PCB

随着电子装联技术质量的提高以及市场的竞争需要,全自动插装机得到迅速普及。这样对单面PCB纸基板材冲孔质量(少数单双面非金属化孔环氧-玻璃布基板也采用冲孔)的要求也就越来越高。

本文主要介绍了PCB冲孔常见的十大瑕疵以及解决办法,分别有毛刺、铜箔面孔口周围凸起、孔口铜泊向上翻起、基板面孔口周围分层泛白、孔壁倾斜和偏位、断面粗糙、孔之孔与间裂纹、 外形鼓胀、废料上跳及废料堵塞等,具体的跟随小编一起来了解一下。

一、毛刺

产生原因:

  • 凹、凸模间隙过小,造成在凸模和凹模两侧产生裂纹而不重合,断面两端发生两次挤压剪切。
  • 凹、凸模间隙过大,当凸模下降时,裂纹发生晚,像撕裂那样完成剪切,造成裂纹不重合。
  • 刃口磨损或出现圆角与倒角,刃口未起到楔子的分割作用,整个断面产生不规则的撕裂。

解决方法:

  • 合理选择凹、凸模的冲裁间隙。这样的冲裁剪切介于挤压和拉伸之间,当凸模切入材料时,刃口部形成楔子,使板材产生近于直线形的重合裂纹。
  • 及时对凹、凸模刃口所产生的圆角或倒角进行整修。
  • 确保凹、凸模的垂直同心度,使配合间隙均匀。
  • 确保模具安装垂直平稳。

二、铜箔面孔口周围凸起

产生原因:

  • 凹、凸模冲裁间隙过小,且凸模刃口变钝。当凸模入被预热而软化的印制板时,板材就在凸模周围产生向外,向上的挤压移动。
  • 凸模刃口端有锥度。当凸模不断进入板材后,孔口周围凸起的现象就会随着凸模锥度的增加而增加。

解决方法:

  • 被冲裁应超过原设计厚度的百分之二十;否则更换板材或重新设计冲模。
  • 冲裁应有足够的压料力,用以克服冲孔时材料移动的反挤力;

三、孔口铜泊向上翻起

产生原因:

  • 由于反冲,使铜箔拉入凹、凸模的冲裁间隙中。
  • 铜箔与基材的结合力差,当凸模从被从被冲的印制板孔中拔出时,铜箔随凸模向上提拉。
  • 凸模刃口端有倒锥,鼓胀变形,当凸模从被冲印制板的孔中拔出时,铜箔随凸模向上提拉。

解决方法:

  • 采用正冲。
  • 更换凸模。
  • 凸模与卸料板的配合间隙不能大,应采用滑配合。

四、基板面孔口周围分层泛白

产生原因:

  • 凹、凸模冲裁间隙不适当或凹模式刃口变钝。冲孔时,被冲板材难以在凹模式刃口处形成剪切裂口。
  • 基板冲裁性能差或没有在冲裁前预热。
  • 压料力小。
  • 凹模刃口下部漏料孔堵塞或漏料阻力大,产生膨胀分层。

解决方法:

  • 合理扩大凹,凸模冲裁间隙;
  • 及时修复变钝的凹模刃口;
  • 增加压料力;
  • 调整基板预热温度;
  • 扩大或铰光漏料孔

五、孔壁倾斜和偏位

产生原因:

  • 凸模刚性较差,定心不稳,倾斜冲入工件。
  • 凸模安装倾斜或与卸料板的配合间隙太大,卸料板对凸模起不到精密导向作用;
  • 凹、凸模的配合间隙不均匀。间隙小的一边,凸模径向受力大,向间隙大的一边滑移;
  • 凹、凸模式装配同心度差;推料板与凹、凸模外形偏位;推料板与凹模配合精度太差(指复合冲裁时)。

解决方法:

  • 合理选择凸模的材料;提高凸模刚性、强度、硬度和不直度。
  • 提高凸模与凹模的加工同心度和装配同心度。
  • 提高凸模与卸料板的配合精度,确保精密导向。
  • 确保导柱、导套的加工精度和装配精度;减少推料板外形与凹模的配合间隙,并使推料板的外形和凹凸外形一致。

六、断面粗糙

产生原因:

  • 凹、凸模冲裁间隙太大;凹模刃口磨损严重。
  • 冲床的冲裁力不足,且不平稳。
  • 板材冲裁性能差。例如,基材含胶量过高、基材、老化、层压结合力低等。

解决方法:

  • 选择适当的凹、凸模冲裁间隙。
  • 及时修整凹模刃口。
  • 选用冲裁性能较好的基材并严格按工艺要求控制预热温度和时间。

七、孔之孔与间裂纹

产生原因:

  • 孔壁太薄,冲孔时的径向挤压力超过印制板基材的孔壁强度。
  • 相邻很近的两孔不是同时冲出,后冲的孔当凸模进入板材时,由于孔壁太薄而被挤裂。

解决方法:

  • 印制板上的孔距设计要合理,孔壁不应小于基板厚度。
  • 相邻较近的孔应便用一副模具同时冲出。
  • 把相邻很近的两个凸模,做成相差 0.5mm的不同长度,使小面积范围内较集中的冲裁力瞬时分散。

八、 外形鼓胀

产生原因:

  • 模具设计不合理。对外形尺寸较大的印制板,如采用凹模内无推料板的下落料时,被冲印制板在自重的情况下,总是向凹模式孔内弯曲。加之,凸模下冲时,气流对工件有一股冲击波,使工件中心更为下曲,而靠近凹模刃口处向下弯曲量很小,造成外形鼓胀。
  • 外形落料的凹模变形,出现长边处产生鼓胀。

解决方法:

  • 印制板的外形尺寸大于200mm时,宜采用上落料结构的模具冲外形。如采用下落料的模具结构时,则一定要在凹模内装一块具有弹性托料力的推料板,使印制板不变形。
  • 增加凹模的壁厚,或选用具有足够的抗弯、抗张强度的材料造模具。
  • 尽量减少凹模的热处理变形。对几何形状复杂的凹模,可采用选热处理淬硬,后用线切割加工的办法来克服变形。

九、废料上跳

有时部份废料在冲孔时不是向下掉,而是向上跳;有的进入工件孔内,还需人工清除;有的跳在下模上面,影响冲裁工作正常进行。

产生原因:

  • 铜箔与基材的粘合力差,冲孔时废料上的铜箔容易脱落,随着凸模退出凹模时,进入被冲孔内。
  • 凹模间隙过大,且漏料不畅通,当凸模退出凹模卸料时,废料随之上跳。
  • 凹模孔有倒锥,冲孔废料难以下落,反而随着凸模退出凹模时向上跳。

解决方法:

  • 加强对基板材料的进厂检验。
  • 减小凹、凸模的间隙,扩大漏料孔。
  • 及时修整凹模孔的倒锥。

十、废料堵塞

产生原因:

  • 凹模刃口太高、废料积存太多。
  • 凹模漏料孔太小或刃口部有倒锥以及孔壁太粗糙。
  • 下垫板和下模座上的漏料孔与凹模孔的同心度差,孔的对接有如阶。
  • 漏料孔太大,废料易在孔内作不规则堆集;相邻两漏料孔成内切时也易堵塞。
  • 下垫板上无导料孔,当废料从凹模孔内落下时,不能顺利的进入下面的漏料孔。

解决方法:

  • 降低凹模刃口,在0.2mm之间可减少废料积存的个数。
  • 当凹模孔 < ф0.2mm ,漏料孔最好做成圆锥孔,当凹模孔大于ф0.2mm时,漏料孔可做成直孔,凹模刃口高度部分不能有倒锥。
  • 调整凹模、下垫板以及下模座上的漏料孔的垂同心度,并将各部件上的漏料孔扩大。
  • 相邻两漏料孔内切时,为了不堵塞漏料应做成腰圆孔,或做成一个大孔。
  • 凹模支承杆和下模座的去撑筋要有足够的斜度或漏料通道,使废料顺利地漏下,不致堆积和堵塞。

来源:《印制电路世界》,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。

围观 2

智能制造是实现整个制造业价值链的智能化和创新,是信息化与工业化深度融合的进一步提升。

目前智能制造的“智能”还处于Smart的层次,智能制造系统具有数据采集、数据处理、数据分析的能力,能够准确执行指令,能够实现闭环反馈;而智能制造的趋势是真正实现“Intelligent”,智能制造系统能够实现自主学习、自主决策,不断优化。

在智能制造的关键技术当中,智能产品与智能服务可以帮助企业带来商业模式的创新;智能装备、智能产线、智能车间到智能工厂,可以帮助企业实现生产模式的创新;智能研发、智能管理、智能物流与供应链则可以帮助企业实现运营模式的创新;而智能决策则可以帮助企业实现科学决策。智能制造的十项技术之间是息息相关的,制造企业应当渐进式、理性地推进这十项智能技术的应用。

01、智能产品

智能产品通常包括机械、电气和嵌入式软件,具有记忆、感知、计算和传输功能。典型的智能产品包括智能手机、智能可穿戴设备、无人机、智能汽车、智能家电、智能售货机等,包括很多智能硬件产品。智能装备也是一种智能产品。企业应该思考如何在产品上加入智能化的单元,提升产品的附加值。

02、智能服务

基于传感器和物联网(IoT),可以感知产品的状态,从而进行预防性维修维护,及时帮助客户更换备品备件,甚至可以通过了解产品运行的状态,帮助客户带来商业机会。还可以采集产品运营的大数据,辅助企业进行市场营销的决策。此外,企业通过开发面向客户服务的APP,也是一种智能服务的手段,可以针对企业购买的产品提供有针对性的服务,从而锁定用户,开展服务营销。

03、智能装备

制造装备经历了机械装备到数控装备,目前正在逐步发展为智能装备。智能装备具有检测功能,可以实现在机检测,从而补偿加工误差,提高加工精度,还可以对热变形进行补偿。以往一些精密装备对环境的要求很高,现在由于有了闭环的检测与补偿,可以降低对环境的要求。

04、智能产线

很多行业的企业高度依赖自动化生产线,比如钢铁、化工、制药、食品饮料、烟草、芯片制造、电子组装、汽车整车和零部件制造等,实现自动化的加工、装配和检测,一些机械标准件生产也应用了自动化生产线,比如轴承。但是,装备制造企业目前还是以离散制造为主。很多企业的技术改造重点,就是建立自动化生产线、装配线和检测线。美国波音公司的飞机总装厂已建立了U型的脉动式总装线。自动化生产线可以分为刚性自动化生产线和柔性自动化生产线,柔性自动化生产线一般建立了缓冲。为了提高生产效率,工业机器人、吊挂系统在自动化生产线上应用越来越广泛。

05、智能车间

一个车间通常有多条生产线,这些生产线要么生产相似零件或产品,要么有上下游的装配关系。要实现车间的智能化,需要对生产状况、设备状态、能源消耗、生产质量、物料消耗等信息进行实时采集和分析,进行高效排产和合理排班,显着提高设备利用率(OEE)。因此,无论什么制造行业,制造执行系统(MES)成为企业的必然选择。

06、智能工厂

一个工厂通常由多个车间组成,大型企业有多个工厂。作为智能工厂,不仅生产过程应实现自动化、透明化、可视化、精益化,同时,产品检测、质量检验和分析、生产物流也应当与生产过程实现闭环集成。一个工厂的多个车间之间要实现信息共享、准时配送、协同作业。一些离散制造企业也建立了类似流程制造企业那样的生产指挥中心,对整个工厂进行指挥和调度,及时发现和解决突发问题,这也是智能工厂的重要标志。智能工厂必须依赖无缝集成的信息系统支撑,主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系统。大型企业的智能工厂需要应用ERP系统制定多个车间的生产计划(ProducTIon planning),并由MES系统根据各个车间的生产计划进行详细排产(producTIon scheduling),MES排产的力度是天、小时,甚至分钟。

07、智能研发

离散制造企业在产品研发方面,已经应用了CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA等工具软件和PDM/PLM系统,但是很多企业应用这些软件的水平并不高。企业要开发智能产品,需要机电软多学科的协同配合;要缩短产品研发周期,需要深入应用仿真技术,建立虚拟数字化样机,实现多学科仿真,通过仿真减少实物试验;需要贯彻标准化、系列化、模块化的思想,以支持大批量客户定制或产品个性化定制;需要将仿真技术与试验管理结合起来,以提高仿真结果的置信度。流程制造企业已开始应用PLM系统实现工艺管理和配方管理,LIMS(实验室信息管理系统)系统比较广泛。

08、智能管理

制造企业核心的运营管理系统还包括人力资产管理系统(HCM)、客户关系管理系统(CRM)、企业资产管理系统(EAM)、能源管理系统(EMS)、供应商关系管理系统(SRM)、企业门户(EP)、业务流程管理系统(BPM)等,国内企业也把办公自动化(OA)作为一个核心信息系统。为了统一管理企业的核心主数据,近年来主数据管理(MDM)也在大型企业开始部署应用。实现智能管理和智能决策,最重要的条件是基础数据准确和主要信息系统无缝集成。

09、智能物流与供应链

制造企业内部的采购、生产、销售流程都伴随着物料的流动,因此,越来越多的制造企业在重视生产自动化的同时,也越来越重视物流自动化,自动化立体仓库、无人引导小车(AGV)、智能吊挂系统得到了广泛的应用;而在制造企业和物流企业的物流中心,智能分拣系统、堆垛机器人、自动辊道系统的应用日趋普及。WMS(Warehouse Management System,仓储管理系统)和TMS(Transport Management System,运输管理系统)也受到制造企业和物流企业的普遍关注。

10、智能决策

企业在运营过程中,产生了大量的数据。一方面是来自各个业务部门和业务系统产生的核心业务数据,比如与合同、回款、费用、库存、现金、产品、客户、投资、设备、产量、交货期等数据,这些数据一般是结构化的数据,可以进行多维度的分析和预测,这就是BI(Business Intelligence,业务智能)技术的范畴,也被称为管理驾驶舱或决策支持系统。同时,企业可以应用这些数据提炼出企业的KPI,并与预设的目标进行对比,同时,对KPI进行层层分解,来对干部和员工进行考核,这就是EPM(Enterprise Performance Management,企业绩效管理)的范畴。从技术角度来看,内存计算是BI的重要支撑。

围观 6

在电子产品设计中,PCB布局布线是最重要的一步,PCB布局布线的好坏将直接影响电路的性能。

现在,虽然有很多软件可以实现PCB自动布局布线。但是随着信号频率不断提升,很多时候,工程师需要了解有关PCB布局布线的最基本的原则和技巧,才可以让自己的设计完美无缺。

下面涵盖了PCB布局布线的相关基本原理和设计技巧,以问答形式解答了有关PCB布局布线方面的疑难问题。

1、[问] 高频信号布线时要注意哪些问题?

[答 ]1.信号线的阻抗匹配;
2.与其他信号线的空间隔离;
3.对于数字高频信号,差分线效果会更好;

2、[问] 在布板时,如果线密,过孔就可能要多,当然就会影响板子的电气性能,请问怎样提高板子的电气性能?

[答] 对于低频信号,过孔不要紧,高频信号尽量减少过孔。如果线多可以考虑多层板;

3、[问] 是不是板子上加的去耦电容越多越好?
[答] 去耦电容需要在合适的位置加合适的值。例如,在你的模拟器件的供电端口就进加,并且需要用不同的电容值去滤除不同频率的杂散信号;

4、[问] 一个好的板子它的标准是什么?

[答] 布局合理、功率线功率冗余度足够、高频阻抗阻抗、低频走线简洁。

5、[问] 通孔和盲孔对信号的差异影响有多大?应用的原则是什么?

[答] 采用盲孔或埋孔是提高多层板密度、减少层数和板面尺寸的有效方法,并大大减少了镀覆通孔的数量。但相比较而言,通孔在工艺上好实现,成本较低,所以一般设计中都使用通孔。

6、[问] 在涉及模拟数字混合系统的时候,有人建议电层分割,地平面采取整片敷铜,也有人建议电地层都分割,不同的地在电源源端点接,但是这样对信号的回流路径就远了,具体应用时应如何选择合适的方法?

[答] 如果你有高频>20MHz信号线,并且长度和数量都比较多,那么需要至少两层给这个模拟高频信号。一层信号线、一层大面积地,并且信号线层需要打足够的过孔到地。这样的目的是:

1、对于模拟信号,这提供了一个完整的传输介质和阻抗匹配;
2、地平面把模拟信号和其他数字信号进行隔离;
3、地回路足够小,因为你打了很多过孔,地有是一个大平面。

7、[问] 在电路板中,信号输入插件在PCB最左边沿,mcu在靠右边,那么在布局时是把稳压电源芯片放置在靠近接插件(电源IC输出5V经过一段比较长的路径才到达MCU),还是把电源IC放置到中间偏右(电源IC的输出5V的线到达MCU就比较短,但输入电源线就经过比较长一段PCB板)?或是有更好的布局?

[答] 首先你的所谓信号输入插件是否是模拟器件?如果是是模拟器件,建议你的电源布局应尽量不影响到模拟部分的信号完整性.因此有几点需要考虑:

(1)首先你的稳压电源芯片是否是比较干净,纹波小的电源.对模拟部分的供电,对电源的要求比较高.

(2)模拟部分和你的MCU是否是一个电源,在高精度电路的设计中,建议把模拟部分和数字部分的电源分开.

(3)对数字部分的供电需要考虑到尽量减小对模拟电路部分的影响.

8、[问] 在高速信号链的应用中,对于多ASIC都存在模拟地和数字地,究竟是采用地分割,还是不分割地?既有准则是什么?哪种效果更好?

[答] 迄今为止,没有定论。一般情况下你可以查阅芯片的手册。ADI所有混合芯片的手册中都是推荐你一种接地的方案,有些是推荐公地、有些是建议隔离地。这取决于芯片设计。

9、[问] 何时要考虑线的等长?如果要考虑使用等长线的话,两根信号线之间的长度之差最大不能超过多少?如何计算?

[答] 差分线计算思路:如果你传一个正弦信号,你的长度差等于它传输波长的一半是,相位差就是180度,这时两个信号就完全抵消了。所以这时的长度差是最大值。以此类推,信号线差值一定要小于这个值。

10、[问] 高速中的蛇形走线,适合在那种情况?有什么缺点没,比如对于差分走线,又要求两组信号是正交的?

[答] 蛇形走线,因为应用场合不同而具不同的作用:
(1)如果蛇形走线在计算机板中出现,其主要起到一个滤波电感和阻抗匹配的作用,提高电路的抗干扰能力。计算机主机板中的蛇形走线,主要用在一些时钟信号中,如PCI-Clk,AGPCIK,IDE,DIMM等信号线。
(2)若在一般普通PCB板中,除了具有滤波电感的作用外,还可作为收音机天线的电感线圈等等。如2.4G的对讲机中就用作电感。
(3)对一些信号布线长度要求必须严格等长,高速数字PCB板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内,保证系统在同一周期内读取的数据的有效性(延迟差超过一个时钟周期时会错读下一周期的数据)。

如INTELHUB架构中的HUBLink,一共13根,使用233MHz的频率,要求必须严格等长,以消除时滞造成的隐患,绕线是惟一的解决办法。一般要求延迟差不超过1/4时钟周期,单位长度的线延迟差也是固定的,延迟跟线宽、线长、铜厚、板层结构有关,但线过长会增大分布电容和分布电感,使信号质量有所下降。所以时钟IC引脚一般都接;" 端接,但蛇形走线并非起电感的作用。相反地,电感会使信号中的上升沿中的高次谐波相移,造成信号质量恶化,所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍。信号的上升时间越小,就越易受分布电容和分布电感的影响。

(4)蛇形走线在某些特殊的电路中起到一个分布参数的LC滤波器的作用。

11、[问]在设计PCB时,如何考虑电磁兼容性EMC/EMI,具体需要考虑哪些方面?采取哪些措施?

[答] 好的EMI/EMC 设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置, PCB 叠层的安排,重要联机的走法, 器件的选择等。

例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器,高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射,器件所推的信号之斜率(slew rate)尽量小以减低高频成分,选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声。另外,注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loop impedance 尽量小)以减少辐射, 还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围,最后,适当的选择PCB 与外壳的接地点

12、[问] 请问射频宽带电路PCB的传输线设计有何需要注意的地方?传输线的地孔如何设置比较合适,阻抗匹配是需要自己设计还是要和PCB加工厂家合作?

[答] 这个问题要考虑很多因素.比如PCB材料的各种参数,根据这些参数最后建立的传输线模型,器件的参数等.阻抗匹配一般要根据厂家提供的资料来设计。

13、[问] 在模拟电路和数字电路并存的时候,如一半是FPGA或单片机数字电路部分,另一半是DAC和相关放大器的模拟电路部分。各种电压值的电源较多,遇到数模双方电路都要用到的电压值的电源,是否可以用共同的电源,在布线和磁珠布置上有什么技巧?

[答] 一般不建议这样使用.这样使用会比较复杂,也很难调试。

14、[问] 您好,请问在进行高速多层PCB设计时,关于电阻电容等器件的封装的选择的,主要依据是什么?常用那些封装,能否举几个例子。

[答] 0402是手机常用;0603是一般高速信号的模块常用;依据是封装越小寄生参数越小,当然不同厂家的相同封装在高频性能上有很大差异。建议你在关键的位置使用高频专用元件。

15、[问] 一般在设计中双面板是先走信号线还是先走地线?

[答] 这个要综合考虑.在首先考虑布局的情况下,考虑走线。

16、[问] 在进行高速多层PCB设计时,最应该注意的问题是什么?能否做详细说明问题的解决方案。

[答] 最应该注意的是你的层的设计,就是信号线、电源线、地、控制线这些你是如何划分在每个层的。一般的原则是模拟信号和模拟信号地至少要保证单独的一层。电源也建议用单独一层。

17、[问] 请问具体何时用2层板,4层板,6层板在技术上有没有严格的限制?(除去体积原因)是以CPU的频率为准还是其和外部器件数据交互的频率为准?

[答] 采用多层板首先可以提供完整的地平面,另外可以提供更多的信号层,方便走线。对于CPU要去控制外部存储器件的应用,应以交互的频率为考虑,如果频率较高,完整的地平面是一定要保证的,此外信号线最好要保持等长。

18、[问] PCB布线对模拟信号传输的影响如何分析,如何区分信号传输过程中引入的噪声是布线导致还是运放器件导致。

[答] 这个很难区分,只能通过PCB布线来尽量减低布线引入额外噪声。

19、[问] 最近我学习PCB的设计,对高速多层PCB来说,电源线、地线和信号线的线宽设置为多少是合适的,常用设置是怎样的,能举例说明吗?例如工作频率在300Mhz的时候该怎么设置?

[答] 300MHz的信号一定要做阻抗仿真计算出线宽和线和地的距离;电源线需要根据电流的大小决定线宽 地在混合信号PCB时候一般就不用“线”了,而是用整个平面,这样才能保证回路电阻最小,并且信号线下面有一个完整的平面。

20、[问] 请问怎样的布局才能达到最好的散热效果?

[答] PCB中热量的来源主要有三个方面:

(1)电子元器件的发热;

(2)P c B本身的发热;

(3)其它部分传来的热。

在这三个热源中,元器件的发热量最大,是主要热源,其次是PCB板产生的热,外部传入的热量取决于系统的总体热设计,暂时不做考虑。那么热设计的目的是采取适当的措施和方法降低元器件的温度和PCB板的温度,使系统在合适的温度下正常工作。主要是通过减小发热,和加快散热来实现。

21、[问] 可否解释下线宽和与之匹配的过孔的大小比例关系?

[答] 这个问题很好,很难说有一个简单的比例关系,因为他两的模拟不一样。一个是面传输一个是环状传输。您可以在网上找一个过孔的阻抗计算软件,然后保持过孔的阻抗和传输线的阻抗一致就行。

22、[问] 在一块普通的有一MCU控制的PCB电路板中,但没大电流高速信号等要求不是很高,那么在PCB的四周最外的边沿是否铺一层地线把整个电路板包起来会比较好?

[答] 一般来讲,就铺一个完整的地就可以了。

23、[问] 1、我知道AD转换芯片下面要做模拟地和数字地的单点连接,但如果板上有多个AD转换芯片的情况下怎么处理呢?

2、多层电路板中,多路开关(multiplexer)切换模拟量采样时,需要像AD转换芯片那样把模拟部分和数字部分分开吗?

[答] 1、几个ADC尽量放在一起,模拟地数字地在ADC下方单点连接;

2、取决于MUX与ADC的切换速度,一般ADC的速度会高于MUX,所以建议放在ADC下方。当然,保险起见,可以在MUX下方也放一个磁珠的封装,调试时视具体情况来选择在哪进行单点连接。

24、[问] 在常规的网络电路设计中,有的采用把几个地连在一起,又这样的用法吗?为什么?谢谢!

[答] 不是很清楚您的问题。对于混合系统肯定会有几种类型的地,最终是会在一点将其连接一起,这样做的目的是等电势。大家需要一个共同的地电平做参考。

25、[问] PCB中的模拟部分和数字部分、模拟地和数字地如何有效处理,多谢!

[答] 模拟电路和数字电路要分开区域放置,使得模拟电路的回流在模拟电路区域,数字的在数字区域内,这样数字就不会影响到模拟。模拟地和数字地处理的出发点是类似的,不能让数字信号的回流流到模拟地上去。

26、[问] 模拟电路和数字电路在PCB板设计时,对地线的设计有哪些不同?需要注意哪些问题?

[答] 模拟电路对地的主要要求是,完整、回路小、阻抗匹配。数字信号如果低频没有特别要求;如果速度高,也需要考虑阻抗匹配和地完整。

27、[问] 去耦电容一般有两个,0.1和10的,如果面积比较紧张的情况话,如何放置两个电容,哪个放置背面好些?

[答] 要根据具体的应用和针对什么芯片来设计。

28、[问] 请问老师,射频电路中,经常会出现IQ两路信号,请问这两根线的长度是否需要一样?

[答] 在射频电路里尽量使用一样的。

29、[问] 高频信号电路的设计与普通电路设计有什么不同吗?能以走线设计为例简单说明一下吗?

[答] 高频电路设计要考虑很多参数的影响,在高频信号下,很多普通电路可以忽略的参数不能忽略,因此可能要考虑到传输线效应 。

30、[问] 高速PCB,布线过程中过孔的避让如何处理,有什么好的建议?

[答] 高速PCB,最好少打过孔,通过增加信号层来解决需要增加过孔的需求。

31、[问] PCB板设计中电源走线的粗细如何选取?有什么规则吗?

[答] 可以参考:0.15×线宽(mm)=A,也需要考虑铜厚。

32、[问] 数字电路和模拟电路在同一块多层板上时,模拟地和数字地要不要排到不同的层上?

[答] 不需要这样做,但模拟电路和数字电路要分开放置。

33、[问] 一般数字信号传输时最多几个过孔比较合适?(120Mhz以下的信号)

[答]最好不要超过两个过孔。

34、[问] 在即有模拟电路又有数字电路的电路中,PCB板设计时如何避免互相干扰问题?

[答] 模拟电路如果匹配合理辐射很小,一般是被干扰。干扰源来自器件、电源、空间和PCB;数字电路由于频率分量很多,所以肯定是干扰源。解决方法一般是,合理器件的布局、电源退偶、PCB分层,如果干扰特点大或者模拟部分非常敏感,可以考虑用屏蔽罩 。

35、[问] 对于高速线路板,到处都可能存在寄生参数,面对这些寄生参数,我们是精确各种参数然后再来消除,还是采用经验方法来解决?应该如何平衡这种效率与性能的问题?

[答] 一般来说要分析寄生参数对于电路性能的影响.如果影响不能忽略,就一定要考虑解决和消除。

36、[问] 多层板布局时要注意哪些事项?

[答] 多层板布局时,因为电源和地层在内层,要注意不要有悬浮的地平面或电源平面,另外要确保打到地上的过孔确实连到了地平面上,最后是要为一些重要的信号加一些测试点,方便调试的时候进行测量。

37、[问] 如何避免高速信號的crosstalk?

[答] 可以让信号线离的远一些,避免走平行线,通过铺地或加保护来起到屏蔽作用,等等。

38、[问] 请问在多层板设计中经常会用到电源平面,可是在双层板中需要设计电源平面吗?

[答] 很难,因为你各种信号线在双层布局已经差不多了。

39、[问] PCB板的厚度对电路有什么影响吗?一般是如何选取的?

[答] 厚度在作阻抗匹配时比较重要,PCB厂商会询问阻抗匹配是在板厚为多少时进行计算的,PCB厂商会根据你的要求进行制作。

40、[问] 地平面可以使信号最小回路,但是也会和信号线产生寄生电容,这个应该怎么取舍?

[答] 要看寄生电容对信号是否有不可忽略的影响.如果不可忽略,那就要重新考虑。

41、[问] LDO输出当做数字电源还是模拟电源意思是数字跟模拟哪个先接电源输出好?

[答] 如果想用一个LDO来为数字和模拟提供电源,建议先接模拟电源,模拟电源经过LC滤波后,为数字电源。

42、[问] 请问应该在模拟Vcc和数字Vcc之间用磁珠,还是应该在模拟地和数字地之间用磁珠呢?

[答] 模拟VCC经过LC滤波后得到数字VCC,模拟地和数字地间用磁珠。

43、[问] LVDS等差分信号线如何布线?

[答] 一般需要注意:所有布线包括周围的器件摆放、地平面都需要对称。

44、[问] 一个好的PCB设计,需要做到自身尽量少的向外发射电磁辐射,还要防止外来的电磁辐射对自身的干扰,请问防止外来的电磁干扰,电路需要采取哪些措施呢?

[答] 最好的方法是屏蔽,阻止外部干扰进入。电路上,比如有INA时,需要在INA前加RFI滤波器滤除RF干扰。

45、[问] 采用高时钟频率的快速集成电路芯片电路,在PCB板设计时如何来解决传输线效应的问题?

[答] 这个快速集成电路芯片是什么芯片?如果是数字芯片,一般不用考虑.如果是模拟芯片,要看传输线效应是否大到影响芯片的性能 。

46、[问]在一个多层的PCB设计中,是否还需要覆铜呢?如果覆铜的话应该将其连接到哪一层?

[答] 如果内部有完整的地平面和电源平面,则顶层和底层可以不敷铜。

47、[问] 在高速多层PCB设计时,进行阻抗仿真一般怎么进行,利用什么软件?有什么要特别注意的问题吗?

[答] 你可以采用Multisim软件来仿真电阻电容效应。

48、[问] 有些器件的引脚较细,但是PCB板上走线较粗,连接后会不会造成阻抗不匹配的问题?如果有该如何解决?

[答] 要看是什么器件.而且器件的阻抗一般在数据手册上给出,一般和引脚粗细关系不大。

49、[问] 差分线一般都需要等长如果实在在LAYOUT中有困难实现,是否有其他补救措施?

[答] 可以通过走蛇形线来解决等长的问题,现在大多数的PCB软件都可以自动走等长线,很方便。

50、[问] 在用万用表测量芯片的模拟地与数字地接口的时候是导通的,这样模拟地域数字地不就是多点连接了吗?

[答] 芯片内部的地管脚都是连接在一起的。但是在PCB板上仍然需要连接。最理想的单点接地,应该是要了解芯片内部模拟和数字部分的连接点位置,然后把PCB板上的单点连接位置也设计在芯片的模拟和数字分界点。

51、[问] 由于受到板子尺寸的限制,我的电路板采用两面贴片焊接芯片,板子上走了很多的过孔,信号线也走在附近,这样走线会对信号产生干扰吗?

[答] 如果是低速数字信号,应该问题不大。否则肯定会影响信号的质量。

52、[问] 数字线在考虑要不要做阻抗匹配时,是看信号传出至反射回来时,总时间是否超过上升沿的20%,若超过则需阻抗匹配。请问模拟线要不要阻抗匹配?怎样考虑?

[答] 低频的模拟信号是不需要匹配的,射频的模拟信号当然也要考虑匹配问题。

53、[问] 关于完整的地平面,在使用AD/DA芯片的板子上,如果层数比较多,可以提供一个完整的模拟地和一个完整的数字地;也可以在这两层地平面上都分别划分模拟地,数字地。二者孰优孰劣?

[答] 一般来讲,都会铺完整的地平面。除非是一些特殊的情况,比如板子的模拟部分和数字部分是明显分开的,可以很容易地区分开。

54、[问] 用磁珠或MECCA连接数字、模拟地时,是利用其频率特性,使数字地中高频成分不影响模拟地,同时保证二者电平相等。那么,0ohm电阻连接数字、模拟地有什么作用,有时还只用一小块铜连接,能分析一下吗?

[答] 磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显著抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。铜皮类似于0ohm电阻。)

55、[问] 如何避免布线时引入的噪声?

[答] 数字地与模拟地要单点接地,否则数字地回流会流过模拟地对模拟电路造成干扰。

56、[问] PCB如何预防PWM等突变信号对模拟信号(如运放)产生的干扰,又如何进行测试这种干扰(辐射干扰或传导干扰)的大小?除布局布线需要注意外,有无其他方法来进行抑制(除屏蔽的手段)

[答] 要从运放的几个接口入手,输入端要防止空间耦合干扰和PCB串扰(布局改善);电源需要不同容值去耦电容。测试可以用示波器的探头测试上面说的位置,判断出干扰从何而来。PWM信号如果是通过低通滤波变成直流控制电压的话,可以考虑就进做滤波,或者并联对地一个小电容,让PWM的波形变圆,减少高频分量。

57、[问] 请问,在电路板中,一个ARM或者FPGA经常会向外连接很多RAM,FLAH这样的器件,请问这些主芯片与这些存储器之间的连线需要注意什么,过孔的数目有什么限制么?数字信号中常用的过孔孔径大小是多少?过孔孔径的大小对信号的影响大么?

[答] 如果速度大于100MHz,则一根信号线上的过孔最好不要超过两个,过孔不能太小,一般,10个mil的孔径即可。

58、[问] 请问在布双面板(高频是)的时候,顶层地和底层地相连时的过孔也是越少越好吗?那么要怎么放过孔比较合理呢?

[答] 过孔少是针对信号线,如果是地的过孔,适当的多一些会减少地回路和阻抗。放的原则是就进器件。

59、[问] LVDS信号布线应该注意哪些?如何布线?

[答] 平行等长;

60、[问] 请问数据线并行布线是不是为了相互干扰?

[答] 并行走线要注意线与线的间距,防止串扰发生。

61、[问] 在一块4层板,布有一整个采集系统,有模拟放大、数字采集、MCU。布好后,如何测量此系统的输入阻抗,如何做到系统的输入阻抗和传感器匹配,如何匹配,有没有相关的设计原则?

[答] 不知道您的模拟信号的频率多高,如果不高则不需要阻抗匹配。阻抗匹配可以用一些仿真软件计算PCB的阻抗。例如AppCAD。器件的阻抗可以通过手册查询。

62、[问] 经常会看到PCB板上有很多地孔,这些地孔是越多越好吗?有什么规则吗?

[答] 不是.要尽量减少过孔的使用,在不得不使用过孔时,也要考虑减少过孔对电路的影响。

63、[问] 在多层板布线的时候难免会有跨平面的现象。我们现在的做饭是在割平面时尽量优先照顾到差分线不跨平面。但有一次以为老师的说法是单端的不能跨,差分的反倒没那么严格。请教下老师对此的看法?

[答] 单端和差分信号在跨越地平面后都得回流回去,如果回流绕很大圈才回去,一样会感应更多的干扰进来,如果差分线上的噪声一样,则会彼此抵消,所以是有一定道理的。

64、[问] 在高速多层PCB设计时,数字地和模拟地怎么区分?是根据器件的数据手册中说明的进行连接吗?

[答]高速设计不用分数字地和模拟地。

65、[问] 对PCB走线的熔断电流如何考虑??PCB走线多大电流时会熔断,和哪些因素有关?

[答] 参考0.15×线宽(mm)=A,这时最大电流。设计时候不能用熔断电流做预算。这样就是铜线的截面积。

66、[问] 请问,在信号输入输出接口和电源输入接口等方面需要做哪些保护?电源为220V输入转直流时,在实际应用时,需要采取哪些防护措施?

[答] TVS管,保险丝这些在电源上是必须的。信号的话,看情况也得加TVS管,及二极管来保护模拟电路输入出现大电压的情况。

67、[问] 见PCB板的布线折弯时有45度角和圆弧两种,有何优缺点,怎么选择?

[答] 从阻抗匹配的角度,这两种线都可以做成匹配的弯角。但是圆角可能不好加工。

68、[问] 在高频走线中如果尺寸受限,最常用的走线方法或者说合理的走线方法有那些?比如说蛇形走线,可以吗?

[答] 不好,会引入更多寄生参数。

69、[问] 请问在使用仪表放大器时关键的输入型号,我在器件层其周围还有必要覆铜吗,我在器件的底层已经覆铜了。还有仪表放大器的反馈电阻我是用直插的,引线就长了,换成贴片的电阻温漂和精度就达不到要求,请问该怎样处理?

[答] 一般仪放芯片资料会有推荐的Layout的方法及图,可以参考。保证引线短和粗是必须的。选用贴片低精度的电阻还是直插高精度的电阻哪种好,得看具体调试的结果。

70、[问] PCB软件可以自动布线,但器件的位置布局是不是得手动放置?

[答] 最好布局布线都手动完成。

71、[问] 在做PCB板制板时,PCB选材有没有什么特殊的规定或是一般如何选材?我现在在制作高频信号电路板,请问您最好选择什么材质的PCB板较好?

[答] 目前较多采用的高频电路板基材是氟糸介质基板,如聚四氟乙烯(PTFE),平时称为特氟龙,通常应用在5GHz以上。做板时跟PCB厂商说明即可。

72、[问] 我是PCB设计的初学者,我想了解下去耦电容的选型规则是什么?还有值的大小怎么计算?

[答] 一般情况,对于电源产生部分,要用10u和0.1u的电容去耦,要同时考虑高频和低频的去耦;对于其他原件一般都是用0.1u的电容在电源部分去耦。

73、[问] 一个5khz的脉冲信号在板子上走20cm长,10mil宽的走线之后,其衰减能达到多少呢?

[答] 不同的材质的PCB的寄生参数不同,可以根据你使用的寄生参数建立模型来计算。

74、[问] 在高频中走的微带线走线与地平面的距离有什么要求吗?比如说大于1mm。还是没有太大的要求,只要差不多就可以了?还是要按共面波导计算?

[答] 一定要用共面波导或者微带线的阻抗仿真计算。

75、[问] 如何布线才能尽可能地降低线间高频信号的串扰?

[答] 高频信号匹配好会减少反射,同样也会减少辐射。

76、[问] 想请问在DC-DCConvertIC,在IC下方需要连接到地平面,透过Via连接到地平面,Via孔的数量多与少影响程度为何?

[答] 一般可以根据参考设计来设计.由于电流较大,可能需要一定数量的Via。

77、[问] 阻抗匹配时,若引脚给出的阻抗值为复数,即既有阻抗部分又有电抗部分,这时阻抗匹配如何做?光考虑电阻部分吗?

[答] 考虑共轭匹配,将阻抗的虚部抵消。

78、[问] 高频中集中参数和分布参数那种比较好?要怎么选择这两种方法比较合适呢?谢谢!

[答] 分布方法,精度较高,但比较复杂;集总方式相对简化,但有一定误差。

79、[问] 双层板连接上下覆铜地的过孔分布有何要求?

[答] 一般来讲只是为了提高连通性的话,应该对分别没有太多要求。

80、[问] 如何在中频应用中,如何平衡放大器输入端的寄生电感和寄生电容?

[答] 一般来讲寄生电感和电容对中频电路的影响较小,可以忽略.只要保证不引入大的寄生电容和电感值就行了。

81、[问] 怎样能有效减少电路元件间的干扰影响,以及放大器如何布局才能最大限度的抑制纹波的引入?

[答] 减少干扰的原则是:
1、减少辐射端;
2、加强被干扰的隔离、屏蔽和退偶;
纹波减少的原则也是:
1、减少开关电源的纹波输出;
2、足够的退偶滤波;

82、[问] 6层设计时,层的分配技巧,那些走线要走中间层?

[答] 看你的设计了。原则是保证模拟信号线和模拟地有单独两层。

83、[问] 在模拟地和数字地相连时,采用的方法是否在数字地处接一个合适的磁珠到模拟地?那这个磁珠要怎么选呢?

[答] 磁珠主要是起到隔离高频噪声的作用,不同的磁珠滤波频率不同,所以要根据板上噪声的情况来选择合适的器件。

84、[问] 請问对于高于5G以上的讯号布局有何要注意的地方?
[答] 既要考虑传输线效应,又要考虑寄生效应,还有EMI的问题。

85、 [问] 电路中有高速逻辑器件时,最大布线长度为多大?

[答] 布线不怕长,就怕不对称或者有比较大的差,这样容易因为时延造成错误的逻辑。

86、[问] 在高速数字电路板中,有多个不同电压值的电源,铺电源平面时应该尽量采用多层电源平面还是在同一层电源平面上分开布置好?

[答] 可以在一个平面上多个电压,注意之间隔离开。也可以把最重要的电源单独走一层,这样保证它不受其他电源干扰。

87、[问] 在走差分线的时候由于空间限制,不能完全等距等长,请问是等距优先还是等长优先?

[答] 等长可以保证阻抗匹配,但是不等距实际上对差分匹配也有影响,需要仿真测试。

88、[问] 在PCB布局中,如何减少电磁干扰?另外哪些模块应该距离主控制芯片近一点?

[答] 对于主控制器,主要传输数字信号,所以模拟和电源部分应远离控制器;对于减小电磁干扰,需要注意匹配,去耦,布局布线,分层等问题,建议参考一些资料。

89、[问] 考虑信号完整性时,如果只知道数字芯片的频率是1GHZ,一般会估算他的上升时间是为周期的1/10,即0.1ns。有何依据吗?

[答] 这是一个一般性原则,沿的速度取决于器件输出口的速度。如果太慢会影响判决。再快了芯片工艺达不到了。

90、[问] 你好,请问ARM芯片提高电源的抗干扰,除了在电源输入端接入TVS管之外,电源输入端的输入脚要接电感比较好,还是磁珠比较好.
[答] 一般会使用磁珠。

91、[问] 你好,pcb板在线能不能仿真一下,也就是怎么验证下板子有没有问题,谢谢?
[答] 有些PCB软件可以做一些走线检查和完整性分析,例如cadence。

92、[问] 在pcb布线时有些人在信号的输入输出端串一个电阻进行端接,这个作用大吗?要如何选择这个电阻呢?那些地方需要这样做呢?谢谢!

[答] 这要看串联电阻的作用,有的是起到限流作用的,有的可能是做阻抗匹配。

93、[问] 对影响电源的高速脉冲串有什么好的抑制方案或者成比较系统的处理方法吗?

[答] 您所谓的高速脉冲串,无非就是不同频率的干扰信号,采用不同值的电容退偶。

94、[问] 高速PCB对板材有什么特殊要求没有?

[答] 高频电路对PCB材料有要求.在高频下要考虑传输线效应。

95、[问] 关于信号线的阻抗匹配,请作点介绍和作法?

[答] 频率较低场合,需要考虑信号线的宽度和电流的承载能力的关系,高频时,需要考虑匹配等长等问题。

96、[问] 高频信号线的抗干扰措施有哪些?布线时应注意哪些方面?

[答] 这个问题比较宽泛,很难一两句话说清楚。

97、[问] 为什么高速信号不用分数字和模拟地?

[答] 因为驱动器端可以调整输出相位差,PCB布局好了再调整就很难了,接收端直接输入了,无法调整。

98、[问] 关于差分线的等长补偿,您为何就直接建议在驱动器端补偿呢?能解释一下吗?EricBogatin的书中也只是给出结论,但无解释。

[答] 驱动端有些芯片有调整功能,PCB线设计好不容易改了,接受端直接输入一般都没有时延调整的功能。

99、[问] 在高频选用制板材料时,介电常数是不是越小越好呢?谢谢!

[答] 意味着寄生电容小,然而对于信号线特征阻抗的设计时对介电常数是有要求的,不能一概而论。

100、[问] 多大频率的晶振要考虑MCU与晶振间的走线方式?

[答] 晶振与MCU应尽量靠近,用最短的直线连接。

101、[问] 开关电源过来的直流电上面带有100mv左右的噪声,应该如何有效地滤除?

[答] 可以考虑加一级调制器LDO产品稳定电源,或者考虑适当的去耦电容滤除纹波。

102、[问] 模拟电源是否也可以铺平面,是否和地的作用相同?

[答] 电源当然可以铺平面。若不能铺平面,电源线要尽量粗。

103、[问] 请问专家,两层电路板的覆铜,什么时候选择两面均覆,什么时候仅选择一面覆铜呢?

[答] 如果能保证一面是全地平面的话,可以只铺一层。

104、[问] 请问在高频(1GHz以上)板的设计中,过孔的大小及过孔间距有什么要求?阻抗匹配时需要考虑到的因素有哪些?板材需要注意么?差分走线与地平面的距离有什么注意事项?

[答] 如何需要综合考虑以上指标,建议做整体的电路仿真和调试,寄生效应会影响仿真效果,需要进行反复验证和尝试。

来源:EDA365电子论坛

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PCB的插接件连接方式

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一块PCB作为整机的一个组成部分,一般不能构成一个电子产品,必然存在对外连接的问题。如PCB之间、PCB与板外元器件、PCB与设备面板之间,都需要电气连接。选用可靠性、工艺性与经济性最佳配合的连接,是PCB设计的重要内容之一。今天讨论PCB的插接件连接方式。

湿式制程与PCB表面处理

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对板面进行清洁前处理而磨刷铜面所用到的各种物料,如聚合物不织布,或不织布掺加金刚砂,或其砂料之各型免材,以及浮石粉(Pumice Slurry)等均称之为 Abrasives 。不过这种掺和包夹砂质的刷材,其粉体经常会着床在铜面上,进而造成后续光阻层或电镀层之附着力与焊锡性问题。

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