PCB制造，PCBA基础知识大全

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百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析EMA 今天是关于 PCB 铜层、PCB 铜层设计。一、什么是 PCB 铜层？ PCB 铜层是 PCB 中的一层，在蚀刻后上面有铜，通常是走线和焊盘或电源和接地层。 PCB 铜层二、PCB 铜材料1、铜箔铜箔被称为电解材料的阴极部分，这种材料沉积在 PCB 基板上的连续薄金属箔层上。从外，你可轻松地将其粘合到绝缘层上，从而接受保护层，并被腐蚀以形成你的电路图案。2、预浸料预浸料是从预浸渍这个词中挑选出来的，被称为浸渍有树脂的玻璃纤维。这种树脂是预干燥的，但是，它没有硬化。因此，当加热时，它会粘住、流动并完全浸没。因此，预浸料通过粘合剂层用玻璃纤维加固，就像 FR4 材料一样。预浸料的所有名称均来自使用的玻璃纤维。三、PCB 铜层厚度多少？ PCB 铜厚一般分为 1oz（35µm）、2oz（70µm）、3oz（105µm）。当然，铜的厚度取决于你做什么样的板子。大电流开关电源的铜厚为2oz。对于信号传输，一般来说，1oz 的厚度就足够了。正常的双面板是 1 盎司。多层板内层一般为1/2oz 1/3oz 外层1oz 1/2oz 1/3oz。电源板的铜厚较高。 70%的电路板采用35µm铜箔厚度，这主要取决于PCB的用途和信号电压电流的大小。另外，对于需要过大电流的PCB，部分零件会使用70µm铜厚和105µm铜厚。此外，12µm 用于超高密度图案，例如用于薄的积层板，105µm 用于用于厚的高电流图案。承载大电流的电路板上也使用较厚的铜箔。当我们提到“厚度”时，我们实际上是在谈论电路板中使用的铜的重量。下表显示了以密耳、微米和重量为单位的铜厚度值之间的有用转换表。PCB铜重量虽然表上面只换算到了 3.0 盎司/平方英尺，但可以重得多。有一些制造商提供重量高达 20 盎司/平方英尺（26.8 密耳或 0.34 毫米 PCB 铜厚度）的极重铜。四、PCB 铜层设计1、为铜层生成输出文件在生成输出数据文件时，对焊盘使用“闪烁”并避免“绘制/绘制”焊盘。对于较大的铜区域或铜平面，避免用小画（“绘画”）填充它们。在可能的情况下，使用等高线或多边形来构建区域或平面，下面是 Gerber X2 输出以及其他数据格式中的标准特征。输出铜层时始终包括电路板轮廓，因为这有助于我们识别任何数据对齐、旋转或镜像问题。最好使用一条细线（例如 0.50 毫米（20 密耳）宽）来完成此操作，其中线的中心是精确的电路板轮廓。我们将从为制造过程生成的生产数据中删除这条线。输出文件2、非电镀通孔 (NPTH) 如果在生成输出数据文件之前未使用这些焊盘或未连接到其他铜，则从 NPTH 孔中移除铜焊盘。3、铜网和铜片检查你的最终设计是否有小面积的未连接铜或狭窄的铜网和铜条，这可能会导致生产问题。铜网设计X：必须满足最小轨道宽度 (TW) 的分类标准。答：尽可能避免。B：首选设计4、铜板边缘间隙对于布线板：外层 0.25mm (10mil)内层 0.40mm (16mil) 对于带刻痕（V-cut）的板：外层和内层 0.45mm (18mil) 如果你需要铜区域或平面延伸到电路板边缘，需要在机械层中明确指出。只有在绝对必要的情况下才应使用直至电路板边缘的铜，因为：由于在轮廓布线（轮廓）期间铜可能会撕裂，因此存在电路板边缘粗糙的风险。铜会在层之间产生电短路。直到板边缘的铜与刻痕（V-cut）不兼容。5、板边电镀如果你需要对板边或其一部分进行电镀，请在机械层中明确指出。此外，如果板边是板，则必须在顶层和底层放置铜，从板边向内的最小宽度为 0.5mm。这对于使我们能够以这样一种方式生产圆形边缘电镀是必要的，即金属化的物理强度足以保持附着在电路板的侧面。板边电镀6、放置在铜层上的文本放置在铜层中的任何文本都必须符合我们的 PCB 设计指南 -分类页面中定义的给定类别的设计规则。所有铜质文字必须在蚀刻后正确可读。始终通过 PCB 从上到下查看 PCB。因此，板子顶层的文本应该是可读的，而底层的文本应该是不可读的或镜像的。7、避免“可剥”“可剥离物”发生在生产过程中，是由焊盘、迹线和/或平面包围的小/窄光阻片。这些可能会在加工过程中“剥落”并导致短路或开路。即使在同一网络内的所有铜线也必须符合PCB 设计指南 -分类页面中定义的给定类别的设计规则。避免剥脱8、边缘连接器边缘连接器的表面光洁度通常是在镍上镀上所谓的硬金，这允许连接器的重复插拔。为了帮助将边缘连接器引导到插座中，它们需要有一个斜切的前缘。最典型的就是 PCB 金手指。边缘连接器的斜切示例9、层序始终为多层板提供正确的层顺序。层序列可以通过多种方式给出：通过在每一层中放置一个逻辑编号来指示铜图像中的层号（1 表示顶层，2 表示内部 1，3 表示内部 2，等等……）。确保数字的位置不会重叠，并且可以通过整个 PCB 看到。层序层序以清楚地表明要使用的顺序的方式命名每个层文件（例如 T(op)、I(nner)1、I(nner)2、B(ottom)）。在你的机械层文件中包含具有正确顺序和相应数据文件名称的清晰组合图，包括：所有铜层、阻焊层和图例层、附加层，如剥离层或碳层。包括一个简单的 ASCII 文本文件，其中包含您的数据，指示哪个文件将用于哪个层，最好已经在正确的构建顺序中（这是最不优选的解决方案）。10、建议1）焊盘未连接到内层的孔建议从没有连接孔的内层移除焊盘。确保正确定义散热焊盘并符合为环形环 (AR)、轨道宽度（散热段宽度）和间隙选择的图案分类。内层移除焊盘内层移除焊盘一个好的做法是使用 0.20mm (8mil) 的间隙和 0.20mm (8mil) 的热段宽度。2）孵化图案在铜平面上使用全铜而不是影线图案。如果你需要阴影图案，请使用以下最低设置：铜平面图案 ( A )轨迹之间的最小距离或间隙：0.40mm (16mil)图案 ( B) 的最小走线宽度：0.20mm (8mil) 注意：任何不符合这些最低要求的影线图案都将转换为全铜平面。以上就是关于 PC铜层的简单介绍，希望大家多多支持我们EMA。关于DFM的更多内容，欢迎阅读以下文章： PCB原型是什么？PCB原型有什么好处？图文结合，一文讲明白什么是缝合孔？PCB缝合孔有什么作用？实例讲解，一文带你搞懂

2024-03-08

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什么是缝合孔？PCB缝合孔有什么作用？实例讲解，一文带你搞懂

今天是关于：PCB缝合孔、PCB缝合孔有什么用？PCB和屏蔽孔的区别。由于 PCB 设计不良，设计良好的电路在 POC 阶段或生产阶段失败的情况有很多。有一个比较常见的原因是：PCB接地反弹。接地反弹，即电路的接地返回路径没有适当的铜面积并导致电路中的电阻，在这种情况下，处理运算放大器会很困难，因为它们在测量方面非常敏感（如果用作感测放大器）或对于高频操作中往往会产生EMI 干扰的RF电路。而导致接地反弹的一个重要设计故障就是：没有接地缝合。这里就来详细讲讲缝合孔。一、什么是缝合孔？在说明什么是缝合孔之前，先了解一下缝合孔和过孔的区别：1、过孔PCB过孔上图显示了具有基材的两层板。这种基材可以是木复合板或玻璃板类型的材料。这种材料或特别是这种板在平面上方和下方都有铜。因此，看起来像下面这样：PCB层堆砌上图显示了多层板中的不同层。现在，如果有人想从上面的铜平面连接到下面的铜平面，将不得不添加一个过孔。过孔只不过是在PCB生产阶段在PCB基材上钻出的一个孔，该孔的内层用铜填充，以使其能够将铜迹线穿过PCB的不同层。2、缝合孔过孔缝合是一种用于将不同层上较大的铜区域连接在一起的技术，实际上可以通过电路板结构创建牢固的垂直连接，有助于保持低阻抗和短返回环路。通孔缝合也可用于将可能与其网络隔离的铜区域连接到该网络。PCB过孔缝合图二、缝合孔有什么用？1、缝合孔增加电流容量 PCB 层上的铜轨道具有恒定的厚度。轨道可以安全承载的电流量取决于它的电阻，而电阻又取决于它的横截面积。如果横截面积增加，其电阻减小，轨道可以承载更大的电流。在 PCB 上铺设轨道时，设计人员只能调整其宽度以允许其承载预期电流，因为 PCB 层表面的铜厚度保持不变。然而，可以实现的轨道宽度是有限制的，因为可能还必须在同一空间内布置额外的轨道。缝合孔的作用-增加电流容量通过并联两条轨道，可以将轨道电阻降低到单条轨道的一半，从而有效地将其载流能力提高一倍。为此，轨道必须在相邻层上正交，必须使用多个过孔将它们连接或缝合在一起。设计人员通常不会使用大过孔进行拼接，而是使用大量的小过孔来降低整体电阻。2、缝合孔提高热传递根据经验，大部分电子系统故障中有一半是由于热量失控造成的。通过实施更好的热管理，可以显著减少电子系统故障的数量。使用 SMT 是改善热传递的一种方法，但电路板上铜箔的厚度和面积及其构成材料和厚度的影响更大。通常，有源器件管芯中产生的热量向下移动到导热垫，然后转移到 PCB 材料中。可以结合多种散热机制来消除 PCB 上组件产生的热量。通常，这些采取的形式通过铜箔的水平导热路径，然后是通过散热孔的垂直导热路径，最后从战略性放置的散热器中逸出。缝合孔的作用-提高热传递紧密间隔或缝合的热通孔提供了从 PCB 的顶部铜面到底部铜面的低热阻路径。在这一侧，铜平面上的散热器有助于将热量散发到周围空气中。过孔的热阻直接取决于它们的数量和位置。将过孔放置在更靠近热源的位置可以降低热阻并显着改善散热。使用这些散热孔连接 PCB 顶面和底面的铜层，但它们也可以连接多层。3、提高信号完整性通过用紧密缝合的过孔封闭承载高速信号的轨道，可以精确定义其阻抗。为此，设计人员在其两侧用铜焊盘封闭走线，同时在底层放置接地平面。两个铜焊盘通过几个缝合过孔连接到底部接地平面，有效地将轨道变成外部微带线。缝合孔的作用-提高信号的完整性在轨道上方的层中放置一个接地平面，并通过更多缝合过孔将其连接到两个铜焊盘和底部接地平面，将轨道变成内部微带线。由于过孔和接地层屏蔽了走线，它们密切地定义了走线的阻抗，并且走线可以传输高速信号，同时提高了信号完整性。同样的计划适用于隔离内存总线、屏蔽模拟部分和任何处理传感器的电路。用通孔定义电路的边缘有助于防止不规则形状无意中变成辐射天线。4、缝合孔改善EMI/EMC 在 PCB 周边全缝合过孔有助于改善其 EMI/EMC 特性。放置了一个与电路板形状大致相同的铜平面，但其尺寸比电路板轮廓小百分之几英寸。使用称为 3H 规则的经验法则，使任何信号层与最近的接地层保持三倍电介质厚度的距离。这种方法有助于控制杂散发射。此设计规则导致 PCB 的外边缘仅包含接地形状，而所有其他铜线都保留在内部，远离边缘通过用多个过孔拼接顶层和底层的两个地平面，整个 PCB 形成一个锁定的法拉第笼，大幅削减降低 FCC 合规要求的所有谐波。缝合孔的间距取决于它们必须抑制的频率和合同制造商的能力。如果应用需要合同制造商可能难以实现的非常紧密的过孔间距，你可以在第一行内放置第二行接地过孔。三、缝合孔和屏蔽孔的区别？ PCB设计中有不同类型的过孔缝合工艺，这里主要是三种，通过下面的说明你就区分开缝合孔和屏蔽孔的区别。恒定接地过孔拼接热通孔缝合屏蔽通过缝合1、通过缝合固定接地这是大多数 PCB 中最常用的 Via 拼接技术。接地层通过缝合完成，以确保PCB 中的接地返回路径更短从负载设备到电源。因此，它保持了健康的接地返回路径，从而在接地层中获得低电阻。如果设计支持两层以上的铜平面，则由于覆铜较大并且与顶层和底层或其他层连接，因此它产生的散热较低，从而导致低抗跌落性。它使 PCB 中所有位置的铜电阻保持平衡。因此，如果有人测量不同位置的接地层之间的电压降，由于电阻不同，不同的电压降会导致接地反弹问题。缝合孔非常有效，与调试 PCB 中的接地反弹故障相比，它的工作量很小。在这个例子，我们使用接地平面上的通孔拼接技术制作了多个在工作阶段成功的 PCB。这里仅举个例子，其中一个成功使用了 Via 拼接。这是一些通过拼接显示的图像，用红色突出显示它们以便更好地理解。通过缝合固定接地不仅在地平面中，它还可以用于其他需要完美覆铜的地方。缝合孔用于接地平面以外的不同层。PCB的实际图像如下所示。通过缝合固定接地2、热通孔缝合如果设计得当，基于 PCB 的散热器在大多数情况下会更有用。基于 PCB 的散热器的一个关键组件是热通孔缝合。已经开展了多个项目，其中使用热通孔缝合在多个铜平面（顶部和底部）上提供出色的导热性。示例如下：热通孔缝合在上面的 PCB 或其他 PCB 中，它非常有助于将热量分布在铜平面上。由于 PCB 更有利于高功率组件所在的层段。它变得太热，热量仅从侧面分布，而 PCB 核心和另一个相对层比有源走线保持凉爽。在这一点上进行缝合使其具有更好的导热性，从而进一步将热量散发到核心并进一步散发到连接的相对平面，从而降低目标高功率组件的整体结温。3、屏蔽孔出于 EMI 相关原因，在高频射频或混合信号电路上进行过孔屏蔽，主要是在 WiFi、蓝牙和其他可能因 EMI 干扰而受到影响的宽带高频元件中。它也被称为PCB 栅栏。通常，它是使用单排或多排通孔创建的，这些通孔缝合在距离高频轨道太近的大铜平面的周边。下面给出的设计在 4 层电路板上使用了屏蔽孔。屏蔽孔正如我们所看到的，它是在距离 WiFi 模块天线太近的地平面周边完成的。通常，建议在射频板上使用屏蔽通孔拼接，其中通孔的间距至少为需要屏蔽接口的最高频率的目标波长的 1/10。在某些实践中，它也使用 1/8 的空间来完成。但主要注意的是保持通孔间距小于衬底电介质中的波长。四、缝合孔如何单独操作？1、应用缝合孔大多数 EDA 工具都会提供一些机制来自动将两个铜浇注缝合在一起。用户的第一个决定是是否在铜洪水中包括岛屿。孤岛是一个浸铜区域，它在其层上没有连接到网络，但在缝合到其他覆铜时将获得网络连接。在 Proteus Design Suite 中，抑制孤岛复选框用于在放置电源层时控制覆铜。应用缝合孔一旦定义了两个层上的泛洪区域，用户将调用 via stitching 命令。通常，配置对话框将允许选择通孔样式和通孔之间的最小间隙，然后软件将负责通孔放置。配置完成后，这通常会缝合两个平面的整个公共区域。应用缝合孔虽然这听起来很明显，但最常见的用户错误之一是在布局包中过早地将平面缝合在一起。完全缝合的 PCB 会使布线走线更加困难，因此，除非有充分的理由，否则应始终在布线完成后执行缝合。如何在 Altium Designer 中向 PCB 添加过孔拼接和过孔屏蔽，可以在以下链接进行观看：https://www.altium.com/documentation/altium-designer/via-stitching-via-shielding-pcb2、应用屏蔽孔屏蔽孔，有时称为过孔栅栏或尖桩栅栏，遵循与缝合过孔相同的原则，但往往由轨道或覆铜边界周围的单排周边过孔组成。这些几乎总是用于隔离以不同频率运行的电路板区域，并用于如上所述的 EMI 控制。在程序上，你将以几乎相同的方式应用屏蔽过孔。如果将过孔应用于覆铜周边，你可以选择要屏蔽的轨道或电源层。然后从上下文菜单启动 via shielding 对话框，并以与 via stitching 相同的方式进行配置。应用屏蔽孔3、缝合孔应用时的注意事项1）PCB 制造如果电路板将在高电流下运行时非常热，最好探索其他能够承受更高工作温度的材料。尽管这些材料可能更昂贵，但从长远来看，它们可能会避免与热相关的问题，从而最终为节省开支。还应该与你的制造商合作，为高电流电路板开发最佳层堆叠配置和电源平面策略。2）电路板厚度通过增加电路板的厚度，你可以增加铜的重量，从而使走线更粗。这可能允许减小走线宽度，从而留出更多布线和元件放置空间。与任何制造问题一样，在将这些更改纳入设计之前，应与你的制造商达成一致。3）自动化装配正如我们所见，由于电和热原因，更高的电流需要更多的金属。但与此同时，在操作过程中散发不需要的热量的同一种金属也可能给 PCB 组装带来问题。大面积的金属会对较小的零件造成热不平衡，从而影响它们的焊接。为避免这种情况，请确保在将零件直接连接到宽走线或大面积金属时使用散热装置。4）元件放置如果可以避免，承载高电流和发热的元件不应放置在板的边缘。通过将这些部件放置得更靠近电路板的中心，电路板自然散发的热量就有更大的空间。以上就是关于PCB缝合孔的简单介绍，希望能够对大家有用，欢迎大家多多指教。关于DFM的更多内容，欢迎阅读以下文章：还搞不懂PCB背钻?一定要看这一文PCB背钻原理+工艺，通俗易懂高速PCB设计中如何保证信号完整性？这一文告诉你答案，7种措施

2024-03-04

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16种PCB故障模式+PCB故障案例+解决办法，帮你避免各种PCB故障

百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA 今天主要讲的是 PCB 故障模式以及PCB 故障解决方法。这里主要列举了以下 16 种 PCB 故障模式：1、PCB 开裂或者弯曲2、组装好的PCB元器件有明显的极性3、PCB 焊点断裂4、PCB 腐蚀5、电子元器件烧毁或烧坏（短路）6、铜重不合适7、电子元件位置移动8、电子元器件保修期到期9、由于熔化焊料而导致的去湿10、PCB 焊接过程的问题11、PCB 材料的物理问题12、电子元器件中化学流体泄漏13、PCB 设计失败14、劣质电子元器件15、PCB 放置环境一、PCB 开裂或者弯曲原因：由于高机械或物理应力，印刷电路板组件 (PCBA) 可能会破裂或弯曲。例如，如果将刚性 PCBA 置于反复振动或热冲击下，它可能会失效。此外，如果你施加的弯曲强度超过其能力，即使是柔性PCBA 也会破裂。PCB 开裂或者弯曲预防方法：在组装过程中使用 PCB 之前，对 PCB 进行预烘烤，保存在湿度控制的橱柜中，去除裸 PCB 中的任何水分，避免在组装的后期阶段引起冲击。二、组装好的 PCB 元器件有明显的极性原因：在设计PCB布局时，如果印刷电路板组件上的成分对立不明显，则可能导致极性反接问题。例如，如果将电池极性接反，可能会损坏电池和电气部件。印刷电路板组件也可能出现故障，并可能发生电击。PCB 元器件有明显的极性预防方法：你可以使用二极管或肖特基二极管来减轻反极性的影响。如果你将二极管与电池串联，则电路将在极性相反的情况下关闭，它将防止对印刷电路板组件造成任何重大损坏。三、PCB 焊点断裂原因：PCB 的热系数和电子元件的差异可能导致焊点断裂。如果将印刷电路板组件置于反复高温或低温的环境中，则可能会出现故障。另一个原因可能是手动焊接，这使得焊料更容易受到热应力。PCB 焊点断裂预防方法：如果使用专门的自动机器来焊接电子元件，会好很多。在将 PCB 送至组装过程之前，请确保已经过目视检查。四、PCB 腐蚀原因：由于在 PCB 组装过程中使用了助焊剂，可能会有一些残留物，因此印刷电路板组件可能会腐蚀。助焊剂对于确保电气元件的安全连接是必不可少的。但是，一旦接触，它也会导致它们的腐蚀。导致 PCB 有缺陷的白色残留物预防方法：助焊剂由有机酸组成，例如柠檬酸或己二酸。PCB 组装商应确保从 PCB 表面消除任何多余的助焊剂。这样就不会有助焊剂破坏金属触点。如果 PCB 组装商使用回流焊机，应该记得冲洗掉任何多余的助焊剂。五、电子元器件烧毁或烧坏（短路）原因：在 PCB 组装过程中，短路可能会损坏 PCB 和电子元件。这可能是由于未检测到的焊桥、潮湿或意外事件（如高电流尖峰）造成短路。短路会对组件造成突然和突然的损坏，还可能导致火灾和电气设备损坏。由于短路而烧毁的PCB 预防方法：进行目视检查来检查 PCB 表面的短路情况。对于内层，电气测试最适合印刷电路板组装，该测试主要检查是否有短路或开路。此外，你还可以将获得的读数与从探针测试获得的读数进行比较。此外，在设计 PCB 布局时，PCB 组装人员必须准确对齐每一层。这样，它们将能够协同工作并避免任何短路，你还可以减少 PCB 模板的厚度以减少焊膏沉积。六、铜重不合适原因：为了印刷电路板组件中的良好电流，正确的铜箔重量是必要的。如果铜重量太薄或太厚，都会导致你的印刷电路板组件出现故障，这主要因为在设计 PCB布局时尺寸确定和走线宽度选择不当。同一层电路上的多个铜重量预防方法：PCB 组装商必须遵循 PCB 工程师要求的铜重量规格，铜不能太厚，因为它会增加成本，也不能太薄，因为它们可能会导致 PCB 发热。七、元件位置移动原因：在 PCB 组装中，拾取和放置或其他一些自动机器放置电路板的组件。如果在焊接过程中由于熔化的焊料导致元件移位或移动，PCB 可能会有故障。主要是因为不会形成可靠的焊点并可能导致开路。预防方法：PCB 组装商应遵循标准的湿度和温度要求，他们可能会使用更精确的拾取和放置机器来精确放置组件。此外，如果你还使用更具腐蚀性的助焊剂，它将提高零件的可焊性，这可以使电子元器件保持在原来的位置。元件位置错误调整八、电子元器件保修期到期原因：如果印刷电路板组件中的任何单个组件出现故障，则可能导致整个 PCB 组件崩溃，零件可能因逆向选择而失效。如果不确保这些组件没有有限保修，将会有所帮助。此外，如果你选择低质量的组件，它会降低零件的使用寿命，甚至可能在保修期到期之前就已经不行了。各种电子元件预防方法：应该仔细选择组件或要求你的PCB 厂这样做，零件不应损坏或质量低下（电子元器件备损）。此外，你可以直接添加元器件备损。九、 PCB 热压力或者湿压力原因：不同的材料具有不同的膨胀率，因此当施加恒定的热应力时，它会破坏焊点并损坏组件。如果使用错误的铜重量或存在电镀问题，热因素的应力将会增加。即使在制造过程中，组装 PCB 的房间的温度也会影响其性能。组装电路板预防方法：PCB 组装人员必须进行仔细的电路板检查，做好准备，然后进行必要的清洁。铅笔橡皮擦可消除任何轻微的腐蚀或生锈。你可以通过它们的深棕色来识别亚光铜垫。焊锡不粘在受生锈影响的表面上，必须清洁后涂抹，并用焊锡芯去除多余的。十、PCB 焊接过程的问题焊料对于电子电路的工作至关重要，因此需要多加注意。最常见的与焊料相关的问题是助焊剂污染和不良的加工条件。助焊剂是在将电子元件焊接到电路板上之前和期间使用的化学清洁剂，一些助焊剂残留物会吸收可能导电的水分，从而导致短路。如果焊接过程没有正确设置和控制，可能会导致接头开路和污染。PCB 焊接过程的问题十一、PCB 使用材料的物理问题 PCB 中使用的材料经常会遇到导致电路板失效的问题。在制造阶段，如果 PCB 的某一层未对齐，则会导致短路、开路和交叉信号线。如果材料出现断裂、空洞和分层等心理缺陷，将严重影响PCB的性能，如果使用的材料不纯，也会发生故障。PCB 焊接过程的问题十二、PCB 中电子元器件中化学流体泄漏组件泄漏的任何化学液体的存在都会严重损坏 PCB 并导致故障。大多数化学物质在制造过程中被去除。但是，可能会留下微量元素。在组件的封装内部，可能会发生泄漏，从而导致半导体或封装快速老化。这种化学泄漏最终会导致短路或腐蚀。电子元器件化学流体泄漏十三、PCB 组件设计失败 PCB 故障的最常见原因之一是由于 PCB 空间不足而导致的组件放置不正确、电源故障或过热。空间是至关重要的，尤其是当电路板变得更加复杂并且需要满足苛刻的要求时。这里只是一些在设计和制造阶段可能出错的例子。不要忘记，通过遵循正确的 PCB 设计规则，可以避免许多此类问题。焊接问题化学（流体）泄漏元件屏障破损错误的组件放置烧毁的组件PCB 组件设计十四、劣质电子元器件找到符合电路设计的电子元器件没有那么容易，不管是保证封装还是管理元器件，在考虑 PCB 组装和制造时，找到优质的电子元器件是十分重要的。紧密放置的走线和通路、冷焊点焊接不良、电路板之间的连接性差、电路板厚度不足以及使用假冒元件只是可能面临的一些问题。电子元器件十五、PCB 放置环境 PCB 暴露于热、灰尘和湿气、意外撞击（跌落和跌）以及电源过载/浪涌都可能是电路板故障的原因。然而，造成电路板过早失效的最具破坏性的原因是装配阶段的静电放电 (ESD)。静电放电 (ESD) 是两个带电物体之间由于接触短路或介电击穿而引起的突然电流流动。静电积聚可能是由摩擦充电或静电感应引起的。PCB放置关于DFM分析的更多内容，欢迎阅读以下文章：高速PCB设计中如何保证信号完整性？这一文告诉你答案，7种措施 PCB原型是什么？PCB原型有什么好处？图文结合，一文讲明白

2024-03-02

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PCB原型是什么？PCB原型有什么好处？图文结合，一文讲明白

百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA介绍今天是关于：PCB原型制作一、PCB原型是什么？ PCB原型本质上是产品的早期样本，其目的是测试设计理念，并且查看是否可行。虽然大部分原型只是为了测试基本的用户功能而制作，但PCB原型还需要在某种程度上具有功能性，因为PCB原型制作是为了测试设计的整体功能。在 PCB 原型制作过程中，工程师可以对不同的PCB设计和制造规格进行试验，以找出最有效的一种。 PCB原型二、PCB原型的好处1、缩短时间，节省成本在设计PCB的过程中，工程师在创建最终产品之前进行多次迭代，就会造成时间线比较冗长，但PCB原型可以通过以下方式帮助加快整个设计和制造过程：1）完整测试 PCB原型可以帮助PCB设计工程师快速准确地测试设计问题。如果没有这一个点，发现设计上的缺陷需要耗费更多的时间，如果没能及时交付，可能会导致客户不满，从而造成收入上的损失。PCB设计图2）客户提前看到产品，更好地沟通客户通常希望在生产过程中的多个点看到产品，提供原型作为辅助，可以帮助更好地传导设计。也可以最大限度地减少和客户沟通，以及客户要求重新设计的时间。3）最大程度地减少返工 PCB原型测试可以在投入生产之前查看和测试电路板，减少返工。如果有缺陷的产品投入生产，后期会花费更长的时间，而且花费更多的成本。PCB2、帮助制造和生产更顺利使用第三方PCB原型制作服务时，可以选一个好的沟通者。设计过程中有几件事可能会导致错误，包括以下几点：1）改版次数过多，没有沟通，导致分不清最佳版本。在设计过程，可能因为客户或者设计团队变化，就会导致PCB版本积累和重叠，然后记录又不到位，导致版本无法识别。也有可能会存在为了满足客户需求忘记最佳的设计。2）设计盲点设计师可能更擅长设计某一种特定类型的PCB，但是比如在其他领域的会比较少，可能会在设计中产生小问题。3）设计规则检查 (DRC) 虽然DRC工具非常有助于发现设计中的明显问题，但是也存在局限性。例如：RDC可以验证是否存在接地返回路径，但可能没有办法确定最佳走线几何形状，大小和长度。从而没有办法设置一个最佳路径。这3个问题都会导致效率低下、设计缺陷以及设计人员在审查过程中遗漏的其他问题，一些原型制造厂商其实有方法避免这些问题，因此也可以在制作原型之前提出设计改进建议，使PCB原型更加适合测试过程。pcb3、提前测试和查看产品的功能拥有准确、可靠的PCB原型可以更轻松地解决整个开发过程中的设计问题。高质量的原型准备代表了最终产品的功能，可以帮助工程师查看和测试以下方面：1）PCB 设计原型设计可以帮助工程师在开发过程中尽早发现缺陷，设计越准确，缺陷识别也就越准备，可以将设计成本降至最低，同时还缩短了项目时间。2）功能测试有一些，从理论上来是有效的东西，但是实践中却不是有效的。准确的PCB板有助于评估理论值，可以查看是否出现在实际值中。 PCB原型可以检查、评估产品的一些功能。3）条件测试很多产品都是需要应用到特殊环境中去，因此PCB产品必须要经过适当的测试，以便能确保在环境下正常的运行。例如，原型通常会进行温度变化测试、功率变化测试、抗冲击测试等。4）最终产品设计 PCB原型有助于确定是否要针对最终PCB设计调整计划的产品或者包装。出于以上这些目的，准确的PCB原型可以大大简化其他流程，并可以帮助工程为投入生产计划做好准备。PCB4、单独测试组件工程师经常使用原型PCB进行测试，作用最大的测试就是测试单一组件和功能。原型PCB测试主要是集成到PCB中的单个功能，确保可以按预期工作。这种类型的测试可以用于多种目的，包括：1）测试设计理论简单的PCB原型用于概念验证运行，允许工程师在进一步设计过程之前查看和测试设计理论。工程师可以查看设计是否有效，如果无效，则找出问题在哪。2）分解复杂的设计通常简单的PCB原型会分解最终PCB的基础部分，确保设计在继续进行下一个之前执行一个基本功能。逐步测试有助于以部分的方式识别设计问题，从而可以更快更准确的进行调整。单独的测试方法可以帮助工程有效且高效的测试单个功能。PCB5、降低成本标准的PCB生产运行成本高昂，原型对于降低生产成本至关重要，可以帮助工程师解决和避免以下问题：1）发现设计缺陷工程师越早发现设计缺陷，就能越早修复它，修复成本也就越低。越晚发现问题，修复成本也就越高。如果问题一直持续到全面生产，就可能会破坏预算。通过高质量的PCB原型制作服务，可以快速准确地发现并解决设计缺陷，从长远来看，可以降低成本。PCB2）确定产品调整在某些情况下，对PCB的调整会导致PCB的形状或材料与原计划略有不同，可能会影响整个产品的规格和制造需求。PCB原型可以确定是否需要尽早调整产品，从而改进规划并降低产品和其相关包装重新设计成本。简而言之，PCB原型制作可以帮助提高产品质量，同时降低整个制造过程的成本。 PCB三、PCB原型制作规格1、尺寸这个非常简单，就是 PCB 的尺寸。PCB的成本与表面积成比例，必须要注意，合理利用空间，最大限度地降低成本。同样，形状不规则的PCB板设计会在制造过程中造成材料浪费，而同一块PCB板较小的矩形将会更加昂贵。PCB尺寸迭代第一个版本的继电器屏蔽占地面积接近 74.5 cm^2，还有很多未使用的空间。第二次迭代（原型！）减少了 65.4 cm^2 的占地面积。2、层数 PCB中的层数是复杂性的基本指标。可以将额外的PCB铜层想象成堆叠在一起的高速公路。当组件和引脚之间的电气连接来说相互重叠时，可以在其中路路由电子的流量。3、材料类型标准的多层PCB由几块相互叠合的覆铜板组成。目前最常用的 PCB 材料类型是玻璃环氧树脂或更广为人知的 FR-4，其中 FR 代表阻燃剂，而数字表示其易燃性。但在设计高速或 RF 板时必须小心，因为材料的介电性和厚度非常重要。4、电路板厚度根据铜层的数量，PCB 制造商将选择 PCB 核心尺寸，从而产生所需的电路板厚度。如果 PCB 封闭在一个狭小的空间内，可能需要 1.0 毫米或更小的厚度。制造商通常可以适应低至 0.4 毫米的厚度。5、表面处理焊盘电镀是一种技术，其中 PCB 的裸露铜表面镀有另一种金属材料，以提高焊盘在组装过程中的可焊性。最常见的电镀技术是有铅或无铅 HASL（热风焊料整平），在 PCB 组装过程中预先将焊料涂在电路板上。另一种技术是 ENIG（化学镀镍浸金）电镀。这是一种更昂贵的电镀技术，但提供了改进的抗氧化性和表面平坦度（平整度）。这使其成为大型 BGA 组件和外露接触垫或测试点的绝佳选择。左侧的 PCB 镀有 ENIG，而右侧的 PCB 为标准 HASL。观察 HASL 垫是如何不均匀的，而 ENIG 垫是完全平坦的。电镀处理6、阻抗控制如果PCB上有无线电（Wi-Fi、蓝牙等），可能需要指定阻抗控制。阻抗控制意味着一组指定的迹线（通常是 RF 网络）对其中传输的所有信号呈现已知电阻。阻抗受多种因素影响，包括预浸材料的电介质、迹线宽度和阻焊层。控制阻抗对于优化无线天线性能非常重要。例如，Wi-Fi 天线电路通常被控制为 50 欧姆的阻抗。阻抗控制需要昂贵的设备，并非所有制造商都能够确保控制阻抗。这可能会增加制造成本，如果对受控阻抗的容差相对严格，成本则会更高。7、最小宽度/间距这是对 PCB 上铜走线的最小宽度以及各个走线之间的最小距离的度量。左侧的板使用默认宽度和间距公差，而右侧的板要求更多。观察过孔上的孔如何不完全居中。当PCB 制造商无法遵守其公差时，这就会成为一个问题。因此，尽可能多地使用铜。 PCB8、孔尺寸电路板上孔和过孔（在铜层之间建立垂直电气连接）的尺寸。在 PCB 上指定小焊盘和过孔是节省空间的好方法，但是制造起来也会更加困难，。较小的孔意味着钻孔过程中的公差更为严格，并且会产生废料。9、阻焊层阻焊层助于防止形成焊桥并可能导致短路，通常应用于 PCB 的铜迹线。除了标准的绿色，你还可以选择红色、黄色、蓝色、黑色或白色。下图为预生产样品示例，在高温回流焊和波峰焊步骤中偶尔会变色。最终选择改用黑色阻焊层，以避免与外观缺陷相关的成本。白色阻焊层上的粉红色变色（左）是由 PCB 制造过程中残留的化学物质以及回流焊和波峰焊的高温引起的。右边的正常样本。阻焊层10、丝网印刷丝网印刷用于记录和注释 PCB 的文本、图形和标志符。丝网印刷更准确的替代方法是 LPI 印刷（液体照片成像），它可以以稍高的价格创造出分辨率高得多的丝网印刷。 LPI（左）与传统丝网图例印刷（右）在相同放大倍数下的比较。PCB丝印11、最小间距在 PCB 领域，“间距”是指电气元件上相邻引脚之间的距离。如果PCB需要一个具有大量引脚和非常精细间距的复杂零件，可能需要成本更高的装配厂。过于窄的间距通常会导致产量下降，因此需要考虑预计废品成本（预计废品率 % * 废品成本）。现代集成电路现在可以提供几乎无限数量的封装和间距。在制作原型或手工组装电路板时，QFN 和 BGA 封装往往更具挑战性。 PCB12、齿形孔如果你有制造安装到另一个PCB的模板或PCB，会考虑到在PCB设计中添加齿形焊盘。左 - 带齿形焊盘的 PCB。请注意 PCB 侧面的 HASL 镀铜（银）。右 - 安装到主机板上的 PCB。齿形孔13、RoHS 合规性如果你正在生产制作PCB，你应该要把你对RoHS 合规性的需求传达给制造商。虽然说这是一项常见的要求，但含铅和不合规的部件还是很常见的，因此，如果没有明确要求，可能会潜入设计中。以上就是关于PCB原型制造的一些知识，希望大家多多支持EMA。关于DFM的更多内容，欢迎阅读以下文章： 7 种常用 PCB测试技术总结，优缺点+图片案例，帮你规避PCB 制造风险高速PCB设计中如何保证信号完整性？这一文告诉你答案，7种措施

2024-01-24

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高速PCB设计中如何保证信号完整性？这一文告诉你答案，7种措施

百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析百芯EMA简介今天主要是关于：保证高速PCB设计中信号完整性的7个方法。一、什么是PCB中的高速信号？高速信号一般指频率范围从50 MHz-3 GHZ 的信号，例如时钟信号。理想情况下，时钟信号是方波，但实际上不可能立即将低电平变为高电平的，反之亦然。时钟信号有一个特定的上升和下降时间，因此在时域中看起来就是一个梯形。但是在频域中，时钟信号的高频率谐波的幅度取决于上升和下降的时间，如果上升时间比长等于谐波幅度就会变小。二、为什么高频会出现信号失真？在低频（>1kHz）下，信号保持在数据特征限制范内。当速度增加时，对高频率的影响开始发挥作用，导致振铃、串扰、反射、接地反弹和阻抗不匹配问题，不仅会影响到系统的数字特征，还影响模拟特征。出现这些问题后，也会影响I/O接口和内存接口的数据速率。但实际上通过PCB设计和有效地PCB布局布线，可以避免这些问题。三、保证高速PCB设计中信号完整性的7个措施1、高速PCB设计中对阻抗进行控制影响阻抗控制的三个因素是基板材料、走线宽度和走线距地/电源层的高度。在低频下PCB轨道由直流特性定义，被认为是一个理想电路，没有电阻、电容和电感。当频率升高时，与轨道相关的电感和电容开始影响性能。由于过孔存根和走线缺陷导致的走线阻抗不匹配会导致信号在接收器内不能完全吸收。在这高数据速率下，会导致信号过冲，下冲和振铃，从而产生信号错误。为了解决这个问题，传输线在下方提供接地平面和终端电阻。可以通过实施适当的终端方案来控制阻抗失配，具体的终端方案取决于具体的应用。1）并联终端方案在该方案中，终端电阻（RT）等于线路阻抗。该终端电阻尽可能靠近负载放置，以实现最大效率，该终端电阻的电流负载在高输出状态下最大。并行端可在高速PCB中提供最高效率2）戴维南终端方案戴维南终端方案是并行终端方案的替代方案，其中终端电阻（RT）被分成2个独立的电阻，等于线路阻抗，该方案减少了从电源汲取的总电流并增加了从电源汲取的电流，因为电阻放置在UCC和地之间。高速PCB中的戴维南端接3）有源并联终端在有源并联终端，相当于线路阻抗（Z0）的终端被放置在偏置电压的路径上，偏置电压的安排使输出驱动器可以从高电平和电平中提取电流。这个方案需要一个单独的电压源，该电压源可以灌入和拉出电路以匹配出传输速率。高速PCB中的有源并行终端4）串联-RC并联终端在串联-RC并联终端中，电阻和电容（>100pF）组合充当终端阻抗，这里终端电阻（RT）等于Z0，电容阻挡低频信号并通过高频分量，因此，RT的直流负载效应不会影响驱动器。高速PCB中的串联RC并联终端5）串联终端匹配信号源端的阻抗，而不是匹配负载端的阻抗。这个方案有助于减弱二次反射，线路阻抗根据负载的分布而变化。单个电阻值并不适用于所有条件，该方法只需要在源端使用一个组件，而不是在每个负载上使用多个组件吗，但是会通过增加RC时间常数来延迟信号路径。高速PCB中的串联短接6）差分对端接在接收端的信号之间需要一个端接电阻。终端电阻必须匹配差分负载阻抗（通常为100Ω）高速PCB设计中的差分对终端2、高速PCB设计防止传输损耗传输介质会产生以下传输损耗：介电吸收：高频介质中的信号使PCB介电材料吸收信号能量，会降低信号强度，只能通过选择完美的PCB材料来控制。集肤效应：高频信号还负责生成具有不同电流值的波形，这样的信号有它们的自感值，会在高频时引发增加的感抗，从而导致PCB表面导电面积的减少、电阻增加以及信号强度的衰减。可以通过增加磁道宽度来减少集肤效应。但并不是每次都可行。高速PCB设计中防止传输损耗措施除了仔细选择PCB绝缘材料和轨道布局，还可以通过包括可编程差分输出电压、预加重和接收器均衡来减少信号衰减。差分输出电压的增加有助于改善接收器处的信号，预加重是通过提高第一个传输符号的电平来加强高频信号分量的方式，接收器均衡电路衰减低频信号分量以弥补传输线损耗。3、高速PCB设计中防止串扰的发生我们都知道当电流（比如信号）通过电线时，会在附近产生磁场，如果两条线在附近，则两个磁场会相互作用，导致两个信号之间的能量交叉耦合，称为串扰。电感耦合和电容耦合就会导致串扰的能量交叉耦合。高速PCB信号线上的串扰串扰有2种类型：垂直和水平，垂直串扰是由其他层或者层间信号引起的，而同一层或者层内信号引起水平串扰。注意：最大串扰值是接收器的预期电压与接收器阈值之间的差值。如何防止串扰，可以通过分离走线，在各层之间放置接地平面以及使用低介质电材料来防止串扰。这里介绍3种措施。1）走线间距两条走线的中心间距至少应该为走线宽度的3倍距离，在不影响两条走线之间的分离情况下，将走线与地平面之间的距离最多减少10密耳有助于减少串扰。走线分离可以减少高速PCB中的串扰2）接地层的放置不同层之间的串扰可以通过在它们之间放置固体接地层来防止，虽然增加平面会增加成本，但是也会解决一些问题，如控制走线阻抗，减少旁路电容电流环路和电源阻抗等。实心接地层可以解决高速PCB中的信号完整性问题3）低介电常数材料低介电常数材料通过降低走线之间的互电容/杂散电容来克服串扰。关于串扰的更多内容，欢迎阅读以下文章：串扰是什么意思？串扰的原因及解决办法？一文给你总结，减少串扰 4、在高速PCB设计中避免直角走线，注意过孔位置走线布线和过孔位置通过增加反射，串扰和改变阻抗值来影响信号完整性。具有直角的走线会引起更多的辐射，因为会增加拐角区域的电容值，导致特性阻抗发生变化，随后发生反射。解决方案：可以通过用2个45°角代替直角弯曲来最大限度地减少反射，要获得最小的阻抗变化，圆弯布线是最好的。在拐角处，应将高速信号转换为45°弯道过孔对于布线很重要，但也会增加电感和电容值，从而改变特性阻抗值，增加反射。过孔也会增加走线长度，避免在不同的走线中添加过孔。5、高速PCB设计中不同走线正交布线在不同层上引导信号并最小化耦合区域最小化信号之间的并运行长度（>500mils）仅具有短平行运行的走线减少驱动扇出（负载数量）。6、开关效应：高速PCB设计中避免接地反弹与模拟不同，数字电路需要快速开关时间，，因为在“0”和“1”信号电平之间切换。当速度增加时，切换周期减少。当多个输出同时从“高”逻辑切换到“低”逻辑时，存储在I/O负载电容中的电荷会流入期间。该电流通过内部接地对地具有阻抗的引脚离开设备。开关电流在此阻抗中产生电压。因此期间和电路板之间存在电压差，这种电压差称为饥饿第反弹，接地反弹导致板上的其他设备将“低”输出视为“高”，可以通过采用以下解决方案来减少地弹：引脚转换率控制（允许设计人员减慢驱动器的速度，从而降低跳动率），快速转换率时造成反射，串扰和地弹的原因提供多各电源和接地引脚，可以高速I/O引脚防止在靠近接地i你叫的位置以减轻开关效应。高速PCB中地弹减少的设计在处理PCB中的高速信号时，设计人员应考虑以下注意事项。为相应的UCC/GND添加去耦电容，使其尽可能靠近器件的电源和接地引脚，如果电源和GND通过过孔到达引脚，则去耦电容应该防止在引脚和过孔之间。将去耦电容放置在靠近IC电源引脚的位置，可以降低电源轨噪声在输出端添加外部缓冲器，以最大限度地减少设备引脚上的负载通过使用缓冲IC等外部设备缓冲负载来判断负载电容尽量减少可以同时切换的输出数量，并将它们均匀分布在整个设备中尽可能去除上拉电阻，使用下拉电阻使用提供独立UCC和地平面的多层PCB开放同步设计，这样的设计不会受到瞬时引脚切换的影响使用更大的通孔尺寸以将电容焊盘连接到电源和接地层，以减少去耦电容中的电感将过孔放置哎靠近电容焊盘的位置使用SMD电容可以最大限度地减少引线电感将过孔放置在靠近电容焊盘的位置，可以减少接反弹注意：通过电源平面提供均匀分布的电源可以降低系统噪声7、高速PCB设计中降低EMI PCB还会影响系统的EMI/EMC性能，自动布线通常遵守DRC设计规则，不符合电磁兼容性.。此类PCB需要固定，例如电缆和屏蔽外壳上的氧化铁。大部分PCB都容易受到电磁干扰，可以通过以下方式减少：使用低电感元件，例如具体低ESR和有效串联电感ESL的表面贴装电容提供适当的接地以实现最短的电流返回路径和最短的电流环路。较短的返回路径具有较低的阻抗，从而提供更好的EMC性能。始终在电源信号平面旁别使用实心接地平面四、高速PCB设计中更多建议确定最高频率网络并计算系统中最快上升时间检查接收器和电源的输入和输出电气规格考虑一下走线上受控阻抗值，端接和传播延迟，在带线（指在PCB外层布线的走线，通过电介质与参参考平面（GND或者UCC隔开）和带状线（具有2个参考平面的内层布线的走线）路由技术之间进行选择，通过模拟确定哪种方法更符合EMC标准并且可以提供更好的信号完整性。下面为2种方法的对比通过带状线和微带布线进行信号传输对于高质量的信号传输，还应该考虑时钟和差分路由技术通过擦划分路由进行信号传输考虑不同电源电压的数量，是共用一个电源平面，还是分开？为发射器路径、接收器路径、模拟信号、数字信号等功能创建图表。区分高速和低速信号至少确定两个独立的功能组之间是否存在连接？始终考虑返回电流和其他走线的串扰考虑空间宽度间隙两层之间的最小距离应该是多少？钻孔和过孔的最低要求是什么？使用盲孔和埋孔是否可行？以上都是PCB工程师在设计时需要考虑到的点，希望大家能够多多支持我们EMA。关于DFM的更多内容，欢迎阅读以下文章：还搞不懂PCB背钻?一定要看这一文PCB背钻原理+工艺，通俗易懂 7 种常用 PCB测试技术总结，优缺点+图片案例，帮你规避PCB 制造风险

2024-01-14

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7 种常用 PCB测试技术总结，优缺点+图片案例，帮你规避PCB 制造风险

百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 EMA介绍今天是关于 PCB 测试技术、PCB 测试方法。一、什么是 PCB 制造的测试设计（DFT）？在PCB 生产制造过程中，其中必不可少的一部分就是根据功能和可制造性对组装完成后的 PCB 进行检测。这里有个非常专业的叫法：测试设计（DFT），其实就是 PCB 经过回流焊或者波峰焊或者回流焊+波峰焊后进行的一系列的检查，比如：X-ray、AOI、ICT、FCT检查等。当然这对于长期在 PCB 厂里工作的工程师来说，这些就是家常。与 DFM 稍微不同的是，DFM 是在生产制造之前规避风险，发现问题，解决问题；而 DFT 是在生产制造过程中检查问题，解决问题。虽然不同，但两个同样重要。专业一点来说：PCB 测试设计（DFT）是一种对电路板和布局优化进行操作和功能测试的方法。PCB 测试设计（DFT）可识别任何短路、开路、元件放置错误或有故障的元件。波峰焊图（来源于AiPCBA）测试设计（DFT）主要是为了验证以下 3 个问题：1、电路板设计是否精确？2、电路板生产制造是否完美？是否有缺陷？3、是否 PCB板上的所有的组件、芯片和连接都良好运行？还有一些需要解决的问题：1、组件应适当间隔，降低测试缺陷的风险2、如果提供焊盘之间的阻焊层不正确，那么PCB 的电气性能可能会退化。3、优化钻头尺寸4、解决表面贴装焊盘尺寸不当的问题5、酸阱检测回流焊图（来源于AiPCBA）二、 PCB 制造的测试设计（DFT）中包含的参数1、测试点测试点插入是 DFT 中提高测试效率的必要技术，测试点的位置取决于它可以覆盖多少个组件，可以通过安排准确的电源和接地测试点来缓解信号完整性问题。2、测试走线你可以在模拟敏感走线的走线上放置测试点，这些测试点可以连接到示波器或者信号发生器，用来了解信号的行为。3、LED 可以加入 LED，确定电源是打开还是关闭的，调试 LED 对 FPGA 或微控制器来说，还是很适合的，用于大批量生产。4、接头连接到过孔的测试点，用于测量过孔上的电压。三、PCB 制造测试设计技术有哪些？1、PCB 裸板测试在组装组件之前执行裸板测试以检查 PCB 的连接性。以下是执行此类测试的两种方法：隔离测试验证两个电气连接之间的电阻。连续性测试检查板内是否存在开路。PCB 裸板测试（来源于AiPCBA）2、PCB 组装板测试组装元件后执行组装板测试，这个过程可确保电路板的完整性和组件功能实现。PCB 组装板测试（来源于AiPCBA）四、7种 PCB 测试技术1、飞针测试 PCB 裸板和组装板都可以分别结合无源和有源模式的飞针测试。探针包括用于检查的针，测试点可以包括无源元件，如电阻、电容、电感、无孔过孔或元件的端接端。它可以检测未通电元件的值、开路或短路、测量电压以及检查二极管和晶体管的位置。飞针测试（来源于AiPCBA）飞针测试优点：更便宜更大的测试覆盖率不需要固定装置快速实施飞针测试缺点：由于探头在测量点之间移动，因此非常耗时如果电路板不包括任何测试点、测试通孔或掩蔽通孔，则很难设置一次性电容只能对并联的电容器进行测试2、ICT 测试 ICT 测试，包括一些预先安装的、通过预设接入点在电路板下方对齐的电子探针。这样就可以在探针和 PCB 之间建立准确、稳定的电气连接。测试探针可以使电流在预先确定的设计测试点上流动。 ICT 可以检查短路或开路、阻焊层缺陷、元件错位或缺失等。该方法包括测试夹具以正确固定带有探针的电路板，以及测试夹具以同时检查电路板上的多个元件。这种测试方法可以节省时间。ICT 测试（来源于AiPCBA） ICT 测试优点：用于大批量生产提供高达 90% 的覆盖率准确免于人为错误 ICT 测试缺点：不适合小批量生产无法检测到空隙或阻焊层不足昂贵的测试夹具等技术会增加成本3、FCT 测试 FCT 测试用于质量控制并确保设备的预期操作，测试参数由客户/设计师根据设计提供。该技术通常包含简单的开关测试，有时它需要复杂的软件和精确的协议。功能测试直接检查电路板在真实环境条件下的功能。 FCT 测试（来源于AiPCBA） FCT 测试优点：低成本用途广泛，可根据设计进行定制与其他对其施加过大压力的测试不同，不会影响电路板的使用寿命 FCT 测试缺点：需要经验丰富的技术人员4、AOI 测试 AOI 包含 2D 或 3D 相机，可点击高分辨率图像并验证原理图。它还与数据库中可用的完美和不完美设计进行比较，AOI 可以非常准确地找出所有可见的错误。 AOI 与另一种测试方法一起使用以确保正确的结果，例如使用飞针的 AOI，以及使用在线测试的 AOI。AOI 可以直接包含在生产线上，以防止任何过早的电路板故障。使用自动光学检测 (AOI) 方法进行 PCB 测试（来源于AiPCBA）AOI 测试优点：可以准确检测致命缺陷一致的方法AOI 测试缺点：只能检测到表面缺陷耗时的过程设置会根据设计进行更改基于数据库的检测并不总是 100% 准确5、老化测试老化测试是对电路板的早期检查，以防止制造完成后出现危险故障。此方法涉及超过指定的操作限制以触发故障。这是检测电路板最大工作额定值的有效方法。各种工作条件涉及电压、电流、温度、工作频率、功率以及与设计相关的其他因素。老化测试优点：提高产品可靠性验证电路板在环境条件下的功能老化测试缺点：超出额定值的施加压力会缩短电路板的使用寿命这个过程需要更多的时间和更多的努力6、X-ray 测试 X-ray 检测借助 X-ray 成像检测隐藏组件、焊接连接、BGA 封装、内部走线和枪管中的错误。电路板设计的 X-ray检查（来源于AiPCBA） X-ray 检测优点：不需要检查PCB的每一层X 光机可以从电路顶部轻松检查内部层 X-ray 检测缺点：这需要有经验和熟练的技术人员该过程需要更多的劳动力和成本7、人工目视检测在这里，技术人员用肉眼或使用放大镜进行检查，人工目检测试可以确定未公开的组件的对齐、缺少组件和其他缺陷。人工目视检测（来源于AiPCBA）人工目视优点：简单而基本的方法人工目视缺点：受到人为错误的影响无法检测到微小和不可见的缺陷五、9 种PCB 测试方法1、边框边缘宽度这对于在电路板的相对边缘保持足够的、未占用的空间至关重要。清晰的边缘有助于完美地固定测试机。2、基准点机器需要一些参考点才能知道探针的确切位置。参考点（称为基准点）位于面板废料上，如果废料已被移除，则位于 PCB 本身上。最合适和推荐的基准是板的左上角和右下角。3、过孔电路板设计中包含的过孔不需要遮盖，以便将探针放置在它们的边缘。蓝色的掩蔽通孔和红色的非掩蔽通孔4、组件引脚通常，最好将测试探针放置在元件腿附近以获得良好的焊点，尽管不需要测试元件引脚。该技术通过将组件腿推到焊盘上来连接测试点的任何潜在开路。5、尺寸如果你设计的PCB 尺寸比较大，测试接入点尽可能靠近。6、清洁清洁组件对于确保去除不需要的助焊剂至关重要。这是因为有时测试仪必须移动探头位置以获得更好的接触，不需要的通量会导致故障并增加测试时间。7、探测点你可以在底部的接地和电源轨中引入可访问的探测点，可以在 PCB 的未探测侧。这允许固定探针充当临时夹具，加快短路测试，并可以减少整体测试时间和成本。8、测试访问如果可能的话，大限度地在程序集的一侧进行测试访问，至少每个网络都有一个可能的点。如果你使用的是双面机器，则将电路板翻转过来测试双面的成本会增加。9、组件高度 PCB 的已探测区域和未探测区域均存在允许的最大组件高度，通常分别约为40 毫米和90 毫米。如果测试后未探测或安装高组件，则将其放置在底部。他们可以在组件上创建一个禁飞区，也可以阻碍测试访问。测试设计 (DFT) 从根本上说是一个审查过程，用于发现和修复任何制造错误、检查客户提供的规格并最大限度地减少多余的过程。如果没有这种定期测试，PCB 制造商可能会面临严重的生产错误，DFT 确保以最低成本制造出高良率的电路板。以上就是关于PCB 测试技术及 PCB 测试方法简单的介绍，希望大家多多支持我们EMA。关于DFM的更多内容，欢迎阅读以下文章： 13 种 PCB 焊接不良的原因及解决办法，图文案例，帮你搞定PCB焊接还搞不懂PCB背钻?一定要看这一文PCB背钻原理+工艺，通俗易懂

2024-01-09

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还搞不懂PCB背钻?一定要看这一文PCB背钻原理+工艺，通俗易懂

百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析今天主要是关于：PCB背钻一、什么是PCB的背钻孔 PCB设计和制造面临的挑战之一是如何保护信号完整性问题。背钻也称为可控深度钻孔，用于去除PCB通孔中铜筒的导电过孔存根。作为过孔的一部分，存根会在高速设计中导致严重的信号完整性。PCB背钻另外，过孔存根会导致信号从存根端反射回来，扰乱原来的信号。换句话说，如果存根很长，失真会很严重。为了解决这个问题，进行了背钻，其中通过使用稍大尺寸钻头重新来钻孔去除大部分过孔桩。PCB背钻二、PCB背钻如何克服信号完整性问题通过使用稍大的钻头，在电镀通孔制造后重新去除这些存根。将孔背钻到预定和受控的深度，该深度接近但不接触孔使用的最后一层。理想的剩余存根应该小于10mils。背钻孔的直径大于电镀通孔的直径。通常，被钻头的直径比原钻头直径大8mils到10mils。原因是走线和平面的间隙必须足够大，以免在背钻过程中误钻穿与背钻相邻的走线和平面。背钻前背钻后三、为什么需要背钻？背钻可以用来缩短过孔存根，还可以干扰高速信号，通常，背钻会导致低于 10 密耳的过孔短线，从而削弱铜管产生信号反射的能力。例如：在10层叠层中从第一层到第十层钻了一个通孔。但是你的设计需要第一层到第三层的信号，通孔在第三层之后会有一个存根。但是没有使用的部分会产生高频反射和共振。因此就需要背钻去除第三层之后多余的镀铜，此外，背钻必须大于PTH的原始尺寸，否则没有办法去除所有不需要的铜。下面是实际背钻的过程：1、下图中，你可以看到带有延伸到信号路径之外的过孔存根的PCB带有过孔存根的PCB2、使用稍大的钻头进行背钻使用较大钻孔尺寸的PCB背钻孔3、通过背钻减少过孔存根通过背钻减少过孔存根四、什么时候使用背钻？一般建议在PCB板上的电路走线有≥1Gbps速率的信号时考虑加入背钻，但是设计高速互连链路是一项复杂的系统工程任务，还需要考虑芯片的驱动能力和互连链路的长度等因素。因此系统互连链路仿真是判断是否需要背钻的最可靠途径。PCB背钻 PCB背钻一般特征：背面多为硬板一般用于8层以上板厚大于2.5mm最小保持尺寸为 0.3mm背钻比过孔大0.2mm背钻深度公差+/-0.05MM五、PCB背钻工艺流程电镀前用干膜封住定位孔。用铜电镀孔以创建导电路径。在电镀 PCB 上创建外层图形。外层图形制作完成后，在PCB上进行图形电镀。在此过程之前，重要的是对定位孔进行干膜密封处理。背钻是利用初钻工艺中的定位孔进行对位，利用钻头对需要进行该工艺的电镀孔进行背钻。背钻后，需要清洗板以去除背钻中可能存在的任何残留钻屑。检查电路板以验证背钻过程是否准确执行以及信号完整性是否得到增强。PCB背钻流程背钻示例：假设在12层叠层中有一个从第1层和第12层的通孔，但是过孔仅适用于从第1层到第3层的信号。因此在第3层和第12层之后创建一个过孔存根，这将在非常高的频率下产生共振和反射，会减少谐振频率的信号。因此在第3层和第12层之后执行背钻以去除镀铜，以减少短截线长度。背钻应该比原来的尺寸大，清除不需要的铜。PCB背钻实例六、可以保留多少剩余存根长度? 背钻时，你必须要计算可以保留多少剩余短截线长度，这样不会影响PCB性能。决定这个因素取决于其他几个因素，包括：信号完整性和实际制造工艺，通常减少最大剩余存根长度和增加用于背钻的过孔会增加制造成本。该决定将取决于几个相互关联的因素，包括所需的信号下面给出的表格详细说明了与剩余存根长度相对应的信号损失。与剩余存根长度相对应的信号损失七、背钻工艺难点1、背钻深度控制背钻是利用钻头的深度控制功能来实现盲孔的加工，其公差主要受背钻设备精度和介质厚度公差的影响。此外，其精度容易受到外界的影响，如钻头的阻力、钻尖的角度、盖板与测量单元的接触效果、板的翘曲等。因此，在生产中需要选择合适的钻孔材料和钻孔方法，控制其精度，以达到最佳效果。2、背钻精度控制背钻是根据一次钻的孔径进行二次钻孔形成的，二次钻孔的精度非常重要。板材的涨缩、设备精度、钻孔方式等都会影响二次钻孔重合的精度，这对于PCB后续工序的质量控制非常重要。八、PCB背钻优缺点1、优点背钻有助于减少信号衰减，确保信号更强、更可靠。此外，这种技术有助于最大限度地减少存根对阻抗匹配的影响，从而减少 EMI/EMC 辐射。背钻也是防止信号失真问题的有效方法。众所周知，过孔存根会导致确定性抖动，这可能是由信号串扰、EMI 和噪声引起的。通过去除这些存根，背钻可以帮助消除确定性抖动的来源，提高信号质量并防止信号失真问题。背钻孔有助于最大限度地减少通孔之间的串扰。通过实施背钻，可以减少信号中的确定性抖动，从而降低信号的整体误码率 (BER) 。减少共振模式的激发。尽量减少埋孔和盲孔的使用，以简化 PCB 生产。对设计和布局的影响最小。扩展信道带宽；与顺序层压相比，成本会更低。2、缺点背钻的一个缺点是它只适用于频率范围在1GHz到3GHz之间并且没有可行盲孔的高频板。此外，必须使用特殊技术来防止对背板上孔横向的迹线和平面造成任何伤害。关于DFM的更多内容，欢迎阅读以下文章： PCB分层起泡的原因和解决办法，图文结合，带你轻松搞定PCB分层 13 种 PCB 焊接不良的原因及解决办法，图文案例，帮你搞定PCB焊接开关电源PCB设计还存在问题?一定要看这一文，电路实例讲解

2023-12-28

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13 种 PCB 焊接不良的原因及解决办法，图文案例，帮你搞定PCB焊接

百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析今天给大家分享的是：13 种波峰焊缺陷及预防措施一、什么是波峰焊？波峰焊的基本原理相当简单。再将元件放置在 PCB 上，并将其引线插入通过 PCB 钻孔或冲孔的孔（“通孔”）中后，将组件放置在传送带上。传送带将组件移动通过液态焊料罐（通常称为“罐”）。焊料被泵送通过烟囱，形成一个脊，该脊流过 PCB 的底部，在元件引线和 PCB 电路之间形成连接。虽然原理很简单，但是这个过程需要控制很多变量，每一个变量都有可能导致严重的缺陷。波峰焊原理图波峰焊已用于焊接表面贴装器件（“SMD”），但该技术最适合“通孔”组件（引线插入电路板钻孔中的组件）。二、波峰焊工艺设计要进行波峰焊的 PCB 时，PCB Layout 工程师需要注意 3 个问题：焊盘间距：如果需要焊接的焊盘靠得太近，液态焊料会在它们之间流动，结果不仅时两个连接的焊盘短路，而且可能导致整个 PCB 短路。阻焊层：PCB 上通常都会涂一层阻焊层。但仔细检查阻焊层还是有必要的，可以防止一些不必要的错误。助焊剂：一旦检查了要焊接的PCB 焊盘间距和阻焊剂，就需要使用助焊剂了。助焊剂有助于确保需要焊接的电路板区域清洁且无氧化。三、波峰焊缺陷及预防措施1、气孔和针孔1）针孔和气孔针孔或气孔主要是由于印刷电路板在焊接过程中放气造成的。波峰焊过程中针脚和气孔的形成通常与镀铜的厚度有关。在焊接操作过程中，电路板内的水分被加热成气体，当它仍处于熔融状态时，它会通过焊料逸出。当焊点凝固时气体继续逸出，就会形成空隙。电路会暂时导通，但很容易造成长时间导通不良。气孔针孔2）产生原因PCB 顶部温度过低电路板中积聚的过多水分会试图通过薄镀铜层逸出。没有将相似类型的组件定向在同一方向上，这会导致不良的镀铜工艺。引线与孔的比率要么太小，要么太大。3）解决方法通过在通孔中至少镀 25um 的铜来提高电路板质量。烘烤通常用于通过干燥板来消除放气问题，烤板会把水带出板子，但并不能解决问题的根本原因。4）预防措施验证顶部 PCB 温度、验证助焊剂沉积和所需的预热温度、检查层压板中的水分必要时进行预烘烤，但要检查-孔电镀。2、球状接头/多余圆角芯片元件上的焊点超过具有凸弯液面的零件高度，称为球状或过量圆角。它是在板与焊波分离期间引起的，在氮气焊接中更为常见。贴片球状接头/多余圆角3、裂纹接头镀通接头上的焊点开裂并不常见。1）在下图中，焊点位于单面板上，由于接头中导线的膨胀和收缩，接头已失效。在这种情况下，故障在于初始设计，因为电路板不符合其操作环境的要求。由于处理不当，单面接头在组装过程中可能会失效，但在这种情况下，接头表面会显示出在重复运动过程中产生的应力线。此处的应力线表明，单面板上的这种裂纹是由加工过程中的反复运动引起的2）下图显示了圆角底部周围的裂缝，并已与铜焊盘分离，这很可能与电路板的基本可焊性有关。焊料和焊盘表面之间没有发生润湿，导致接头失效。由于接头的热膨胀，通常会发生接头开裂，这与产品的原始设计有关。焊料和焊盘表面之间缺乏润湿导致圆角底部出现裂纹4、墓碑抬起的组件，也称为墓碑，是在焊接过程中从板上抬起的组件。1）在下图的情况下，由于对引线的热需求，部件被抬起。只需增加在波浪中的浸泡时间就可以解决这个问题。元件翘起的原因是：不正确的引线长度导致引线撞击焊料槽并在进入波峰期间抬起。电路板的弯曲，常见于大型连接器、IC 插座或大型 IC 封装，基本上，电路板会弯曲，组件保持静止。用于表面贴装应用的湍流波会提高轻型组件。具有不同热需求或不同引线可焊性的组件也可能导致在波接触期间出现抬升，虽然与波浪无关，但真空成型的收缩包装可能会在波浪接触期间引起提升。收缩包装有时用于将组件固定在电路板表面以进行引线切割，它可以被拉到引线下，导致元件在波接触期间抬起。增加在波浪中的浸泡时间可以阻止这个问题的发生2）在下图的情况下，零件在进入焊接过程之前没有正确插入。此缺陷源于装配过程，当时零件插入不正确3）解决办法要修复不正确的引线长度，查看使用的引线，如果引线太长，撞击焊料槽会将它们推出通。可以增加波内浸入时间，这应该会减少对引线的热需求并让它们稳定下来。要纠正 PCB 的弯曲或其他与弯曲相关的问题，仔细检查PCB 类型及其热容差。板弯曲在大型连接器和大型 IC 封装或插座上很常见。从一开始就弯曲的 PCB（例如塑料）不应进行波峰焊，因为波峰焊会导致塑料弯曲并将组件从电路板上抬起。最后，检查了电路板的热容差，检查所有组件的热容差。具有不同温度要求或引线可焊性温度的组件在接触波时也会升高，因为一些组件会焊接下来，而过多的热量会将其他组件推开。贴片墓碑5、阻焊剂残留物由于工业中减少使用清洁剂，板上可见的助焊剂残留物更为常见。在下图中，残留物要么是助焊剂配方的结果，要么是由于不良的工艺条件造成的。许多免清洗材料依赖于正确的预热温度，有助于最大限度地减少留在板上的残留物。波接触时间也可能影响留在板上的残留物，与助焊剂供应商的讨论应提供正确的工艺参数。此处的助焊剂残留物可能是由助焊剂的配方或不良的工艺条件造成的6、织带和焊料飞溅1）织带和焊料飞溅具体的如下面两图所示：这些焊锡片以杂乱的飞溅物粘在阻焊层上，呈现出蜘蛛网的外观。走线焊接飞溅表面贴装元件周围的焊接飞溅2）造成原因助焊剂使用不足或波峰焊过程中板表面存在污染物造成的。不稳定的烙铁温度也会导致这种现象发生，焊料飞溅/织带可能导致短路。3）解决办法用容易用刀尖或镊子去除。织带和焊料飞溅4）预防措施如果是因为焊锡丝中松香类助焊剂过多，建议减少焊锡丝添加剂的用量。如果是因为烙铁温度不稳定，建议使用恒温烙铁台。保持木板表面清洁。织带和焊料飞溅7、不完整的接头波峰焊后的单面板上经常会看到不完整的焊角。1）在下图中，引线孔比过大，导致焊接困难。焊盘的边缘也有树脂涂抹的迹象。下图所示的示例是铜焊盘上毛刺的结果。在钻孔或冲压过程中，电路板表面的铜在某些区域会偏斜，从而导致焊接困难。如果树脂涂抹在焊盘边缘，也会发生同样的情况。不完整的接头铜焊盘上的毛刺2）造成原因不良的孔与引线比陡峭的传送角度过高的波温焊盘边缘的污染3）预防措施可能通过将传送带角度从 6° 减小到 4° 来提高焊接性能。这会降低波浪的排水性能，但会导致短路的发生。降低波浪温度。孔与引线的比率通常是引线直径加上 0.010"。8、孔填充不一致或者不良 1）焊料没有完全填满修下图的电镀通孔。这是由于预热设置过低或助焊剂应用不佳所致。在这两种情况下，对工艺参数的检查应该可以消除问题。当从泡沫助焊剂转换为喷雾助焊剂装置时，这是一个常见的问题；这是由于助焊剂难以渗透到通孔中。焊料尚未完全填满此处的电镀通孔2）在下图中，孔填充不佳是由于预热设置造成的。焊料润湿了器件的引线，但未能润湿通孔的表面。波接触前印制板的顶部温度应为 100-110°C。这通常适用于双面和多层板。单面板将在稍低的温度下加工，因为不需要焊料渗透。焊料未能润湿此处的通孔表面3）焊料没有完全填满下图中的电镀通孔。这可能是由于预热操作设置得太低或助焊剂应用不佳。在这两种情况下，对工艺参数的检查应该可以消除问题。焊料没有完全填满左侧的电镀通孔4）在下图中，一个孔已填满，第二个未填满，这表明问题不太可能是印制板的问题。这里是由于组件的热需求，焊料已在一个孔上凝固。通过提高预热或通过增加波接触时间应该可以简单地解决这个问题。一个洞已经填满；另一个没有5）在下图中，没有迹象表明通孔或通孔中有焊料。由于波浪高度、手指损坏或托盘未得到维护，木板很可能未能与波浪接触，将电路板错误地加载到系统中也可能导致此故障。通孔电镀的质量可能是造成问题的原因，但这种情况不太可能发生。这块板很可能未能与波浪接触6）下图中孔填充不佳的示例非常独特，因为问题是由于印制板上的图例造成的。仔细检查表明，糟糕的设计规则使图例污染了电镀通孔的顶部。焊料未能在孔中上升或浸湿焊盘表面。在这种情况下，图例没有任何好处，需要应用新的设计规则。PCB 上的图例污染了电镀通孔的顶部7）下图显示焊盘表面润湿性差，可能是由于锡/铅涂层的厚度所致。焊料整平通常会在焊盘表面和孔的边缘留下薄薄的沉积物。这种缺陷通常被称为弱膝效应，其中焊料无法在孔的膝部和焊盘上润湿。孔填充不良也可能是由于预热操作设置得太低或助焊剂应用不佳。 “弱膝”效应的示例预防措施：验证助焊剂沉积、验证预热温度、检查波高、检查引线与孔的纵横比、验证内部接地层9、联合污染下图中的电镀通孔顶部在焊接操作期间已被污染。温度导致电阻网络上的涂层软化并污染了电路板表面。预热期间，顶板温度通常为 100-110°C，接触波浪时可能会达到 190°C 以上。如果保持正常的工艺条件，该组件应该不会导致此问题，应重新评估组件焊接过程的兼容性。联合污染10、焊盘翘起在电镀通孔板上很少看到抬起的焊盘，但在组装过程中可能会出现在单面板上。1）下图直接发生在波峰焊后处理组件时。铜箔的附着力会随着表面温度的升高而降低，因此在焊接后铜箔的附着力会很低，对组件施加的任何处理或力都可能导致垫抬起。当从传送带或托盘中提升板时需要小心，因为操作员经常使用大型组件作为把手。焊盘翘起在处理过程中，波峰焊后发生了这个抬起的焊盘焊盘翘起焊盘抬起的原因可能包括：在铜和电路板之间的层被破坏的地方过度加工焊盘接头。设计有薄铜层的电路板。没有为通孔元件引线镀上一层均匀的铜。2）解决办法最简单的修复是将引线折叠到仍然连接的铜迹线上并焊接它，如下图所示。如果有阻焊层，则需要小心地刮掉以露出裸铜。被修理的焊盘其他替代方法是跟随跟踪到下一个通孔并在此处运行跳线。或者，在最坏的情况下，沿着走线到最近的组件并将跳线焊接到该组件的引脚。11、PCB 上的抗蚀剂下图显示了一个非常明显的示例，即在焊接后，抗蚀剂从电路板表面剥离。很简单，这是由于印刷电路板的规格不正确造成的。锡/铅不应用于专业电路板上的抗蚀剂。当锡/铅进入液相时，它会膨胀，并可能导致焊料和抗蚀剂之间失去附着力。如果抗蚀剂很脆或很薄，它将如下图所示分离。如果涂层的厚度小于 3-5µm，则可以使用锡/铅，因为在波峰焊或回流焊期间几乎没有移动。 PCB上的抗蚀剂12、焊盘污染1）下图所示的焊点挺好的，但焊盘上的阻焊剂导致焊料量减少。板上的抗蚀剂与此印制板上使用的不良设计规则直接相关。抗蚀剂孔径的正确设计规则是焊盘周围的 0.002-0.003" 环形环。下图示例设计为具有小于焊盘尺寸的抗蚀剂孔径。值得指出的是，在波峰焊过程中，焊盘上的抗蚀剂可能会影响接头的外观，但不会引起任何可靠性问题。2）解决办法使用减小的抗蚀剂孔径来消除焊料短路。如果不想更改设计时，使用胶点。在始终短路的引线之间设置一个额外的胶点，这将是一个简单的修复。抗蚀剂孔径小于焊盘尺寸13、冷接1）下图为一块块状且无光泽的冷接头。冷接头的表面显得暗淡、凹凸不平和麻点。冷接头与虚焊相同，在生产过程中很难完全曝光，它往往需要用户使用一段时间，可能是几天、几个月，甚至几年。这不仅会产生极其恶劣的影响，而且会造成极其严重的后果。由于冷焊强度低，导电性不好。冷接头2）产生原因由于传递到接头的热量不足以使其完全熔化。烙铁或接头本身可能没有得到足够的时间来充分加热。烙铁温度可能没有设置得足够高以熔化正在使用的特定焊料类型（例如无铅焊料具有更高的熔化温度），或者，这可能是焊盘和走线本身设计的结果。一个焊盘直接连接到接地层而没有考虑散热问题会导致烙铁的热量散失到接地层。3）解决方案要修复冷焊点，只需用热烙铁重新加热接头，直到焊料流动。冷接头以上就是关于波峰焊缺陷及预防措施简单的介绍，希望大家能够多多支持我们EMA。更多内容欢迎阅读以下文章： PCB制造老出问题?一定要看这9个PCB组装技巧，图文结合，秒懂开关电源PCB设计还存在问题?一定要看这一文，电路实例讲解为什么要进行过孔填充？什么时候使用过孔填充？一文帮你搞定

2023-12-18

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PCB分层起泡的原因和解决办法，图文结合，带你轻松搞定PCB分层

百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析今天主要是关于：PCB分层、PCB分层起泡的原因和解决办法、PCB分层修复 PCB分层相信工程师在打板的时候都会遇到吧，下面这个图，就是最近有工程师反映，打完板后的样子。看图中箭头的地方，很明显的分层了。这篇文章就来讲讲分层。 PCB分层图一、PCB分层 PCB分层是PCB可能会发生的一种损坏，会导致基材层彼此分离。起泡：一种表现为层压基材的任何层与层之间，或基材与导电薄膜或保护性图层之间的局部膨胀与分离的分层形式分层：印制板内基材的层间，基材与导电箔间或其它间的分离。如果是外部的话，通常很容易看到，会有小的气泡或者间隙。如下面这2个图：PCB分层PCB分层和起泡图除了在外部发生PCB分层，内部也会发生，当内部层发生分层时，可能会导致故障，如果不彻底检查PCB分层，就很难查出来故障的原因。下面为PCB内短缺陷，发生在内层图转至多层压合这个过程。 PCB内短缺陷二、PCB分层起泡的原因这里是来自于许琳老师的图，来源于厂内的失效案例总结，也收集了PCB板厂的现场经验和业内同行的分析数据。PCB气泡原因下面这个也是同样来自于许琳老师的图，来源于组装厂内以及PCB板厂的失效品数据总结，对PCB分层起泡有一定的参考价值。PCB分层气泡原因分析上面是总结，下面就是比较具体的分析，当然都只是给一个参考。1、PCB受潮 PCB 分层的最常见原因是湿度过大。湿度的存在会导致冷凝和结霜，从而导致 PCB 热冲击损坏。这种类型的损坏会随着时间的推移或在电涌之后立即导致分层。温度 PCB 基层中的水分积聚是分层的最典型原因之一。水分会导致 CAF（导电阳极丝），其中水会进入电化学反应，从而产生微小的细丝。这些细丝可以桥接导体，导致短路。当温度在后面的加工步骤中升高时，这些水分会变成蒸汽。例如，回流焊接过程发生在 200°C 以上的温度下。这样的热量水平远高于水的沸腾温度，并将水分转化为蒸汽。PCB加工过程来自这种蒸汽的压力会干扰固化和压板，将某些部分撕裂。当印刷电路板在使用中时，这些分离的部件或气泡可能会在随后的热处理步骤或大的热偏移期间立即或稍后出现。2、热应力 PCB 容易产生热应力，因为它们是使用多层铜和其他材料制造的，这些材料是用热固化粘合剂粘合在一起的。随着温度的变化，这种粘合剂在将电路板固定在一起时就会失效。电路板在寒冷时可能仍能正常工作，但随着温度升高，它会开始分离。PCB分层图3、阻焊层失效 PCB通常采用双面FR-4基板材料制成。基板的两面都有一层薄薄的环氧树脂。在一侧涂上一层铜，然后覆盖一层保护涂层，以防止在使用过程中氧化或腐蚀。电路板一侧的保护涂层称为阻焊层，因为其目的是防止焊料粘到不应焊接的铜区域。当阻焊层因分层而暴露在外时，可能会为水或其他污染物提供进入点，这些污染物会导致腐蚀并最终导致随着时间的推移而失效。PCB起泡4、不良的制造过程1）基材工艺处理问题对一些比较薄的基板，刚性较差，不太适合使用刷板机刷板，会导致无法有效去除基板生产加工过程中为了防止板面铜箔氧化的保护层。很容易导致起泡，也会存在黑化棕化，颜色不均等问题。下图为铜箔上的分层起泡图。铜箔上的分层起泡图2）板面在机加工(钻孔，层压，铣边等)过程造成的油污或其他液体沾染灰尘污染表面处理不良的现象3）沉铜刷板不良沉铜前磨板压力过大，造成孔口变形刷出孔口铜箔圆角甚至孔口漏基材，这样在沉铜电镀喷锡焊接等过程中就会造成孔口起泡现象。4）水洗问题因为沉铜电镀处理要经过大量的化学药水处理，各类酸碱无极有机等药品溶剂较多，板面水洗不净，不仅会造成交叉污染，同时也会造成板面局部处理不良或处理效果不佳，不均匀的缺陷。5）沉铜前处理中和图形电镀前处理中的微蚀微蚀过度会造成孔口漏基材，造成孔口周围起泡现象；微蚀不足也会造成结合力不足，引发起泡现象。6）沉铜返工不良一些沉铜或图形转後的返工板在返工过程中因为褪镀不良。返工方法不对或返工过程中微蚀时间控制不当等或其他原因都会造成板面起泡。7）板面在生产过程中发生氧化如沉铜板在空气中发生氧化，不仅可能会造成孔内无铜，板面粗糙，也可能会造成板面起泡。沉铜板在酸液内存放时间过长，板面也会发生氧化，且这种氧化膜很难除去。PCB分层5、劣质的材料当你的PCB 质量低下的时候，发生故障并开始分离的可能性更高。PCB材料6、错误的 FR-4 Tg 材料类型制造PCB 时使用正确类型的FR-4Tg材料非常重要。FR-4Tg材料是一种用于制造PCB 的环氧树脂。选择使用错误类型的FR-4Tg材料，可能会导致 PCB 过早分层和分崩离析。这可能会导致可靠性和便用寿命出现问题，从而导致你的制造成本更高。三、怎么防止PCB分层？1、制造工艺回流焊曲线，建议温度曲线设置在满足规范，焊点质量满足品质标准的前期下，尽量缩短焊接时间及温度，减少板材受热。2、选择材料基材的选择要尽量选用合格的材料，多层板PP材料的质量也是一个关键参数。3、层压工艺控制到位层压工艺控制到位，尤其是内层铜箔较厚的多层板，更要注意。在热冲击下，多层板内层发生PCB线路板脱层，导致整批次报废。下面为压合工艺不良的图。压合工艺不良压合工艺不良4、沉铜质量沉铜质量，孔内壁的铜层越致密，铜层越厚，PCB电路板的热冲击越强。两种PCB电路板都具有高可靠性和低制造成本，电镀过程控制的每一步都需要精细化控制。5、组装的PCB的来料元器件的来料是非常重要的，尤其是元器件在存储过程中，对于元器件供应商来说，非常重要，如果没有在适应的条件下存储，元器件很有可能就是会失效。在组装的时候没有发现，等组装完成就很容易导致整个PCBA失效。6、储存干燥当PCB暴露在潮湿或者湿气中的时候就会发生分层现象。如果要长时间存放PCB，就必须要让PCB保持干燥，最好的方法是将PCB保存在封闭的容易，保证不会渗入水分。PCB PCB脱层的原因从根本上防止PCB电路板脱层，这是每一个优秀的PCB厂家都应该学习的。四、PCB分层测试有几种类型的测试可以用于测量分层，最常见的是扫描声学显微镜和热机械分析，包括涂层中的气泡，分层、断裂或者其他异常。1、扫描声学显微镜扫描声学显微镜，是一种利用超声波测量材料厚度的无损检测方法，对于检测分层特别有用。即两个粘合表面分开时，该测试使用激光扫描材料表面。激光可以创建样品的形貌图，可以确定是否存在任何裂缝或者其他缺陷，也是检测复合材料分层的最常用的方法之一。扫描声学显微镜2、热机械分析该测试测量破坏样品所需的能量。热机械分析仪对样品施加压力，然后测量破坏样品所需的力。如果不存在分层，则该测试不应显示断裂力或能量的任何变化。它用于确定材料的机械性能，包括其弹性和强度。它通常用于测量材料的分层，可用于确定粘剂、涂料和其他产品的质量。3、压力测试参数-浮焊测试 PCB 分层的压力测试参数：是一项加速寿命测试，模拟焊点经受热循环的影响。焊点承受的热循环次数是正常应用中的六倍。该测试在 288°C下进行，高于大多数电子元件的典型工作温度。压力测试参数-浮焊测试4、回流焊模拟N次通过一种常见的测试方法是通过多次加热和冷却PCB来模拟高温回流焊过程。在此测试中，每次加热和冷却 PCB 时，都称为“N 次通过”。你看不到分层的遍数是你允许的最大 N遍数。5、互连压力测试如果不进行适当的测试，共模就会在整个电路板上自由漫游，通常会破坏走线和焊盘的完整性或导致接近故障。通过执行互连压力测试，工程师可以拉出共模，从而减少这些问题。通过在制造前识别印刷电路板是否存在风险，可以执行此简单测试以节省数百万美元的生产成本。模拟组件在其使用寿命期间将经受的热循环条件的测试。该测试通过对 PCB 施加静态力(6X@230°C)来执行。施加静态力 10 秒，然后释放30秒。该循环重复一分钟。测试持续时间保持在分钟，以确保所有材料特性都在相同条件下进行测试。互连压力测试五、PCB分层起泡的解决方法下面为PCB分层起泡失效分析流程，来源于许琳老师的图。 PCB分层起泡的解决方法下面为如果遇到PCB分层该怎么修复？（下面的方式仅供参考，建议还是让PCB厂商去处理，专业的事情交给专业的人来做）1、准备材料磨料、球磨机、切削工具电路粘接环氧树脂显微镜微钻系统搅拌镐注射器烤箱湿巾2、步骤使用湿巾清洁水泡表面使用球磨机和微型钻头在分层泡罩中至少钻两个孔。孔应彼此相对，并围绕水泡的周边。此外，它们应该没有任何组件或电路。钻孔后刷掉松散的材料。用于钻 PCB 的微型电钻注意：不要钻得太深以暴露内部平面或电路。请记住，研磨操作会产生静电荷。在烤箱中烘烤电路板以消除任何水分。在注入环氧树脂之前不要让它冷却，因为水分可能会凝结并再次被困在里面。注意：某些电子元件对高温敏感。温度不要太高。将环氧树脂倒入墨盒中，然后将其注入其中一个钻孔中。PCB 中的热量应有助于分散环氧树脂，将其吸入空隙区域以填充空间。蓝色环氧树脂瓶如果泡罩没有被填满，请在板上轻压。从填充孔开始，慢慢进入排气孔。或者，您可以对排气孔抽真空以拉出环氧树脂并填充空隙。在室温下固化环氧树脂 24 小时或在 74°C (165°F) 下固化一小时。使用刮刀或小刀刮掉多余的环氧树脂。如果需要密封报废区域，涂上一层薄薄的涂层。3、检查干燥后，目视检查颜色和质地。此外，对维修区域周围的导体进行电气测试，看看是否一切正常。虽然说有办法修复PCB分层起泡，但是最好将这个扼杀在摇篮里，提前预防，可以减少时间和成本。以上就是关于PCB分层的相关知识。关于PCB DFM的更多内容，欢迎阅读以下文章： PCB制造老出问题?一定要看这9个PCB组装技巧，图文结合，秒懂开关电源PCB设计还存在问题?一定要看这一文，电路实例讲解

2023-12-13

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开关电源PCB设计还存在问题?一定要看这一文，电路实例讲解

百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析今天主要是关于：开关模式电源设计改进。一、PCB耦合通常工程师在 SMPS布局中都会密切关注2个耦合因素，如下图所示：电压开关节点，具有高dv/dt热电流环路，包含子系统中最高的di/dt显示降压转换器di/dt和dv/dt位置的示意图这里起作用的机制和风险是dv/dtdi/dt二、PCB设计检查这里检查LM22678 5A转换器的PCB布局，其Uin 为12V，Uout为5V。这是一个非同步降压转换器，使用B130L-13-F肖特基二极管用于其低侧开关元件。12V 至 5V 异步 LM22678 降压转换器原理图最大限度地减少电容和电感耦合并不是复杂，但是很容易被忽略，从而导致PCB出问题，进而导致产品被推迟。下图中，可以看到非同步降压稳压器的TO-263封装的布局，其中标出了电压节点（红色轮廓）和热电流环路（黄色）。采用低侧功率二极管的非同步降压稳压器设计为了看得更清楚，PCB上的铜填充已经被隐藏，这个设计存在3个明显问题：1、高 di/dt 环路远大于其需要的值2、没有过孔连接 Cin 或 Cout的 GND 节点(被过孔覆盖)3、交换节点可以更小上面这个设计说明，电流环路没有得到很好的控制，并且由于平面之间缺乏通孔，电流没有明确定义的返回源路径。三、对于EMC 改进后的布局如下图所示：优化了电压节点，更小的热环路以及每个无源组件对第2层参考平面。此外初级Cout电容也相对于原始设计旋转的了90°，降低了输轨道上的噪声风险。改进的布局考虑了耦合机制通过将低侧二极管串联移动到开关引脚和电感之间，可以更好地限制dv/dt 耦合效应产生的潜在串扰噪声。此外，通过减小热环路几何形状，可以降低高di/dt磁场耦合的影响。虽然说这些变化很小，但是不需要对额外PCB空间或其他子系统进行该改变。但是通过减少约50%的电流环路和优化节点，增强了系统合规性。四、主要要点了解开关模式电源中电流环路的流动位置保持节点和环路几何形状较小，以减轻不必要的耦合效应使 Cin远离或 Cout以帮助隔离电流环路感应场，并防止 dv/dt 串扰将焊盘连接到过孔，而不仅仅是接地填充铜，以帮助限制返回电流关于PCB设计、DFM的更多内容，欢迎阅读以下文章：什么是PCB背钻？PCB背钻有什么作用？PCB背钻工艺流程，一文搞定 PCB制造老出问题?一定要看这9个PCB组装技巧，图文结合，秒懂

2023-12-07

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