PCB

对于一个新设计的电路板,调试起来往往会遇到一些困难,特别是当板比较大、元件比较多时,往往无从下手。但如果掌握好一套合理的调试方法,调试起来将会事半功倍。

PCB板调试步骤

对于刚拿回来的新PCB板,我们首先要大概观察一下,板上是否存在问题,例如是否有明显的裂痕,有无短路、开路等现象。如果有必要的话,可以检查一下电源跟地线之间的电阻是否足够大。

然后就是安装元件了。相互独立的模块,如果您没有把握保证它们工作正常时,最好不要全部都装上,而是一部分一部分的装上(对于比较小的电路,可以一次全部装上),这样容易确定故障范围,免得到时遇到问题时,无从下手。

一般来说,可以把电源部分先装好,然后就上电检测电源输出电压是否正常。如果在上电时您没有太大的把握(即使有很大的把握,也建议您加上一个保险丝,以防万一),可考虑使用带限流功能的可调稳压电源。

先预设好过流保护电流,然后将稳压电电源的电压值慢慢往上调,并监测输入电流、输入电压以及输出电压。如果往上调的过程中,没有出现过流保护等问题,且输出电压也达到了正常,则说明电源部分OK。反之,则要断开电源,寻找故障点,并重复上述步骤,直到电源正常为止。

接下来逐渐安装其它模块,每安装好一个模块,就上电测试一下,上电时也是按照上面的步骤,以避免因为设计错误或/和安装错误而导致过流而烧坏元件。

寻找故障PCB板的办法

1、测量电压法寻找故障PCB板
首先要确认的是各芯片电源引脚的电压是否正常,其次检查各种参考电压是否正常,另外还有各点的工作电压是否正常等。例如,一般的硅三极管导通时,BE结电压在0.7V左右,而CE结电压则在0.3V左右或者更小。如果一个三极管的BE结电压大于0.7V(特殊三极管除外,例如达林顿管等),可能就是BE结就开路。

2、信号注入法寻找故障PCB板
将信号源加至输入端,然后依次往后测量各点的波形,看是否正常,以找到故障点。有时我们也会用更简单的办法,例如用手握一个镊子,去碰触各级的输入端,看输出端是否有反应,这在音频、视频等放大电路中常使用(但要注意,热底板的电路或者电压高的电路,不能使用此法,否则可能会导致触电)。如果碰前一级没有反应,而碰后一级有反应,则说明问题出在前一级,应重点检查。

3、其他寻找故障PCB板的方法
还有很多其它的寻找故障点的方法,例如看、听、闻、摸等。
“看”就是看元件有无明显的机械损坏,例如破裂、烧黑、变形等;
“听”就是听工作声音是否正常,例如一些不该响的东西在响,该响的地方不响或者声音不正常等;
“闻”就是检查是否有异味,例如烧焦的味道、电容电解液的味道等,对于一个有经验的电子维修人员来说,对这些气味是很敏感的;
“摸”就是用手去试探器件的温度是否正常,例如太热,或者太凉。

一些功率器件,工作起来时会发热,如果摸上去是凉的,则基本上可以判断它没有工作起来。但如果不该热的地方热了或者该热的地方太热了,那也是不行的。一般的功率三极管、稳压芯片等,工作在70度以下是完全没问题的。70度大概是怎样的一个概念呢?如果你将手压上去,可以坚持左右,就说明温度大概在70度以下(注意要先试探性的去摸,千万别把手烫伤了)。

来源:志博PCB

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PCB设计:降低噪声与电磁干扰的24个窍门

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电子设备的灵敏度越来越高,这要求设备的抗干扰能力也越来越强,因此PCB设计也变得更加困难,如何提高PCB的抗干扰能力成为众多工程师们关注的重点问题之一。本文将介绍PCB设计中降低噪声与电磁干扰的一些小窍门。

基板式PCB技术到底有何好处?

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在智能手机日益轻薄化的大势之下,手机内部空间也越来越小,手机内部各元器件对于内部空间的争夺也越来越激烈。相对而言,通过缩小电池容量,来给其他手机元器件提供空间的做法比较常见,因此手机内部留给电池的空间也在不断缩小,但随之而来的续航问题也成为了手机厂商的一大烦恼。

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。

屏蔽罩位置及大小,形状,一般由硬件工程师来确定,画出一定的形状,然后由结构设计来画出屏蔽罩的详细的立体结构调整图。

屏蔽罩的焊盘宽度一般取0.6mm----0.8mm

屏蔽罩的焊盘长度一般取3---5mm,一般取5mm左右,不然太零散了

屏蔽罩的焊盘间距一般取1mm

注意,屏蔽罩的焊接脚,就是长城脚,长度可以和焊盘一般长,这里要求不高。

硬件工程师按以上方法操作,那么他就会按照元件焊盘离屏蔽罩的焊盘间隙保持在0.3mm以上,往里面塞元件。

算屏蔽罩的高度时候,按最高的元件的最大公差画出元件高度就可以了,不必要留锡膏的厚度尺寸。因为钢网厚度也就才0.1mm,不贴元件,锡膏也就是0.1mm高,而贴元件后,元件还要陷到锡膏里面去呢。再说,元件的高度,基本上都按其下差做的。然后根据最高元件的顶面到屏蔽罩内表面间隙取0.2mm,这样算出屏蔽罩的高度就可以了。

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

(1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。

(2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。

(3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

1、盖子材料可以选用ZSNH锌锡镍合金(便宜),或者洋白铜(性能好易加工),或者不锈钢(不吃锡只能做盖子)。支架材料选用ZSNH锌锡镍合金或者洋白铜,以保证好的焊接性能。但现在也有客户把上下盖都用ZSNH做了。

2、ZSNH锌锡镍合金底座厚度0.2mm,盖子0.13mm。不锈钢盖板0.13mm洋白铜底座厚度 0.2mm,盖子0.13mm,单件式,两件式,材料:洋白铜,不锈钢,ZSNH锌锡镍合金

3、盖子和支架四周间隙0.05mm,z向间隙0mm,距离元器件0.4mm以上

4、展平后,冲刀区宽度留0.5mm。

5、屏蔽盖焊盘宽度0.7mm~1mm之间,太小不利于贴片,太大容易被外界干扰。屏蔽盖与屏蔽盖底部之间间隙最小要0.5mm(也要考虑支架焊盘与焊盘之间间距最小0.3mm)。

6、支架smt时浮锡高度0.1mm,盖子平整度0.1mm。屏蔽罩装配后距离上方器件或壳体间隙最小要0.2mm

7、屏蔽支架重心处要预设计直径5mm的吸盘区域。

8、屏蔽支架的四周墙体每边要有一到两个直径0.7~1mm的通孔,用于卡屏蔽盖。卡洞不能太多,否则很难拆卸可由供应商作出,我们给出位置尺寸。

9、屏蔽盖四周墙的最底面,距离PCB要有0.5mm的距离,防止屏蔽支架吃锡过多顶住屏蔽盖。

10、屏蔽盖散热孔直径1mm

11、如果屏蔽盖或者屏蔽支架有平面落差,注意落差分界处侧面切通,不然没法加工。另外平面内的落差拐角处要打直径3mm的孔,否则会撕裂

12、如果屏蔽盖或者屏蔽支架有平面落差,注意落差角度35~40度,太大的角度加工时冲裂

13、如果屏蔽盖或者屏蔽支架有平面落差,落差处支架与盖子面配合间隙不为0,应该为0.1mm

14、屏蔽支架平面切空处距离侧墙外壁要1mm以上,内部有向下折弯的话,折弯处侧墙距离外侧墙0.5mm,此时平面直接贴着侧墙切空

15、屏蔽支架切空区内角R0.5mm

16、屏蔽支架与PCB之间不是整面焊接,要采用2-1-2-1mm方式的长城脚焊接,2mm接触,1mm悬空方便爬锡。如此可以增加屏蔽盖的帖附强度。

17、a. 与SHIEDING-BOX配做。
b. 表面平面度为0.1MM以内。
c. 折弯内角为R0.1MM,未注圆角为R0.1MM。
d. 折弯角度为90°±0.5。
e. 未注公差按照图示公差等级
f. 图中带“*”尺寸为QC管控尺寸。
g. 开模前请与工程师检讨。(公差尺寸:小于20mm的尺寸控制在+-0.05mm; 大于20mm的尺寸控制在+-0.1mm;顶层平面度的控制在+-0.1mm;)

18、注意和线路板焊接的真确方向性

来源:励知科技

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工程更改(ECO)将推高设计成本,造成产品开发大量延迟,进而延迟产品上市时间。然而,通过认真思考经常发生问题的七大关键领域,可以规避大多数ECO。这七大领域是:元器件选择,存储器,湿度敏感等级(MSL),可测性设计(DFT),冷却技术,散热器以及热膨胀系数(CTE)。

元器件选择

为了规避ECO,全面通读元器件规格书很重要。PCB设计师一般都会例行检查元器件的电气和工程数据以及产品寿命和可用性。但当元器件处于市场推广的早期阶段,数据手册上可能还没有全部的关键指标。如果元器件上市才几个月,或者只能提供小批量样品,那么当前可获得的可靠性数据可能没有普遍性,或不够详细。举例来说,最终可能无法提供足够多的可靠性数据,或有关现场失效率的质量保证数据。

不要轻信规格书中写的表面文章很重要,而是要积极联系元器件供应商,尽可能多地了解元器件的特性以及如何将这些特性应用于设计。

元件需要处理的最大期望电流或电压就是一个很好的例子。如果所选的元件不能处理足够的电流或电压,那么元件很可能烧坏。

让我们看另外一个例子--栅格阵列(LGA)封装的器件。除了电气和机械约束外,你可能需要考虑推荐的助焊剂类型、允许或不允许的回流焊温度以及允许的焊点空洞等级。

目前还没有专门与LGA器件相关的空洞方面的IPC标准。目前在一些情况下,空洞等级最高为30%的LGA器件被认为是可靠的。然而一般来说,最大为25%的较低空洞等级更好,20%最好了。

在缺少空洞数据的条件下,设计工程师必须依靠他们的经验、技巧和常识,利用不会马上停产、可以从多个渠道获得、市场上容易找到的元件开展他们的设计。

在元器件选择过程中进行额外的分析和计算同样非常重要,比如计算峰值性能时的电流或电压。一个元器件可能规定了某个峰值温度和电流值时的性能指标。然而,针对特定的设计,PCB设计师必须采取行动确保他或她亲自做了这些关键的计算。

工程师不仅要负责计算单个元器件,而且要考虑该元器件与特定设计中使用的其它元器件之间的关系。举例来说,这种计算对于发热量很高的模拟元件来说尤其重要。比如有许多模拟元件放置在电路板的同一面,并且彼此挨着。这些元器件会产生相当大的功率,因而与电路板的另外一面(自然是数字器件)相比产生的热量会高很多。在这种情况下,插满了模拟器件的那一面有可能发生阻焊层剥离现象。

元器件电路的模拟部分会产生大量热量。过热可能导致阻焊层剥离,在最坏情况下,可能烧坏元器件。

设计和版图工程师需要在版图设计阶段合作开展元器件的布局,避免元器件太靠近电路板边缘,或太靠近另外的元器件,避免相互间没留出足够的空间。在计算机上很容易设计元器件布局,但如果在版图中没有精确地创建元器件封装,那么贴片机可能无法完美地将这些器件紧邻放置。

同样的原则也适用于存储器的选择。由于不断有新一代更先进的DRAM和闪存上市,PCB设计师要想始终走在技术前沿、及时准确地判断不断变化的存储器规范如何影响更新的设计是极具挑战性的一项任务。

比如DDR2代DRAM有别于今天的DDR3器件,而DDR3器件将有别于未来的DDR4DRAM。在写这篇文章时,JEDEC已经宣布发行DDR4标准--JESD79-4。

PCB设计师需要随时关注DDR4的崛起,并与OEM客户保持紧密合作,因为他们在推出下一代嵌入式系统时很可能包含DDR4DRAM。他们必须很好地掌握新的特性和功能动态,避免设计上的满足感以及因此导致的工程更改单。另外一件需要注意的事是,存储器价格会发生波动。

湿度敏感等级(MSL)

湿度敏感等级(MSL)很容易被忽视。如果OEM厂商在设计中不顾及MSL,关键的MSL规范没有得到正确对待,那么用户很可能不会考虑MSL信息,电路在现场使用时也就可能无法正常工作。当实际MSL等级是3、4或5时,这种可能性更高。在这种情况下,烘烤可能无法正确完成,湿气可能乘虚而入,最终导致工程更改单。当涉及LGA时,PCB装配公司将不得不替换PCB上的这些封装。

可测性设计

可测性设计(DFT)对于生产过程中开展PCB测试和调试来说非常重要。在将元器件布局到电路板上时,重要的是密切留意DFT探测点的布局位置,以及探针伸过去接触过孔、焊盘和其它测试点时的角度。

来源:深圳市路远自动化设备有限公司

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