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本帖最后由 pulbieup 于 2020-5-26 14:51 编辑 6 G1 j; u& w3 I! y
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序:
* T0 N! x; N# G5 B# ~6 D* s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。( n4 g* z% k+ V4 b8 i, S- q
! {- K+ n% e* S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……
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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。
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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。
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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。
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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。) k; S/ v; r1 x8 u% G- W$ E
; C8 ^# e4 `. c; R$ O; v1 i; Q" m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。- D. ?% M" B1 a- v" E8 Z4 h
' P$ g9 s7 g/ O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。- e$ A& D9 x# c' h# p# N7 t
]! U1 _1 w; ^ V9 x2 l“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。
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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。5 c: \; G1 {; D& G! P1 D9 I
4 w6 S( F9 H; t" c+ c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。
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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。+ ]% Q! M$ j4 @1 D
0 w* B* r, D3 }4 I归根结底都是为了避免玻纤效应。
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* ?6 K) {! s2 `9 m! ePCB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。/ I# M# G9 L( H, ^: t8 f2 F
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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。, V0 R V2 h4 S5 p5 {! G" M) W$ _) ]5 m
) P8 _. k6 z; L" E) B/ a1 e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。
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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。' f7 a' F' V6 [% m4 W, w# K; c6 V3 G! x
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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:6 o' N& W3 h1 B# a" N7 P. y* \/ I" V
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* d; u/ l7 ?/ { A% i5 `3 Y! \2 x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。. B J1 t! ~ P5 S
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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。
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+ c' Q) L/ h. P6 d9 J" s) dPCB图形旋转对玻纤效应的改善。* ]6 B2 t: V2 y3 u
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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。
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1 B% E, C- B$ O* T“后来呢?”林如烟和赵理工齐声问道。7 n, F4 L4 J; u3 c3 q. `
3 h, r0 E+ e( L& l P H“哎“大师兄叹了一口气,停顿一下接着说道。/ y+ r, I" z a. }% F* v
4 w& C; u1 K% U5 H“后来客户的板子没有跑起来。”
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) F! ]2 U; B6 I: h“为啥呢”这两个活宝又齐声问道。9 Q e1 Z- n0 `5 y7 W5 E
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“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……”
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\, N% y3 f' s“大师兄,啥问题呀?”如烟小声问道。
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“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。”2 a: v! V# P3 r/ d
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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。
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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。/ t8 T, y+ O. U% i2 y! k6 v$ o* P+ v( Y! W
4 u6 \9 @" a) S9 ?3 P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。8 `' o1 |, _- K% Y/ d$ o6 `* q
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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。3 @7 Q- V8 c* o. ?8 I# u# j* ]
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, c/ }8 q& [8 N! Y1 n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。
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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。
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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。
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