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常见PCB设计挑战及规避指南

应用于PCB的可制造性设计最基本形式,是使用PCB设计软件中的设计规则和设计规则检查(DRC)。DRC是检查设计是否符合PCB制造商制造能力的过程。通常设计师从制造商获取支持的最高公差,加载到设计程序,再对预期设计运行设计规则测试。DRC通常集成在PCB设计软件中,不视为增值服务。更高阶的可制造性分析(DFM)软件也可用于查找更复杂、不明显的设计缺陷。通常DFM软件检查由PCB制造商作为额外服务提供给客户。这种区分原因在于高端DFM软件成本较高及使用所需额外培训。

1. 热焊盘饥饿

当连接到焊盘的热释放走线未正确连接到相关铜平面时发生热焊盘饥饿。常见情况:过孔间距虽通过基本DRC,但连接的热释放走线被打断,导致受影响过孔与其分配的铜铺不当隔离。此问题最常见于多个过孔靠近放置时。

2. 酸陷阱

两条走线以极锐锐角连接时,蚀刻液去除空白板铜箔可能在连接处被"困住",形成酸陷阱。酸陷阱可能导致走线与分配网络断开,留下开路。近年制造商改用光活化蚀刻液,酸陷阱问题有所减少。虽仍建议确保走线不以锐角相交,但不如过去令人担忧。

3. 铜屑

若铜铺极小部分仅通过窄走线连接到同一铜铺大部分,制造中可能断裂、"漂浮"到板上其他部位造成非预期短路。近年制造商改用光活化蚀刻液,铜屑问题有所减少。虽设计中仍应避免铜屑,但不如过去突出。

4. 环形焊盘不足

过孔通过钻穿板两侧焊盘并镀孔壁连接板两面。若设计焊盘尺寸过小,钻孔占据焊盘过大比例可能导致过孔失效。最小环宽通常是DRC一部分。此处提及因原型板漏钻/偏钻不罕见。

5. 焊盘内过孔

有时在PCB焊盘内设计过孔很方便。但组装时焊盘内过孔会引起问题。过孔会吸走焊盘焊锡,导致相关元件安装不良。

下图展示焊盘内过孔PCB与普通PCB区别。

常见PCB设计挑战及规避指南

6. 铜箔离板边太近

通常DRC能捕获,铜层离板边太近会导致制造裁板时层间短路。虽PCB设计软件典型DRC功能应捕获此错误,但执行DFM检查的PCB制造商也会捕获此问题。

7. 焊盘间缺失阻焊

极窄间距、小引脚间距器件中,因标准设置常导致引脚间无阻焊。遗漏阻焊会使细引脚间距元件组装时更易形成焊锡桥。

我们多年提供专业PCB组装服务,能避免焊盘间阻焊缺失。下图展示我们0.4间距QFN焊盘间高精度阻焊。

常见PCB设计挑战及规避指南

8. 立碑效应

小型无源表面贴装元件回流焊组装时,常一端翘起"立碑"。立碑效应严重影响PCB良率、快速推高生产成本。立碑源于错误着陆焊盘图形和焊盘热释放不平衡。可通过DFM检查有效缓解。

下图为立碑效应样例及原理图。

常见PCB设计挑战及规避指南

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参考资源:
• 快速PCB组装报价与生产的设计文件要求
• PCBCart提供全功能PCB制造服务
• 除PCB制造外,PCBCart还提供高阶交钥匙PCB组装服务
• 阻焊及其设计技巧
• 铜厚、走线宽度与载流能力关系

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