孔壁,此时会伴随着孔内粗糙的产生。解胶或加速:槽液使用时间太长出现混浊,因为现在多数解胶液采用氟硼酸配制,这样它会攻击FR-4中的玻璃纤维,造成槽液中的硅酸盐,钙盐的升高,另外槽液中铜含量和溶锡量的增加液会造成板面铜粒的产生。 沉铜槽本身主要是槽液活性过强,空气搅拌有灰尘,槽液中的固体悬浮的小颗粒较多等所致,可以通过调节工艺参数,增加或更换空气过滤滤芯,整槽过滤等来有效解决。沉铜后暂时存放沉铜板的稀酸槽,槽液要保持干净,槽液混浊时应及时更换。沉铜板存放时间不宜太长,否则板面容易氧化,即使在酸性溶液里也会氧化,且氧化后氧化膜更难处理掉,这样板面也会产生铜粒。以上所说沉铜工序造沉的板面铜粒,除板面氧化造成的以外,一般在板面上分布较为均匀,规律性较强,且在此处产生的污染无论导电与否,都会造成电镀铜板面铜粒的产生,处理时可采用一些小试验板分步单独处理对照判定,对于现场故障板可以用软刷轻刷即可解决;图形转移工序:显影有余胶(极薄的残膜电镀时也可以镀上并被包覆),或显影后后清洗不干净,或板件在图形转移后放置时间过长,造成板面不同程度的氧化,特别是板面清洗不良状况下或存放车间空气污染较重时。解决方法也就是加强水洗,加强计划安排好进度,加强酸性除油强度等。 酸铜电镀槽本身,此时其前处理,一般不会造成板面铜粒,因为非导电性颗粒最多造成板面漏镀或凹坑。铜缸造成板面铜粒的原因大概归纳为几方面:槽液参数维护方面,生产操作方面,物料方面和工艺维护方面。槽液参数维护方面包括硫酸含量过高,铜含量过低,槽液温度低或过高,特别没有温控冷却系统的工厂,此时会造成槽液的电流密度范围下降,按照正常的生产工艺操作,可能会在槽液中产生铜粉,混入槽液中。 生产操作方面主要时打电流过大,夹板不良,空夹点,槽中掉板靠着阳极溶解等同样会造成部分板件电流过大,产生铜粉,掉入槽液,逐渐产生铜粒故障;物料方面主要是磷铜角磷含量和磷分布均匀性的问题;生产维护方面主要是大处理,铜角添加时掉入槽中,主要是大处理时,阳极清洗和阳极袋清洗,很多工厂都处理不好,存在一些隐患。铜球大处理是应将表面清洗干净,并用双氧水微蚀出新鲜铜面,阳极袋应先后用硫酸双氧水和碱液浸泡,清洗干净,特别是阳极袋要用5-10微米的间隙PP滤袋。 3.电镀凹坑 这个缺陷引起的工序也较多,从沉铜,图形转移,到电镀前处理,镀铜以及镀锡。沉铜造成的主要是沉铜挂篮长期清洗不良,在微蚀时含有钯铜的污染液会从挂篮上滴在板面上,形成污染,在沉铜板电后造成点状漏镀亦即凹坑。图形转移工序主要是设备维护和显影清洗不良造成,原因颇多:刷板机刷辊吸水棍污染胶渍,吹干烘干段风刀风机内脏,有油污粉尘等,板面贴膜或印刷前除尘不当,显影机显影不净,显影后水洗不良,含硅的消泡剂污染板面等。电镀前处理,因为无论是酸性除油剂,微蚀,预浸,槽液主要成分都有硫酸,因此水质硬度较高时,会出现混浊,污染板面;另外部分公司挂具包胶不良,时间长会发现包胶在槽夜里溶解扩散,污染槽液;这些非导电性的微粒吸附在板件表面,对后续电镀都有可能造成不同程度的电镀凹坑。 4.板面发白或颜色不均 酸铜电镀槽本身可能以下几个方面:鼓气管偏离原位置,空气搅拌不均匀;过滤泵漏气或进液口靠近鼓气管吸入空气,产生细碎的空气泡,吸附在板面或线边,特别是横向线边,线角处;另外可能还有一点是使用劣质的棉芯,处理不彻底,棉芯制造过程中使用的防静电处理剂污染槽液,造成漏镀,这种情况可加大鼓气,将液面泡沫及时清理干净即可,棉芯应用酸碱浸泡后,板面颜色发白或色泽不均:主要是光剂或维护问题,有时还可能是酸性除油后清洗问题,微蚀问题。铜缸光剂失调,有机污染严重,槽液温度过高都可能造成。酸性除油一般不会有清洗问题,但如是水质PH值偏酸且有机物较多特别是回收循环水洗,则有可能会造成清洗不良,微蚀不均现象;微蚀主要考虑微蚀剂含量过低,微蚀液内铜含量偏高,槽液温度低等,也会造成板面微蚀不均匀;此外,清洗水水质差,水洗时间稍长或预浸酸液污染,处理后板面可能会有轻微氧化,在铜槽电镀时,因是酸性氧化且板件是带电入槽,氧化物很难除去,也会造成板面颜色不均;另外板面接触到阳极袋,阳极导电不均,阳极钝化等情况也会造成此类缺陷。 总结 本文中所总结的一些酸性镀铜工艺中常见的问题。同时酸性镀铜工艺因为其溶液基本成分简单,溶液稳定,电流效率高,加入适当光亮剂就可以得到高光亮度、高整平性、高均镀能力的镀层,因而得到广泛的应用。酸性镀铜层的好坏,关键也在于酸铜光亮剂的选择与应用。因此希望广大工作人员能在日常工作中积累经验,不仅能发现解决问题,也能创新的从根本的提高工艺水平。 ———— / END / ————

  • 发表了主题帖: Nandflash量产烧录排雷攻略

    Nandflash芯片以其高性价比,大存储容量在电子产品中广泛应用。但是,在此量大质优的应用领域,很多客户却痛苦于批量质量问题:专用工具无法满足量产,量产工具却可能出现极大的不良品率,那么究竟要如何解决呢? 其根本原因在于:目前大部分用户并不是很了解Nandflash烧录的复杂性。 用户常采用很直接的方法,即用一颗能正常运行的NandFlash芯片作为母片,在连接编程器之后,点击烧录软件上的“读取”按钮,把数据从芯片里面完整读取出来,再找几颗空芯片,把数据重复写进去。本以为可达到量产的目的,但实际上生产出来的产品却达不到品质的要求,往往会出现批量的产品异常开机或启动的状况! 1原因分析 原因究竟在哪里呢,在分析之前,那就先得了解一下Nandflash基本的工艺特性: 首先,我们来看NandFlash存储结构,它由多个Block组成,每一个Block又由多个Page组成,每个Page又包含主区(Main Area)和备用区(Spare Area)两个域。其次NandFlash是有坏块的,由于NandFlash的工艺不能保证Nand的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠。 因此在Nand的生产中及使用过程中会产生坏块的。 1坏块的影响 因为坏块影响了数据的存放地址,用户就不能按常用方法那样,把母片的数据全部读取出来,然后再把数据原原本本拷贝到其他芯片上了,也就产生了传统拷贝机无法量产Nandflash的问题! 既然NandFlash有坏块是无法避免的问题,那就要想办法避开那些坏块;最简单、最有效、最常用的方法就是:跳过! 使用“跳过坏块”,我们很好地解决了NandFlash的坏块问题,原本写到坏块的数据,我们也安全转移到下一个块里面! 2地址变化 跳过是一种常用而有效的方法,但是实际上,根本问题还依然存在,细心的人会发现,数据存放的地址也发生了变化! 实际应用中,很多用户会把多个文件数据同时存储到NandFlash上(比如uboot、uImage、Logo、rootfs等烧录文件),并给每个文件在NandFlash存储单元中划分了一定大小的存储空间区域,指定了每个文件存储的起始物理地址块;如果某个区域出现了坏块,为了避开它,势必需要把数据安全往下一块转移,而引起的后果就是后续烧录文件的起始物理地址也随着发生了偏移,这将会导致主控MCU无法通过固定的地址,准确、完整地获取到每个文件的数据,最终造成的结果就是产品异常启动。 2解决建议 解决建议:分区烧录 分区烧录,用户提前设置好每个文件烧录的起始块地址,无论坏块出现在哪个空间区域,都可以确保每个文件起始块地址都不会发生偏移变化,数据也将根据客户预设方案存放在NandFlash存储区域内,主控MCU也能准确完整读取到每个文件的数据,那么产品就正常跑起来了!

  • 发表了主题帖: 如何利用PCB设计改善散热

    对于电子设备来说,工作时都会产生一定的热量,从而使设备内部温度迅速上升,如果不及时将该热量散发出去,设备就会持续的升温,器件就会因过热而失效,电子设备的可靠性能就会下降。因此,对电路板进行很好的散热处理是非常重要的。1 、加散热铜箔和采用大面积电源地铜箔。 根据上图可以看到:连接铜皮的面积越大,结温越低根据上图,可以看出,覆铜面积越大,结温越低。2、热过孔热过孔能有效的降低器件结温,提高单板厚度方向温度的均匀性,为在 PCB 背面采取其他散热方式提供了可能。通过仿真发现,与无热过孔相比,在器件热功耗为 2.5W 、间距 1mm 、中心设计 6x6 的热过孔能使结温降低 4.8°C 左右,而 PCB 的顶面与底面的温差由原来的 21°C 减低到 5°C 。热过孔阵列改为 4x4 后,器件的结温与 6x6 相比升高了 2.2°C ,值得关注。 3、IC背面露铜,减小铜皮与空气之间的热阻 4、PCB布局大功率、热敏器件的要求。

  • 发表了主题帖: 对线路板层压结构图制作错误的分析与改善

    另一典型可优化问题为非对称结构,由于涨缩等问题,不对称板的翘曲度通常比对称板高,若客户要求严格,这样的板通常会是废品,因此任何情形的线路板结构都应确保对称,即使无法达到(比如一些盲埋孔板),也应尽量降低其不对称程度 2.2.4 客户要求方面问题部分客户对层压结构选材有明显限定,甚至不乏对层压结构有明确指定,若客户对板材的选择有明确要求,制图人员就必须缩慎重设计结构,尤其若有明确结构指定,更应仔细检查客户结构是否合理、是否与本司制作工艺冲突,然而实际很多此类情况的遗漏,令众厂商头疼不已。 2.2.5 部分结构问题实述下图4为作者截取的该司某一个月中有关层压结构的问题点:图 4由图看出,很多制图人员的技术经验欠缺,导致诸多重复问题出现,但经作者访问发现,有关层压结构图设计错误原因还包括制图人员的疏忽。换言之,其可归纳为对该司工艺不了解和细节性疏忽。2.2.6 对结构图错误后果严重性的分析总所周知,报废和客诉一直是所有PCB厂最头疼的问题,尤其是批量报废,其直接经济损失更加严重,如果导致客诉,还会大幅降低客户满意度,带来严重的潜在损失。 虽然PCB制程的任一环节错误都可能导致报废和客诉,但是,纵观PCB制作的所有环节,我们发现,层压相关问题导致报废和客诉的几率最大,同比其它工序平均多出50%,而层压结构图是层压工序的唯一指导,板的结构完全取决于它,一旦图纸错误,此板几乎等同报废,其重要性不言而喻。因此,层压结构图的管控应作为各PCB厂商的重点问题对待,否则,很难根治这类问题。 2.3 业界改进现状及分析业界的改进现状基本可以总结为以下三点:1) 针对图纸误导产线生产错误的PCB板的问题,部分PCB厂拟在图纸上附加一些特殊信息以增强图纸的信息量和可读性,但结果并未降低因图纸问题导致的报废客诉,经分析,此种方式虽然增强了图纸的指导性,但图纸本身的错误却未有效减少,因其产生的误导自然无法有效避免。 2) 一部分厂商则依靠比较流行的软件(如ENGENIX等)附带的层压结构功能模块制作层压结构图,不可否认,这些软件整体功能强大且专业,但是,专业也就意味着难以大众化,如果一张图纸不能让产线员工短时间看明白,那么,它可能并不合适,更何况,通用性也就决定着其在精确控制方面的盲点,而层压结构图需要高正确性和最优性,如果软件不能确保这两点,那么,其并不能解决层压结构图纸所引发的问题。 3) 出于一直难以解决层压结构问题的困扰,不少PCB厂选择增加大量层压技术知识的培训,想以此提高CAM人员的专业水平,降低层压结构图出错的概率。同时,制定一系列惩罚制度意图“避免”人为疏忽,但结果不但毫无效果,反而因过多的培训占据制单时间,延长了制单周期,增加了成本预算,恶化了员工情绪,带来了不少负面影响。就上述三点分析可以看出,业界并未发现一种最合理方案,所谓的解决办法,都治标不治本,甚至部分还带来恶劣的后果。2.4 问题推断通过对层压结构图问题的分析,初步推断为:制图人员对层压结构了解不够深入,技能存在不足,不了解该司制造工艺,做事不够仔细,不按要求核对客户特殊信息。故若要针对上述原因改善问题,那么,首先所有制图人员都应拥有足够的行业经验(至少是关于层压结构),同时对该司PCB层压加工工艺足够了解,基于这样的要求,专项培训就成为了必要措施,然而通过上述对业界改进现状的分析可以看出,这样的方案根本行不通。如此,难道只有指定那些既了解工艺又做事仔细的“精干”员工制作?这显然并不合适,况且,即使真这样,就一定能避免上述所有问题吗?显然,我们需要一种新的方式来改善这些问题。 3 解决方案针对层压结构图纸设计或优化的情况,通常,若属于该司内部可调结构,建议由具有一定经验的主管级人员调整,从而降低结构成本,若客户有明确要求,建议与客户确认,从而避免投诉。 但从根本上讲,层压结构图的制作还是需要CAM具有一定的经验和细心做事的态度,经验往往是时间的积累,难以宏观调控,细心的态度也因人因境而异,更没有明确的保障,并且,总是在一些小的不确定上与人确认,耽误的往往是更多人的效率,造成时间和资源的浪费。 综合这些错误的分析,本文提出了通过计算机应用来解决问题的方案,作者通过对该司之前的一系列层压结构的问题进行汇总和分析,具有针对性地开发出一款专门用于制作层压结构的智能工具软件,通过该司内部数据统计显示,CAM人员使用此软件制作层压结构图后,层压结构出错率降低到3%,对于提高层压结构制作的正确性和最优性,降低订单制作周期,减少资源的浪费具有明显的效果。 4 通过软件改善问题4.1 软件功能实现分析使用软件辅助制图人员画结构图并不难实现,但这样的软件往往不能判断做出的结构是否正确,更无法判断当前结构是否最优,也就是说,如果开发出一个只能作为一个画图平台的软件,那么根本不能解决前文所论述的问题,只有将该司层压工艺规则加入软件内部逻辑,才能有效判断图纸的正确性,只有具引导性的提示,才能做出低成本、高品质的结构图,只有简单清晰的操作步骤,才能大幅降低制图人员的疏忽可能,只有简明易懂的图纸外观,才能避免图纸误导。 4.1.1 软件开发条件苛刻要使软件具有一套合理的判断功能,需将层压工艺转换为软件内部判断依据,否则,其只能作为普通的制图平台,毫无针对性,然而层压工艺是一套拥有诸多例外情况的标准,且会实时变更,故还应使得软件内部逻辑可调,这使得软件构建复杂而困难,需开发人员本身拥有足够的行业经验和过硬的软件知识。 4.1.2 软件须具有引导性当按照层压工艺标准构建出软件逻辑之后,软件需通过对话框形式与制图人员实时交互,避免其因经验不足而漏掉很多不合理的细节,因一时疏忽而弄错一些重要参数,这样才能引导其准确地做出优良的层压图,因此,软件的引导能力也必须注重。 4.1.3 简单的操作和易识别的图纸软件的操作越复杂,说明软件的智能性越低,辅助能力越差,只有尽量简单的制图步骤,才能降低制图人员的疏忽比例,同时,为正确的指导生产,避免因信息遗漏、信息冗余、图纸难懂造成各种不良后果,通过软件生成的图纸必须信息齐全、简明扼要且通俗易懂。 4.2 软件描述编译软件平台:JAVA SE系统要求:各类主流操作系统均可硬件要求:PIII 1GHZ以上或赛杨1.5GHZ以上中央处理器,2G以上的硬盘空间,256M内存(建议用512M以上),800*600以上VGA制作目的:提高层压结构图制作正确性和可优化性,降低成本,提升订单制作效率。功能:自动获取客户层压信息和本司库存材料信息,自带部分常见层压结构模板,自动检测材料型号、结构正确性和可优化性,智能修正明显参数错误,计算并检测压合厚度,保存结构至数据库和读取,提示所有不符或具可优化性情形。软件运行依据:客户层压信息和本司库存材料信息通过本司数据库获取,所有模板都已通过工艺评审,材料检测基于数据库信息,厚度计算已充分考虑不同压合情况,所有人为输入参数均会正则匹配数据格式和范围,已加入本司特殊工艺结构的检测机制,数据处理精确到小数点后十位。软件介绍:软件界面如下图5,此工具制作的层压结构图,图纸简单明了,易于被产线员工识别,信息齐全,包括客户所有重要信息。另外,所有结构图的制作过程都只有三步:添加结构、选择参数、保存结构,其中,制图人员只需有基本层压结构知识,在参数选择上,软件可以根据库存给出选择范围,同时加以提示,具有辅助选择功能,并且,参数填写完毕后,软件会自动计算当前结构的理论厚度(计算结果会显示在厚度显示面板并提示),然后启动所有检测机制,全面检测比如厚度、对称性、是否特殊工艺、可优化性等,高度智能化的检测机制和容错性纠正全部基于该司PCB制作工艺,若工艺变动,可调节参数保持与工艺一致。使用这样的软件,针对性强,检测机制齐全,可以帮助员工避免很多疏漏,这样,普通CAM人员也能画出符合该司制作工艺、满足客户要求且成本相对最低的层压结构。图 54.3 实际效果统计使用软件是否能有效解决层压结构图问题,请看该司实际的异常数据统计(如图6),横坐标为统计时间(4月至11月),纵坐标为结构图问题与当月问题总数的百分比,其中,4-7月为未用软件之前的情况,8月初软件投入试用,9月底软件维护和优化基本完毕,10-11月软件全面启用。图 6由图中折线走势看出,该软件试用之后,错误比例明显降低,尤其正式全面使用之后,结构图引发的错误几近消失,相比之前几月持续居高不下的情形,效果非常显着。 5 总结虽然高针对性、高智能化的软件开发要求非常苛刻,对开发者自身要求很高,但并非不可实现。并且使用专门的辅助软件之后,层压结构图问题基本消失。相比业界目前其他改进方法,效果更为显着。同时,软件可以根据该司工艺变动实时调整,检测和优化机制,具有很广的适用性、可移植性和可扩展性,因此,对于如何确保层压结构图的正确性和最优性,采用高智能化、高针对性的软件辅助制作确是一条可行之路。当然,或有其他方案异曲同工,本文论述仅供参考。

  • 发表了主题帖: 为了信号完整性,如何控制PCB的控制走线阻抗?

    没有阻抗控制的话,将引发相当大的信号反射和信号失真,导致设计失败。常见的信号,如PCI总线、PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等,均需要进行阻抗控制。阻抗控制最终需要通过PCB设计实现,对PCB板工艺也提出更高要求,经过与PCB厂的沟通,并结合EDA软件的使用,按照信号完整性要求去控制走线的阻抗。不同的走线方式都是可以通过计算得到对应的阻抗值。 微带线(microstrip line)它由一根带状导线与地平面构成,中间是电介质。如果电介质的介电常数、线的宽度、及其与地平面的距离是可控的,则它的特性阻抗也是可控的,其精确度将在±5%之内。 带状线(stripline)带状线就是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带。如果线的厚度和宽度,介质的介电常数,以及两层接地平面的距离都是可控的,则线的特性阻抗也是可控的,且精度在10%之内。多层板的结构:为了很好地对PCB进行阻抗控制,首先要了解PCB的结构:通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的,芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材,是构成印制板的基础材料。而半固化片构成所谓的浸润层,起到粘合芯板的作用,虽然也有一定的初始厚度,但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。通常多层板最外面的两个介质层都是浸润层,在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格,一般有0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZ约为35um或1.4mil)三种,但经过一系列表面处理后,外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1OZ左右。内层铜箔即为芯板两面的包铜,其最终厚度与原始厚度相差很小,但由于蚀刻的原因,一般会减少几个um。多层板的最外层是阻焊层,就是我们常说的“绿油”,当然它也可以是黄色或者其它颜色。阻焊层的厚度一般不太容易准确确定,在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些,但因为缺少了铜箔的厚度,所以铜箔还是显得更突出,当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。当制作某一特定厚度的印制板时,一方面要求合理地选择各种材料的参数,另一方面,半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些。下面是一个典型的6层板叠层结构:PCB的参数:不同的印制板厂,PCB的参数会有细微的差异,通过与电路板厂技术支持的沟通,得到该厂的一些参数数据:表层铜箔:可以使用的表层铜箔材料厚度有三种:12um、18um和35um。加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um。芯板:我们常用的板材是S1141A,标准的FR-4,两面包铜,可选用的规格可与厂家联系确定。半固化片:规格(原始厚度)有7628(0.185mm),2116(0.105mm),1080(0.075mm),3313(0.095mm ),实际压制完成后的厚度通常会比原始值小10-15um左右。同一个浸润层最多可以使用3个半固化片,而且3个半固化片的厚度不能都相同,最少可以只用一个半固化片,但有的厂家要求必须至少使用两个。如果半固化片的厚度不够,可以把芯板两面的铜箔蚀刻掉,再在两面用半固化片粘连,这样可以实现较厚的浸润层。阻焊层:铜箔上面的阻焊层厚度C2≈8-10um,表面无铜箔区域的阻焊层厚度C1根据表面铜厚的不同而不同,当表面铜厚为45um时C1≈13-15um,当表面铜厚为70um时C1≈17-18um。导线横截面:我们会以为导线的横截面是一个矩形,但实际上却是一个梯形。以TOP层为例,当铜箔厚度为1OZ时,梯形的上底边比下底边短1MIL。比如线宽5MIL,那么其上底边约4MIL,下底边5MIL。上下底边的差异和铜厚有关,下表是不同情况下梯形上下底的关系。介电常数:半固化片的介电常数与厚度有关,下表为不同型号的半固化片厚度和介电常数参数:板材的介电常数与其所用的树脂材料有关,FR4板材其介电常数为4.2—4.7,并且随着频率的增加会减小。介质损耗因数:电介质材料在交变电场作用下,由于发热而消耗的能量称之谓介质损耗,通常以介质损耗因数tanδ表示。S1141A的典型值为0.015。能确保加工的最小线宽和线距:4mil/4mil。 阻抗计算的工具简介:当我们了解了多层板的结构并掌握了所需要的参数后,就可以通过EDA软件来计算阻抗。可以使用Allegro来计算,但这里向大家推荐另一个工具Polar SI9000,这是一个很好的计算特征阻抗的工具,现在很多印制板厂都在用这个软件。无论是差分线还是单端线,当计算内层信号的特征阻抗时,你会发现Polar SI9000的计算结果与Allegro仅存在着微小的差距,这跟一些细节上的处理有关,比如说导线横截面的形状。但如果是计算表层信号的特征阻抗,我建议你选择Coated模型,而不是Surface模型,因为这类模型考虑了阻焊层的存在,所以结果会更准确。下图是用Polar SI9000计算在考虑阻焊层的情况下表层差分线阻抗的部分截图:由于阻焊层的厚度不易控制,所以也可以根据板厂的建议,使用一个近似的办法:在Surface模型计算的结果上减去一个特定的值,建议差分阻抗减去8欧姆,单端阻抗减去2欧姆。差分对走线的PCB要求(1)确定走线模式、参数及阻抗计算。差分对走线分外层微带线差分模式和内层带状线差分模式两种,通过合理设置参数,阻抗可利用相关阻抗计算软件(如POLAR-SI9000)计算也可利用阻抗计算公式计算。(2)走平行等距线。确定走线线宽及间距,在走线时要严格按照计算出的线宽和间距,两线间距要一直保持不变,也就是要保持平行。平行的方式有两种: 一种为两条线走在同一线层(side-by-side),另一种为两条线走在上下相两层(over-under)。一般尽量避免使用后者即层间差分信号, 因为在PCB板的实际加工过程中,由于层叠之间的层压对准精度大大低于同层蚀刻精度,以及层压过程中的介质流失,不能保证差分线的间距等于层间介质厚度, 会造成层间差分对的差分阻抗变化。困此建议尽量使用同层内的差分。

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