By John Burkhert Jr
在之前「 第一批看完本文的(de) Layout 工程師都贏在起跑點 」這篇文章(zhāng)中，John 和(hé)大(dà)家討論了(le) layout 設計時的(de)一些技巧策略。隨著專案向前推動，我們來到了(le)生產階段，發現了(le)在 REV1 貼片時隱藏著的(de)預生產問題。這些問題要如何解決呢(ne)？有沒有辦法可(kě)以提前避免這些問題的(de)產生呢(ne)？且看我們的(de) John 如何解答(dá) ~
圖片來源：The1Thing.com
我們已經完成了(le)設計的(de)第二版修訂，但是仍有很多(duō)改進意見被不斷提出：
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採購組 |
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希望我們可(kě)以減少層數並縮小最小間距， 他(tā)們不明(míng)白為什(shén)麼總有那麼多(duō)電容。 |
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故障分(fēn)析組 |
擔心熱傳導路徑和(hé) ESD 抑制。 |
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生產單位 |
「用(yòng)一個矩形來定位條碼和(hé)分(fēn)佈在周圍的(de)更多(duō)闆級基準標記怎麼樣？另外，你能不能把這些都設計的(de)分(fēn)散些，特別是那些較高(gāo)的(de)器件？」嚴格來講，將元件均勻地分(fēn)佈在電路闆上是有價值的(de)。 |
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返工技術人(rén)員 |
對微控制器周圍的(de)設計要求又有不同，一些小零件妨礙了(le)返工噴槍的(de)工作。 |
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檢查組 |
會更加關注電路闆上的(de)極性標記。 |
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測試團隊 |
希望增強電性測試覆蓋率以及 JTAG 連接器或 I2C 匯流排以獲得(de)更完整的(de)圖像。 |
以上這些還不包括電子和(hé)機構工程師的(de)意見，我們都知道他(tā)們在改進建議方面有多(duō)麼執著。整個下(xià)遊用(yòng)戶群都已經表明(míng)了(le)態度：他(tā)們代表最終使用(yòng)者（即「客戶」），希望每個小配件都能正常工作並能夠在出現問題時被成功修復。
前車之鑒
我曾經在一個接收檢驗實驗室工作，我們的(de)部門製造了(le)用(yòng)於海上石油鑽井平臺的(de)一對多(duō)點無線電裝置。我的(de)工作則是檢查隨機抽取的(de)每一批電路闆上隨機抽樣過孔的(de)電鍍銅管壁。由於專注於在通(tōng)孔管上上下(xià)搜索針孔空洞，視線經常會受到顯微鏡的(de)幹擾。也(yě)因此，我發現了(le) ECAD 的(de)重要性。
焊接
我們應該知道所有典型的(de)焊接缺陷是什(shén)麼樣的(de)，也(yě)應該能夠根據視覺或破壞性測試確定其可(kě)能的(de)根本原因。裝配線上最常見的(de)問題之一是在表面黏著 QFN、QFP（或類似的(de)矩形）封裝下(xià)焊接大(dà)的(de)接地塊。這需要焊接爐溫度曲線和(hé)焊錫膏數量/沉積的(de)完美(měi)結合。相對於周邊較小的(de)焊盤而更需要精確的(de)數量。
資料手冊有時會對焊錫膏做(zuò)出指導。如果我可(kě)以選擇元件，那麼所有資料手冊都會有實際測試資料的(de)支援。於我而言，購買零件的(de)第一條規則就是要有良好的(de)封裝文檔。
一個例子：「e-pad」上的(de)焊料空隙在 X 射線上顯示為圓潤焊點 (良好粘合區域）中的(de)氣泡。在焊錫膏範本中創建類似於具有四個或更多(duō)開口的(de)窗(chuāng)框圖案——相對于全尺寸開口的(de)情況——可(kě)以減少焊錫膏的(de)量。
另一個常見缺陷是焊料橋接，其解決方案會涉及防焊油墨、焊膏和(hé)/或金屬加工。焊球是另一缺陷，代表我們使用(yòng)的(de)焊料過多(duō)，或者在迴風爐中溫升太高(gāo)。現在我們可(kě)以得(de)出焊料空洞的(de)根本原因：並不是由於焊料不足所緻，諸如冷(lěng)焊或幹擾焊點之類的(de)缺陷更可(kě)能與技術相關。
圖片來源：NASA
以上這些資訊都可(kě)在如 IPC J-STD-001 的(de)技術手冊中找到。其目的(de)並不是為了(le)修復元件和(hé) PCB 級別的(de)問題，而是始終返回到基層並將更新放在將使用(yòng)同一設備的(de)任何未來產品上。封裝更新通(tōng)常意味著設備檔案名的(de)重命名或升級，以說明(míng) PCB 的(de)特定反覆運算(suàn)是否具有改進的(de)歷史。在某些行業中，這種詳細的(de)可(kě)追溯性是必不可(kě)少的(de)。
通(tōng)孔元件
這些符號的(de)佈局（或錯位）同樣可(kě)以引起不小的(de)生產問題。通(tōng)孔佈局的(de)要點是為每個引線獲得(de)正確的(de)孔尺寸。
圖片：PCB-3D
孔尺寸是至關重要的(de)，因為我們希望其空間足夠大(dà)以便於自動佈局，同時足夠小以在引腳上獲得(de)良好的(de)毛細管作用(yòng)而將焊料芯吸到孔中。孔的(de)標準尺寸通(tōng)常超出引腳的(de)最大(dà)尺寸約 10mil，但這是一個比例方程，有不同的(de)方法來解決。ANSI 有一個適用(yòng)于機械孔的(de)標準，而IPC也(yě)有多(duō)種方法可(kě)以確定最佳數量。實際上，鑽頭的(de)尺寸隻有幾多(duō)種，我們不需要糾結在幾微米上。
表面黏著
無論採用(yòng)何種技術，表面黏著焊盤都至少有三個元素：金屬、防焊油墨和(hé)焊錫膏範本。金屬和(hé)焊膏層是正片層：繪製的(de)項目可(kě)見於圖稿中。防焊油墨被認為是負片層，因為在圖形上顯示的(de)是從 PCB 剝離的(de)區域。
基本上，我們在做(zuò)的(de)是設計阻焊層開口之間的(de)空間。不亞於金屬焊盤層，焊盤之間的(de)這些小油墨壁也(yě)能左右組裝過程的(de)結果。當足夠牢固可(kě)以防止焊點熔合在一起時，我們稱其為錫堤；當太薄而不能粘附在 PCB 上時，我們稱其為裂片。最小堤寬的(de)閾值是 4mil。能夠檢查這些阻焊裂片的(de) CAD 系統會成為我們的(de)得(de)力工具。
我們在放置元件時要注意使其遠離 PCB 邊緣，因為電路闆的(de)邊緣會在中心區域之前達到回流溫度。除了(le)元件立起，當引線以不同的(de)速率從焊膏變為液體再到固體時，一些元件會被物(wù)理(lǐ)拉開。這在現實生活中發生在放置 RF 輸入的(de)繞線電感上。儘管在電子方面這是一個好方法，但在實踐中會成為一個潛在的(de)缺陷。不時出現的(de)故障是最難解決的(de)問題。
想必我們都想最大(dà)限度地降低由於 DFX 難題而引起的(de)專案進度影(yǐng)響，如果我們在初始設計和(hé)修訂時就注意了(le)以上三個方面的(de)問題，不僅我們的(de)設計品質會有所提升，PCB 原型設計轉到生產階段的(de)過程也(yě)會更為平順，我們的(de)信心和(hé)聲譽也(yě)會隨之提高(gāo)~快(kuài)行動起來吧！
文章(zhāng)授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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