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只因为把高速PCB旋转了一下,结果地覆天翻……

助工
2020-01-17 15:56:15    评分

一博科技自媒体高速先生原创文|王辉东

序:
如果你爱一个人,请让他做高速PCB;如果你恨一个人,也请他做高速PCB。

刚开始我也很郁闷,PCB设计完全按照客户的要求,并且内部层层审核严格把关,我们把能够想到的问题都排查了一遍,我们配合着客户查了一天又一天,但是依然没有找到板子不良的真正原因。直到有一天,客户要到了工厂的工作稿,当他们打开工作稿,看到里面的生产图形时,差点惊掉下巴,因为他们发现了问题的所在。PCB的设计是没有问题的,但是……

时光飞逝,光阴似箭。即将过去的一年,就像自己抽的那一根根香烟、瞬间就剩下烟蒂,只留下满层的回忆;也像我们握在手中的细沙,缓缓流下,刹那只剩芳华。

在线路板行业有一句话叫做:“节前发疯,节后放松。”这是这个行业最真实的写照。春节就要到了,年会就要开了,但大家手中的设计项目却越做越多,个个是加急,十万火急。

林如烟在元旦前接了一款高速PCB设计项目,要赶在公司年会前投板。她加班加点,昼夜急赶。这不公司下午就要开年会了,她还在做投板前的最后检查。DRC、反焊盘、叠层阻抗加背钻,全都小心翼翼的看了个遍,按照客户的要求,还把板子做了个10度旋转,完美,投板。

大师兄,收到如烟的板子,瞪大眼睛,仔细查看。边看边不住的点头夸赞,如烟,这板子设计的不错,有大师风范,很完美,能赶上年会看节目、吃饭、中大奖。

大师兄夸得林如烟很开心,她笑的山花烂漫,多日来的劳累,一扫而光,云消雾散。白净的脸上一抹红霞飞起,着实好看。

突然大师兄停下手中的活儿,说如烟这个拼板要加个工艺边,把板子嵌在中间,保证客户收到板子的时候,是一个完整的长方形。

“为什么要加工艺边呢,工厂制作的时候,应该会加吧。”旁边的赵理工伸长脖子说道,林如烟也是瞪着水汪汪的大眼睛,看着大师兄,眼睛里写满了疑惑。

大师兄沉默了一下,还是给你们讲一个我的故事吧,他的思绪一下子飘到遥远的从前。

那个时候大师兄还在设计线路板,那个时候他也接了一个高速板,也是按照客户的要求将板子做个10度旋转,历史总是有惊人的相似。

板子为什么要做10度旋转呢。这个可是小孩没娘,说起来话长。

归根结底都是为了避免玻纤效应。

PCB常用的原材料是FR4覆铜板,它通常是由玻纤布加树脂,外面贴着两张铜箔组成,记得以前高速先生有过一篇文章叫做《PCB的筋骨皮》,里面讲解的很详细。

这个玻纤布的介电常数约为6.7,树脂的介电常数约为3.2,这就会导致板材的介电常数是不均匀的。走在玻纤的上的信号线感受到的介电常数比较大,而走在窗口上的走线感受到的介电常数比较小。因为介电常数越高信号传播速度越慢,介电常数越低信号传播速度越快,差分线由于介电常数的差异,导致NP之间等长不等时,这就是玻纤效应。

如下图设计的差分走线,一根走在玻纤上,一根走在开窗上。这个玻纤效应的影响还是很明显。



PCB低速的时候,我们可以忽略掉板材时间的膨胀和尺寸的收缩,但是高速的时候就一定不能。玻纤效应对信号影响体现在阻抗波动、差分玻纤效应两个方面;不同规格玻纤布玻纤束宽度、厚度、缝隙不同,引起的阻抗波动和玻纤效应不同。

大家为了规避这个玻纤效应,想了很多办法,比如改良我们的玻纤布种,于是有了开纤布和扁平布。如下图所示:




当玻纤的开窗越小,信号线走在窗口上的部分就更小,玻纤效应的影响就更小。



但是改良布种成本比较高,并且工厂加工也会有一定的问题。于是大家想到了在设计方面改善,比如PCB设计图形旋转是解决玻纤效应最直接有效的方法,将板子旋转角度5-10度。



PCB图形旋转对玻纤效应的改善。



大师兄讲完玻纤效应,端起水杯喝了一口水,然后说道当我把板子旋转以后,经公司内部审核无误后,很快交给客户,因为客户要着急投给他自己的PCB工厂去制板。

“后来呢?”林如烟和赵理工齐声问道。

“哎“大师兄叹了一口气,停顿一下接着说道。

“后来客户的板子没有跑起来。”

“为啥呢”这两个活宝又齐声问道。

“刚开始我也很郁闷,PCB设计完全按照客户的要求,并且内部层层审核严格把关,我们把能够想到的问题都排查了一遍,我们配合着客户查了一天又一天,但是依然没有找到板子不良的真正原因。直到有一天,客户要到了工厂的工作稿,当他们打开工作稿,看到里面的生产图形时,差点惊掉下巴,因为他们发现了问题的所在。PCB的设计是没有问题的,但是……”

“大师兄,啥问题呀?”如烟小声问道。

“在客户的工作稿里面,工厂将所有做过10度旋转的板子又全部旋转成正常板子了。”

后来客户找他们PCB工厂调查此事,话说工厂有一个CAM工程师叫牛震天,他做板十几年,号称阅板无数。

这个牛震天接到客户的GERBER文件,打开一看,就惊呼道,这是谁设计的板子,设计工程师也太LOW了点吧,方方正正的板子,还做个旋转,这多浪费材料的利用率,土豪也不能这样干,老夫做板十几年,从来没有见过这种异常,我要给它旋转回去,我要给客户省一笔材料费,我要让客户乐上天。说完他双手充满真气,上下翻飞,电光火石间,就将板子旋回原形,开始了后面的工程制作,直到板子上线。

牛震天讲得确实有一些道理,板子旋转回去以后,板材的利用率会上升很多,但工厂只考虑了成本,却没有考虑玻纤效应对信号的影响。



后来我们为了防止做了旋转角度的高速板子,再被工厂的CAM工程师旋转回去,我们决定将所有旋转后的板子上都加个工艺边,这样我们收到的板子,就是外形方方正正,旋转的板子嵌在正中间。



大师兄说只要想起这一生中最后悔的事,梅花便落满了南山,要注意给旋转后的PCB加个工艺边。如烟你知道怎么做了吧。

林如烟闻听此言,默默回到了座位上,去给板子加上工艺边了。

公司年会的现场发来通知,要大家赶紧去会场,年会马上要开始了,赵理工拉起了林如烟,在绚烂的晚霞里向年会现场急赶。





关键词: 高速PCB     玻纤     PCB设计    

菜鸟
2020-01-17 21:44:24    评分
2楼

稍微有点差错整个过程都会出错吧啊


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