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PCB科技

PCB科技 - 高密度PCB設計中元件佈局的探討

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PCB科技 - 高密度PCB設計中元件佈局的探討

高密度PCB設計中元件佈局的探討

2021-08-26
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Author:Belle

什麼時候 印刷電路板 取代了過去緩慢而繁瑣的手動條帶和系統, 它成為一種新技術,使電子工程師能够相對快速地組裝複雜的電子系統, 輕鬆且廉價. 因此, 電子工業已作出巨大努力,使這些板材的製造盡可能容易. 大量資金已經投入並用於設計軟體,以幫助設計, 製造, 集合, 檢查和測試 印刷電路板.

這些科技使電子行業的設計工程師能够投資改進工藝,以减小零件尺寸,生產表面貼裝(SM)和球栅陣列(BGA)封裝,並减小PCB的線寬和尺寸。 其他功能,使用X射線成像儀進行更好的卡片檢查等。

PCB多層電路板

人工智慧(AI)在設計軟體中的緩慢引入意味著一些關鍵任務,如PCB組件的放置,仍然由佈局工程師手動控制。 作為設計工程師,您需要確保瞭解零件放置,以確保設計穩定性。

在整個設計生涯中部件放置的演變

我用纏繞法設計了一個低密度、有性的電路板。 然後是製造印刷電路板的機會。 我從簡單的PCB(通孔部件,合理的稀疏設計)開始,到簡單甚至大型的SMT部件。 這意味著PCB設計過程之後的手動焊接過程在早期相當簡單。

然而,在你的職業生涯中走得越遠,你就被指派使用高密度PCB,以便在脆弱的設計環境中製造微小的SMT、BGA和QFN零件,並在佈局中使用細線和組件之間的小間距。 這使得“組裝”PCB成為設計工程師必須處理的新變數。 這對一些人來說可能是一個不愉快的驚喜,但我相信預先警告。

將零件放置在PCB上

PCB可以採用多種不同的管道之一進行組裝。 設計工程師在開始PCB設計之前,應考慮特定的組裝科技,如機器組裝、手動組裝和混合組裝(手動和紅外烤箱)。 這些選擇通常取決於成本、時間、數量和工程師的設計類型

側傾。

在PCB上放置零件的過程中需要考慮很多因素。 訊號長度(小總和)、易於組裝和易於測試都是PCB組裝的關鍵。 下麵,我們將探索組裝每個方面的獨特組件。

會議類型和DFA的重要指南

在整個電子行業中,幾乎可以肯定的是,您將處理許多不同類型的組裝。 熟悉每個過程中涉及的內容、每個裝配形式的優勢和典型用途,以及DFA過程優化到與最終PCB生產相匹配的程度,這一點很重要。

PCB組件在機器裝配中的放置

它通常可以用機器組裝並用於大規模生產。 PCB上組件的封裝外形必須符合所有設計規則。 機器裝配不能提供任何通過使用人在回路中製造PCB所能實現的靈活性。

機器組裝卡片是的。 它使用昂貴的工業機器按照規則設計和組裝PCB。 對非重複工程時間的需要意味著該方法通常用於大容量焊接。

可能被自動化系統(機器裝配)拒絕的違反設計規則的示例

橋樑問題的人工組裝和焊接

手動裝配是一項緩慢的科技。 這很費時,需要全職人力。 它也容易出錯。 電焊橋引起的短路毀掉了許多工程師的職業生涯。 囙此,大多數機构與兩名科技人員合作——裝配工和品質保證(QA)科技人員,他們檢查裝配工的工作,以確保PCB上的焊橋不會增長。

裝配技師必須是一個非常有天賦的人。 它們使您違反了機器甚至混合組合語言程式所不允許的設計規則。 囙此,如果設計(通常是小批量設計)違反了設計規則以實現緊湊性,那麼手工焊接就是一種選擇。

在紅外線爐或波峰焊中混合成分

其餘的市場被混合裝配方法所佔據,在這種方法中,科技人員將部件放置在卡片上,並使用紅外爐或波焊機完成焊接過程。

混合組件通常使用範本和焊膏來創建塗有焊料的PCB,裝配科技人員只需將零件放置在指定的封裝外形上,然後將填充的卡放入烤箱中即可完成回流焊/焊接過程。 如果在烘箱焊接過程中出現垂直提升等錯誤,混合器必須在零件之間留出足够的空間,以便手動放置並返工焊接卡。 品質控制科技人員也可能是生產線的一部分。

高密度PCB設計中的元件佈局

製造高密度PCB的需求創造了稀疏設計中不存在的新誘惑。 在從事高密度設計活動時,重要的是要記住,即使在高密度系統中,也必須遵循舊的設計方法。

設計者拒絕遵循的一種常見做法是丟棄參攷程式碼,這會導致密度顯著增加。 然而,組合語言程式仍然需要這些資訊來組裝卡。 删除這些指示器意味著工程師現在負責創建額外的檔案,以在PCB裝配過程中協助和指導裝配技師。

請記住,PCB(如原理圖或程式)在實現之前可能需要花費大量精力才能完成開發過程,囙此每個步驟都必須包含足够的檔案,以允許其他人與您的創作進行互動。 始終思考在你之後與你的設計互動的人會如何看待你的設計選擇。

我們都相信,下一個人可能不會為你的小玩意付出高昂的價格。 設計和組裝團隊中的某個人可能需要將您的PCB轉換為完全可操作的電子系統,以實現您的夢想。