只因為把高速PCB旋轉了一下,結果地覆天翻……

來源:一博自媒體 時間:2020-1-13 類別:微信自媒體

公眾號 | 高速先生
作者 | 王輝東 (一博科技高速先生團隊隊員)

時光飛逝,光陰似箭。即將過去的一年,就像自己抽的那一根根香煙、瞬間就剩下煙蒂,只留下滿層的回憶;也像我們握在手中的細沙,緩緩流下,剎那只剩芳華。

在線路板行業有一句話叫做:“節前發瘋,節后放松?!边@是這個行業最真實的寫照。春節就要到了,年會就要開了,但大家手中的設計項目卻越做越多,個個是加急,十萬火急。

林如煙在元旦前接了一款高速PCB設計項目,要趕在公司年會前投板。她加班加點,晝夜急趕。這不公司下午就要開年會了,她還在做投板前的最后檢查。DRC、反焊盤、疊層阻抗加背鉆,全都小心翼翼的看了個遍,按照客戶的要求,還把板子做了個10度旋轉,完美,投板。

大師兄,收到如煙的板子,瞪大眼睛,仔細查看。邊看邊不住的點頭夸贊,如煙,這板子設計的不錯,有大師風范,很完美,能趕上年會看節目、吃飯、中大獎。

大師兄夸得林如煙很開心,她笑的山花爛漫,多日來的勞累,一掃而光,云消霧散。白凈的臉上一抹紅霞飛起,著實好看。

突然大師兄停下手中的活兒,說如煙這個拼板要加個工藝邊,把板子嵌在中間,保證客戶收到板子的時候,是一個的長方形。

“為什么要加工藝邊呢,工廠制作的時候,應該會加吧?!迸赃叺内w理工伸長脖子說道,林如煙也是瞪著水汪汪的大眼睛,看著大師兄,眼睛里寫滿了疑惑。

大師兄沉默了一下,還是給你們講一個我的故事吧,他的思緒一下子飄到遙遠的從前。

那個時候大師兄還在設計線路板,那個時候他也接了一個高速板,也是按照客戶的要求將板子做個10度旋轉,歷史總是有驚人的相似。

板子為什么要做10度旋轉呢。這個可是小孩沒娘,說起來話長。

歸根結底都是為了避免玻纖效應。

PCB常用的原材料是FR4覆銅板,它通常是由玻纖布加樹脂,外面貼著兩張銅箔組成,記得以前高速先生有過一篇文章叫做《PCB的筋骨皮》,里面講解的很詳細。

這個玻纖布的介電常數約為6.7,樹脂的介電常數約為3.2,這就導致板材的介電常數是不均勻的。走在玻纖的上的信號線感受到的介電常數比較大,而走在窗口上的走線感受到的介電常數比較小。因為介電常數越高信號傳播速度越慢,介電常數越低信號傳播速度越快,差分線由于介電常數的差異,導致NP之間等長不等時,這就是玻纖效應。

如下圖設計的差分走線,一根走在玻纖上,一根走在開窗上。這個玻纖效應的影響還是很明顯。

PCB低速的時候,我們可以忽略掉板材時間的膨脹和尺寸的收縮,但是高速的時候就一定不能。玻纖效應對信號影響體現在阻抗波動、差分玻纖效應兩個方面;不同規格玻纖布玻纖束寬度、厚度、縫隙不同,引起的阻抗波動和玻纖效應不同。

大家為了規避這個玻纖效應,想了很多辦法,比如改良我們的玻纖布種,于是有了開纖布和扁平布。如下圖所示:
當玻纖的開窗越小,信號線走在窗口上的部分就更小,玻纖效應的影響就更小。
但是改良布種成本比較高,并且工廠加工也會有一定的問題。于是大家想到了在設計方面改善,比如PCB設計圖形旋轉是解決玻纖效應最直接有效的方法,將板子旋轉角度5-10度。
PCB圖形旋轉對玻纖效應的改善。
大師兄講完玻纖效應,端起水杯喝了一口水,然后說道當我把板子旋轉以后,經公司內部審核無誤后,很快交給客戶,因為客戶要著急投給他自己的PCB工廠去制板。

“后來呢?”林如煙和趙理工齊聲問道。

“哎“大師兄嘆了一口氣,停頓一下接著說道。

“后來客戶的板子沒有跑起來?!?br />
“為啥呢”這兩個活寶又齊聲問道。

“剛開始我也很郁悶,PCB設計完全按照客戶的要求,并且內部層層審核嚴格把關,我們把能夠想到的問題都排查了一遍,我們配合著客戶查了一天又一天,但是依然沒有找到板子不良的真正原因。直到有一天,客戶要到了工廠的工作稿,當他們打開工作稿,看到里面的生產圖形時,差點驚掉下巴,因為他們發現了問題的所在。PCB的設計是沒有問題的,但是……”

“大師兄,啥問題呀?”如煙小聲問道。

“在客戶的工作稿里面,工廠將所有做過10度旋轉的板子又全部旋轉成正常板子了?!?br />
后來客戶找他們PCB工廠調查此事,話說工廠有一個CAM工程師叫牛震天,他做板十幾年,號稱閱板無數。

這個牛震天接到客戶的GERBER文件,打開一看,就驚呼道,這是誰設計的板子,設計工程師也太LOW了點吧,方方正正的板子,還做個旋轉,這多浪費材料的利用率,土豪也不能這樣干,老夫做板十幾年,從來沒有見過這種異常,我要給它旋轉回去,我要給客戶省一筆材料費,我要讓客戶樂上天。說完他雙手充滿真氣,上下翻飛,電光火石間,就將板子旋回原形,開始了后面的工程制作,直到板子上線。

牛震天講得確實有一些道理,板子旋轉回去以后,板材的利用率會上升很多,但工廠只考慮了成本,卻沒有考慮玻纖效應對信號的影響。
后來我們為了防止做了旋轉角度的高速板子,再被工廠的CAM工程師旋轉回去,我們決定將所有旋轉后的板子上都加個工藝邊,這樣我們收到的板子,就是外形方方正正,旋轉的板子嵌在正中間。
大師兄說只要想起這一生中最后悔的事,梅花便落滿了南山,要注意給旋轉后的PCB加個工藝邊。如煙你知道怎么做了吧。

林如煙聞聽此言,默默回到了座位上,去給板子加上工藝了。

公司年會的現場發來通知,要大家趕緊去會場,年會馬上要開始了,趙理工拉起了林如煙,在絢爛的晚霞里向年會現場急趕。

又是一年新年到,鑼鼓喧天慶豐年。

凡是過往,皆為序章。
凡是未來,皆可期待。
只爭朝夕,不負韶華。
唯有匠心,不負光陰。


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