PCB元件貼裝錯(cuò)誤和貼裝缺陷檢測(cè)

如果我們布置的每塊印刷電路板都有足夠的空間來分布元件并為布線、通孔和文字留出足夠的空間，那不是很好嗎？ 恐怕我們應(yīng)該敢于夢(mèng)想。 事實(shí)上，我們設(shè)計(jì)的大多數(shù)電路板都會(huì)嘗試包含盡可能多的電路和功能。 我們的工作是找到一種方法使其適合電路板，同時(shí)遵守所有適用的設(shè)計(jì)規(guī)則和約束。

由于PCB空間非常寶貴，在元件貼裝過程中會(huì)遺漏一些細(xì)微的細(xì)節(jié)，這可能會(huì)導(dǎo)致制造過程中出現(xiàn)問題，這并非聞所未聞。 有時(shí)，這些困難可能是由于我們?cè)陂_始放置組件之前所使用的組件占用空間而引起的。 讓我們仔細(xì)研究一下所有這些問題。 首先，一些更常見的問題是由不正確的引腳數(shù)據(jù)或電路板上的元件放置不正確引起的。 然后，我們將研究一些有助于增強(qiáng)PCB布局過程中PCB元件貼裝缺陷檢測(cè)能力的方法。

組件缺陷檢測(cè)從正確的 CAD 占位模型開始

許多導(dǎo)致PCB制造緩慢甚至停止的問題都是由PCB設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)中不正確的元件占用模型引起的。 許多年前，由于零件尺寸較大，設(shè)計(jì)規(guī)則不那么嚴(yán)格，設(shè)計(jì)師可以擺脫占用空間大的問題。 然而，今天，同樣缺乏對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注最終會(huì)導(dǎo)致許多問題。 以下是組件封裝未正確構(gòu)建時(shí)可能出現(xiàn)的一些問題：

間隙不足：如果元件輪廓和焊盤圖案創(chuàng)建不正確，可能會(huì)無意中導(dǎo)致電路板上相鄰元件的間隙問題。 輪廓線太小可能會(huì)導(dǎo)致沒有足夠的空間來放置相鄰零件。

• 焊點(diǎn)不良：表面貼裝焊盤的位置和尺寸不正確會(huì)導(dǎo)致焊接問題。 如果焊盤上沒有足夠的空間來放置引線，焊腳可能無法正確形成，或者如果空間太大，元件可能會(huì)“浮動(dòng)”。 通孔引腳可能難以插入太小的孔中，或者如果孔太大，則可能難以固定在焊點(diǎn)上。

• 功能問題：如果焊接到板上的焊盤形狀編號(hào)不正確，則組裝到板上的組件將無法工作。 在某些情況下，這甚至可能導(dǎo)致災(zāi)難性故障，例如火災(zāi)。

• 測(cè)試、調(diào)試和返工問題：元件或焊盤圖形之間沒有足夠的空間，測(cè)試和返工電路板的技術(shù)人員將沒有足夠的空間來完成工作。

在開始布局之前，必須在 CAD 系統(tǒng)中正確構(gòu)建這些包裝模型。 許多 PCB 設(shè)計(jì) CAD 工具都有內(nèi)置的自動(dòng)工具來幫助創(chuàng)建封裝區(qū)域，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能多地使用它們。

一旦確認(rèn)元件的封裝正確，就可以將元件放置在電路板上。 然而，如果元件放置不正確，可能會(huì)出現(xiàn)制造問題。

元件放置不正確引起的問題

盡管仍然有一些設(shè)計(jì)在放置過程中分散了元件，但大多數(shù)時(shí)候你會(huì)嘗試找到足夠的空間來放置電路板上的所有元件。 同時(shí)，還必須遵守電路的電氣性能和DFM規(guī)則，以保證電路板的可制造性。 如果不遵守這些規(guī)則，您的制造商可能會(huì)在 PCB 組裝過程中遇到以下問題：

• 違反間隙規(guī)定：將元件放置得太近可能會(huì)導(dǎo)致板上元件的自動(dòng)拾取和放置困難。 間隙不足也會(huì)損害電路板通過自動(dòng)測(cè)試的能力，并且可能給必須調(diào)試和重新處理電路板的技術(shù)人員帶來問題。

• 位置錯(cuò)誤：將元件放置在錯(cuò)誤的位置和旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致波峰焊設(shè)備出現(xiàn)問題。 較高的部件將進(jìn)入較短部件的波峰，這可能會(huì)在較小的部件上投射陰影并阻止它們完全焊接。 組件還必須正確對(duì)齊，以便其焊盤圖案焊接均勻。 板底部較高的部件也可能難以穿過波浪，需要特殊的固定裝置或隨后的手動(dòng)組裝。

• 施工問題：如果連接兩個(gè)焊盤的金屬不平衡，穿過焊料回流爐的較小的兩個(gè)引腳組件可能會(huì)受到“墓碑效應(yīng)”的影響。 金屬含量較高的焊盤會(huì)散發(fā)熱量，導(dǎo)致另一個(gè)焊盤上的焊料熔化得更快。 這種不平衡的熔化有時(shí)會(huì)將部件從未熔化的墊子上拉下來，并像墓碑一樣豎立起來。

錯(cuò)誤放置的組件可能會(huì)導(dǎo)致許多其他問題。 這些范圍從無法訪問到與其他系統(tǒng)對(duì)象（例如機(jī)架和系統(tǒng)機(jī)箱）沖突。 當(dāng)電路板仍處于布局狀態(tài)時(shí)，您可以使用一些工具來幫助您檢測(cè)這些問題。 接下來，我們將進(jìn)行檢查。

PCB元件貼裝缺陷檢測(cè)方法

為了避免違反 DFM 規(guī)則的組件出現(xiàn)問題，設(shè)計(jì)人員需要在制造電路板之前檢測(cè)布局中的這些問題。 防范這些錯(cuò)誤的第一道防線是使用 PCB 設(shè)計(jì) CAD 工具中內(nèi)置的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查系統(tǒng)。 這些檢查使用您可以在工具中設(shè)置的設(shè)計(jì)規(guī)則和約束，您可以通過設(shè)置盡可能多的規(guī)則來幫助自己。

在現(xiàn)代 PCB 設(shè)計(jì) CAD 工具中，您將能夠?yàn)橐韵聝?nèi)容設(shè)置規(guī)則和約束：

• 元件間距

• 組件類到類的間距

• 領(lǐng)域特定規(guī)則

• 絲網(wǎng)印刷、阻焊層和焊膏限制

有了這些規(guī)則和約束，您將能夠?qū)⒔M件封裝放置在電路板上，同時(shí)自動(dòng)管理可制造性的最小間距要求。 此外，大多數(shù)工具現(xiàn)在都能夠以 3D 方式查看和檢查設(shè)計(jì)。 通過導(dǎo)入主板以及其他系統(tǒng)板和機(jī)箱的機(jī)械屬性，您可以徹底檢查設(shè)計(jì)是否存在錯(cuò)誤。 這包括檢查距離其他系統(tǒng)功能太近的組件，例如開關(guān)或連接器，或確認(rèn)沒有較高的電解電容器無意中穿過系統(tǒng)外殼。

這些PCB元件貼裝缺陷檢測(cè)方法成功的關(guān)鍵是確保它們得到充分利用。

充分利用您的 PCB 設(shè)計(jì)工具

PCB元件貼裝缺陷檢測(cè)的上半部分是為了確保設(shè)計(jì)中使用的封裝結(jié)構(gòu)正確。 首先，確保使用最新信息并根據(jù)其規(guī)格認(rèn)真構(gòu)建零件。

防止元件貼裝缺陷的下一步是使用準(zhǔn)確貼裝 DRC 所需的所有信息來設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則和約束。

使用 PCB 設(shè)計(jì) CAD 工具的規(guī)則和約束有助于避免元件放置問題

這些可以針對(duì)單個(gè)零件或零件類別進(jìn)行設(shè)置，以管理設(shè)計(jì)和制造所需的貼裝間隙，從而幫助您檢測(cè) PCB 元件的貼裝缺陷。 這些值可以手動(dòng)輸入或從一組保存的規(guī)則和約束中導(dǎo)入。

---- 電路板組裝和電路板加工制造商解釋元件貼裝錯(cuò)誤和元件貼裝缺陷檢測(cè)方法。