pcb設(shè)計(jì)師應(yīng)該著重關(guān)注哪些主要事項(xiàng)呢

PCB制造商對接受到的PCB設(shè)計(jì)，很可能想提出一些反饋意見，其中關(guān)于設(shè)計(jì)一定有令人困惑且老生常談的故事。

因此，本次采訪邀請幾位PCB制造專家，分享他們對PCB設(shè)計(jì)師需要更徹底了解的挑戰(zhàn)之見解。對于這些挑戰(zhàn)，你同意哪一方的觀點(diǎn)？

01

問：對于PCB設(shè)計(jì)師，你最關(guān)心的是什么?

Dana Korf：阻抗和信號(hào)損耗易變性。近年來，射頻設(shè)計(jì)師非常關(guān)注的信號(hào)完整性現(xiàn)已成為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字和模擬設(shè)計(jì)的要求。仿真工具用于表征設(shè)計(jì)的標(biāo)稱特性，以及主要技術(shù)規(guī)范公差的上下限，以便快速制造樣品并進(jìn)行測試。可以反復(fù)幾次構(gòu)建和組裝樣品，直到獲得適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。

Korf：信號(hào)性能可能會(huì)受到鉆孔、激光孔內(nèi)徑、電鍍后的直徑、材料介質(zhì)厚度和電氣性能、阻焊膜、Dk和厚度、走線寬度公差的影響，但走線厚度對信號(hào)性能的影響程度較小。然而，制造商很少被要求向設(shè)計(jì)師提供這些信息。因此，設(shè)計(jì)師不知道PCB是在公差范圍的上限、下限還是中間構(gòu)建的。設(shè)計(jì)師經(jīng)常抱怨新版或構(gòu)建的PCB不如上一版。當(dāng)然，也有可能不會(huì)。最有可能是由于制造公差導(dǎo)致的。

Korf：當(dāng)設(shè)計(jì)有嚴(yán)格的阻抗或損耗要求時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該要求獲取更多關(guān)于接收到的PCB關(guān)鍵參數(shù)的信息，以便更好地將實(shí)際性能與預(yù)期性能相關(guān)聯(lián)。

問：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該著重關(guān)注哪些主要事項(xiàng)?

Korf：過度規(guī)范。過度規(guī)范要求會(huì)導(dǎo)致成本明顯上升。其中最常見的原因之一是，從一個(gè)設(shè)計(jì)復(fù)制要求到另一個(gè)設(shè)計(jì)中，而設(shè)計(jì)師并未充分了解其他設(shè)計(jì)的要求是否適用于自己的設(shè)計(jì)。另一個(gè)原因是PCB硬件工程師和設(shè)計(jì)師在職業(yè)生涯早期沒有充分學(xué)習(xí)成本影響。試問，社區(qū)學(xué)院和四年制大學(xué)教授了多少PCB制造課程?

Korf：我每天都在使用20年前的蘋果iPod。這是一種消費(fèi)類產(chǎn)品，可能并沒有被設(shè)計(jì)或期望使用這么長時(shí)間。我想知道，對于只需要使用5年左右的PCB來說，額外規(guī)范造成的成本有多少？

Korf：過度規(guī)范的常見例子之一是未使用IPC規(guī)定的 1級產(chǎn)品要求。這樣做的目的是為在較短的使用壽命內(nèi)運(yùn)行的系統(tǒng)提供足夠的余量。但大多數(shù)非3級產(chǎn)品設(shè)計(jì)師默認(rèn)將PCB指定為2級產(chǎn)品。將產(chǎn)品級別從2級降低到1級有可能提高生產(chǎn)良率，降低加工成本、材料成本，從而可降低產(chǎn)品總成本。

問：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該著重關(guān)注哪些問題?

Korf：文件包的質(zhì)量。設(shè)計(jì)師使用基于Gerber的文件包將數(shù)據(jù)發(fā)送給制造商和組裝商，要求制造商人工解譯圖紙和規(guī)范，并人工將需求關(guān)聯(lián)并輸入其CAM系統(tǒng)。例如，需要單獨(dú)的網(wǎng)表，因?yàn)榧僭O(shè)數(shù)據(jù)可能是錯(cuò)誤的。走線厚度也是人工輸入的。

Korf：PCB行業(yè)擁有智能數(shù)據(jù)格式25年了。格式為西門子ODB++和IPC-2581。研究表明，只有不到25%的所有數(shù)據(jù)包是基于這些格式的。

Korf：這些是將智能數(shù)據(jù)從CAD系統(tǒng)傳輸?shù)紺AM系統(tǒng)的智能數(shù)據(jù)格式，這樣它們就可以自動(dòng)加載大量數(shù)據(jù)，而無需人工干預(yù)。這些智能格式也不需要那么多的電子文檔，如制造圖紙、物料清單電子表格、疊層圖等。提供的文檔和發(fā)送的重復(fù)信息之間經(jīng)常存在差異。因此延長了生產(chǎn)或樣品周期，并會(huì)引入錯(cuò)誤。

Korf：設(shè)計(jì)師應(yīng)立即與供應(yīng)商合作，并改用IPC-2581或ODB++，以縮短設(shè)計(jì)周期并提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

02

問：對于PCB設(shè)計(jì)師，你最關(guān)心的是什么?

Qandeel Sheikh：了解PCB的目的和應(yīng)用。設(shè)計(jì)PCB涉及的不僅僅是創(chuàng)建布局。必須考慮PCB的目的和應(yīng)用。其中包括它的接口、技術(shù)、外形因素和電子電路設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)具有非常細(xì)間距元器件(如0.4毫米BGA)的高密度應(yīng)用時(shí)，設(shè)計(jì)師必須清楚地了解逃逸元器件I/O 并在PCB上布線這類元器件所采用的扇出技術(shù)，如疊層微孔、激光通孔、跳孔、HDI，以及VIPPO(vertical interconnect process with plated over，鍍覆垂直互連工藝)。

Sheikh：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)充分了解電子電路設(shè)計(jì)和原理圖，以確保PCB布局符合其預(yù)期目的。例如，為通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PCB與為電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PCB具有不同的要求。

Sheikh：對于復(fù)雜的PCB技術(shù)，設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮影響PCB生產(chǎn)成本的各種因素，包括材料選擇、銅重、PCB尺寸、層數(shù)、涂層選項(xiàng)(ENIG、HASL等)以及最小走線寬度和線距要求。

問：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該著重關(guān)注哪些主要事項(xiàng)?

Sheikh：熱量管理和信號(hào)、電源完整性是PCB設(shè)計(jì)過程中需要著重關(guān)注的主要問題。EMI合規(guī)性、高電壓和低電壓的功率處理以及確保信號(hào)完整性都是PCB設(shè)計(jì)的主要方面。例如，有時(shí)在微型設(shè)備中隔離數(shù)字和模擬信號(hào)變得很有挑戰(zhàn)性。對于高電壓和低電壓電源軌也可以觀察到相同的問題。

Sheikh：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可能會(huì)失真、受到干擾或衰減，從而導(dǎo)致不精確或不可靠的結(jié)果。PCB設(shè)計(jì)師必須按照信號(hào)完整性、適當(dāng)接地、屏蔽和布線技術(shù)的最佳實(shí)踐來設(shè)計(jì)PCB，以防止信號(hào)反射、串?dāng)_和電磁干擾(EMI)等問題。

Sheikh：具有高密度和高速信號(hào)的大功率PCB也存在與熱量相關(guān)的問題，需要仔細(xì)管控。當(dāng)增加銅的尺寸、厚度時(shí)，設(shè)計(jì)師需要確保在散熱和功率相關(guān)問題之間達(dá)到適當(dāng)?shù)钠胶?。PCB設(shè)計(jì)師需要仔細(xì)考慮發(fā)熱元器件(如處理器、電源芯片或大功率LED)的放置位置，并設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)纳峁芾斫鉀Q方案(如散熱器、熱通孔和鋪銅），以有效散熱并保持最佳工作溫度。

問：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該更多了解哪些技術(shù)或工藝?

Sheikh：制造和組裝過程。PCB設(shè)計(jì)者需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到制造和組裝過程，尤其是在為組裝和測試(DFx)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)?？梢酝ㄟ^確保物理布局不違反工藝能力來實(shí)現(xiàn)，考慮物理布局將如何與組裝過程相互作用，并為測試板做出設(shè)計(jì)考慮。此外，設(shè)計(jì)師必須確保組裝后的PCB不會(huì)干擾配接PCB和其他機(jī)械部件。例如，設(shè)計(jì)師必須了解如何設(shè)計(jì)具有足夠公差和間隙的PCB，以便正確安裝散熱器和外殼。

Sheikh：簡而言之，設(shè)計(jì)PCB需要綜合考慮電路板的目的和應(yīng)用、散熱管理、信號(hào)和電源完整性以及制造和組裝過程。設(shè)計(jì)師應(yīng)該清楚地了解驅(qū)動(dòng)這些關(guān)注點(diǎn)的基本原則和價(jià)值，以確保他們的設(shè)計(jì)不僅在技術(shù)上而且在功能上都是穩(wěn)定的。這將提高其設(shè)計(jì)的精確性、可靠性、可持續(xù)性、效率和簡潔性。

03

問：對于PCB設(shè)計(jì)師，你最關(guān)心的是什么?

Dave Hoover：今天的PCB設(shè)計(jì)師需要更好地了解實(shí)際制造公差和生產(chǎn)能力。他們需要與制造商的應(yīng)用工程師合作，以充分了解PCB工廠的生產(chǎn)能力。

問：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該著重關(guān)注哪些主要事項(xiàng)?

Hoover：選擇材料時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)注意材料供應(yīng)商提供的支持和服務(wù)。切記：重點(diǎn)并不完全是價(jià)格。

問：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該著重關(guān)注哪些問題?

Hoover：設(shè)計(jì)師需要了解短期NPI(QTA)與批量生產(chǎn)數(shù)量之間的區(qū)別。兩者之間可能存在巨大的差異；對QTA批量規(guī)模保持更嚴(yán)格的公差很容易。

04

問：對于PCB設(shè)計(jì)師，你最關(guān)心的是什么?

Gerry Partida：更多的設(shè)計(jì)者必須關(guān)注內(nèi)部埋層、盲層的最小導(dǎo)體厚度。

問：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該著重關(guān)注哪些主要事項(xiàng)?

Partida：計(jì)算焊盤尺寸，使其達(dá)到2級或3級產(chǎn)品要求。

問：PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該著重關(guān)注哪些問題?

Partida：非功能性焊盤和鉆孔到銅的距離；不存在多余的布線空間。

編輯：黃飛

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