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小问题大不良,细节不注意全局出问题

来源:一博自媒体 时间:2019-5-6 类别:微信自媒体

作者:王辉东 一博科技高速先生团队队员

风未起,云没动,赵理工的心中却是风起云涌。

“嘀嗒”这已是手机微信第五次响起,工作中的赵理工匆忙中拿起手机点开微信,看到是在B设计公司上班的发小张扬发来的信息:

“赵,今天真倒霉,上次给客户设计的板子,制作100片,贴装完成,测试后有30多片地电短路,我这么优秀的设计,怎么会有这么多短路……”

赵理工信息没有看完,心中就有无名的怒火在窜动,他和张扬虽然不在一个公司上班,但是发小的设计能力他还是很清楚的,除了细节有点毛躁外,那技术还真不是盖的。这是什么焊接厂,贴装水平真心说不过去,怎么能做成这样子呢。

赵理工真心替张扬打抱不平,是时候让他们提供8D报告了,是时候让他们清醒一下了。

 当初看着如烟哭的梨花带雨,赵理工突然想到了设计部女博士曾经说过的话语,偷偷的用微信发到如烟的手机。

看着你哭的稀里哗啦,
我没敢讲话,
我们都一样,
撑着这不容易的缝隙,
活在这不容易的年纪,

如烟,
忘记已有的痛苦,
记住本有的快乐,
活回我们自己,
做不一样的PCB.
请不要啜泣,

若你流泪,湿得是你的脸伤的是我的心。
相信榜样的力量,我来做设计,咱们一起看看什么是奇迹。
 赵理工确实很牛气,这几天正在设计一个PCB。

明天他就要投板了,等着见证奇迹,带着如烟一起宵夜,一起笑语……

晚上的时候,张扬回复微信说工厂的8D报告收到了,短路问题80%的起因是自己,内容回复简单概括如下:

因原PCB设计中有多处空接线,在PCB 加工过程中出因磨刷等因素导致空接线弯曲变形,伸到阻焊净空区,在焊接时出现连锡导致短路。

“啥,兜兜转转,又回到了起点,明明是焊接短路,怎么最后又是设计导致的不良,空接线是个什么鬼”赵理工心里嘀咕道。

不能让问题过夜,走,找大师兄去。

1. 什么是空接线
也叫断线头,或stub trace, 是PCB板layout布线过程中产生的其中一端未连接任何孔或SMT pad的空接铜皮线;或PCB 生产工厂的CAM工程师在线路优化时,因为掏铜避让造成的细小空接铜皮线。

由于其一般在gerber资料中属于铜皮属性,并非线路属性,现有线路板厂使用的一些专业CAM软件无法对其进行有效识别和筛选,故在CAM制作过程中,只能靠工程师个人经验排查,特别容易漏失。

如下图所示一端与大铜皮连接的,图中绿色部分为原稿,红色部分为修改后的工作稿,黄色为两者重合部分。

 
还有一种是两端都不与大铜面连接,孤立的铜皮。如下图:
 
危害:
1.形成天线效应,容易出现信号完整性的问题。
2.造成短路(本次主要介绍的部分)
形成原因如下图所示:
 
下面为正常和异常的比对图片。
 
形成过程如下:

1、 工厂CAM制作时通常不会对大铜面做蚀刻补偿,那么在线路蚀刻工序,化学药水不但会向下蚀刻线路,同时也会对周围铜皮和线路进行侧蚀,所以蚀刻后没有做补偿的空接线会变细。

2、 印刷阻焊前,通常为了增加油墨的附着力,会对铜面对行磨刷粗化,那么在蚀刻过程中变细了的空接线,在此工序中有可能因磨刷而导致变形弯曲。

3、 还有一种情况是板子在生产线上搬运转线时,因碰撞摩擦导致空接线弯曲。

4、 赵理工想,那电测时怎么会查不到呢。是的查不到,是真的查不到,为什么呢?

因为此时空接线虽然弯曲变形,但是它没有真正与SMD焊盘接触。它如果与SMD接触,在电测工序,就一定能查出来短路不良。

那空接线此时究竟在哪里呢,这回又要说到PCB的焊盘封装设计。

我们正常的开窗与焊盘的关系是阻焊开窗比SMD焊盘单边大2mil.,空接线它就是伸出来了那么一点点,到了这个2mil的净空区。肉眼是看不出来的,只有在高倍镜下才能看到它的影子。

PCB裸板的电测试是测不到的,那么真正的病症发作,在什么时候呢,就是我们SMD贴装回流焊后,锡膏熔化了,流动了,与空接线连锡了,短路发生了。
 
下面为正常的阻焊开窗示意图:
 
正常的一个阻焊封装建立,为了防止在阻焊工序曝光时对位的偏移,导致在显影时油墨上焊盘,通常阻焊开窗比SMD焊盘单边大2mil,整体大4mil.。
 
上图为实际板子上单边2mil的净空区。
那么后续怎么预防空接线呢?
改善方案鱼骨图如下:

 

从上图我们可以看出,除了在生产时认真管控外,造成空接线最基本的原因还是PCB原设计和工厂CAM制作的优化影响很大。对此我们设计工程师在设计时,如果空接线的铜皮宽度小于下面列表中数据,我们最好把其优化掉。

现实总是给人一棍闷击,让人没有还手之力。

要给如烟做榜样的赵理工,听着大师兄侃侃而谈,心中一惊,不禁倒吸一口冷气,自己的设计里貌似也有这种问题,幸亏在对的时间遇到对的人。

来不及告知发小张扬空接线的形成原因机理和危害,赵理工悄悄的回到座位,悄悄的去优化铜皮。

风起了,云涌了,天空飘起了雨,这是谁的伤,像极了此时赵理工的心理,刚笑完如烟,这回也差点轮到了自己。

谁的过错呢,四周静寂。

这正是:
小小一铜皮,
优化不彻底。
焊接易连锡,
最终害自己。


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