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神奇的墨菲定律---怕什么來什么的異形槽DFM案例

來源:一博自媒體     時間:2018-8-8

文:王輝東    高速先生團隊成員

大家是不是有種感覺,通常一件事,深思熟慮,覺得萬無一失,但最后事與愿違,怕啥來啥,于是就有了著名的墨菲定律。關于墨菲定律,網上給了一大堆解釋,如下:


“墨菲定律”(英文:Murphy's Law)主要內容有四個方面:
一、任何事都沒有表面看起來那么簡單;
二、所有的事都會比你預計的時間長;
三、會出錯的事總會出錯;
四、如果你擔心某種情況發生,那么它就更有可能發生。

“凡是可能出錯的事有很大幾率會出錯”,任何一個事件,只要具有大于零的機率,就不能夠假設它不會發生。凡事可能出岔子,就一定會出岔子。墨菲法則在技術界不脛而走,因為它道出了一個鐵的事實: 技術風險能夠由可能性變為突發性的事實。PCB的槽孔封裝設計也同樣如此。

不過老外對于這樣一個問題描述也太復雜了,我們中國早在幾千年就有了一個中國版的墨菲定律,用我們老祖宗的一句話總結就是“怕處有鬼,癢處有虱”,言簡意賅。下面幾個關于槽孔的失效案例,就是對老祖宗真理最好的詮釋。 

前幾天某客戶在外面做了一批小量產的PCB裸板,在我司PCBA工廠做焊接裝配。前面回流焊非常順利,但是到波峰焊接的時候,就出現了異常情況。什么異常情況呢,還是先來上圖吧。因為板上有一個橢圓形引腳插裝的電源座子,客戶想要的結果是這樣的,請看大屏幕。

 
但是理想和現實總會有差距的,如果要給這個差距一個數據的話,我會說是一萬里,因為它做成了下面的樣子,器件肥胖的身軀,無法穿過這個小小的縫隙,在黑暗中沉沉死去……
 
我們在哀悼板子的同時,是不是有一種萬箭穿心的感覺,滿目憂傷,任淚流淌。但我們同時還在思考為什么會是這樣呢?
 
下面請看客戶和工廠認真溝通以后,從案發現場發回來的報告,客戶PCB設計時有一個電源座子,橢圓形引腳,需要通過槽孔來焊接,加大其載流和焊接的牢固性??蛻舴庋b工程師設計槽孔時,在槽孔的中心位置先放一個圓孔,起標識作用,然后想到此處要用槽孔焊接,萬一工廠在制作時遺漏槽孔了怎么辦,突然腦中靈光一現,在孔圖層又用線條畫了一個槽孔的形狀,并且用箭頭指示此處為槽孔,提示工廠不要做錯,云云。但是設計工程師沒有想到的是,在EDA平臺里面所有標識都是零線寬D碼的線條,用不同顏色顯示,是非常清晰的。但是大家都知道工廠制板是用GERBER文件,且GERBER文件零線寬D碼是讀不進去。于是為了能讀入這些圖形,就要對零D碼的圖形進行填充輸出,通常是用5mil的線條去填充。

我們腦補一下,當一個身材苗條的美女,突然變胖5倍時,那一定不是豐滿,那是什么呢,那叫寬的模糊。投板制作時,因單子交期急,工廠夜班加急處理的工程資料。因為此處放了三個圓孔,工廠在IPC356網比時,沒有任何開路,工程師放松了警惕,沒有仔細對比分孔圖,導致此類槽孔遺漏,直接按鉆孔層的圓孔制作,在插件時無法使用,致使整批板子報廢。     

客戶在建封裝時用的就是圓孔模型,如下圖所示,并且分孔圖填充后的標示橫糊不清……
 

另外還有下面的這個案例,也是值得沉思的。槽孔同樣沒有做出,無法插裝。下圖是實際需要裝配的器件和datasheet.與PCB的對比圖。是不是很讓人崩潰呢。
 

夢中想要的樣子它沒有出現,看著器件孤零零的躺在板子上,找不到自己的歸宿,是不是很揪心呢?后來看了客戶的設計文件方才明白,這世間沒有無緣無故的愛,也沒有無緣無故的恨……

下圖為客戶以前用了此類器件,封裝設計正確的一個板子:
 

實際PCB的設計文件內,客戶想要做的槽孔,它是在底層字符層用絲印標示,(請注意是底層絲?。┏艘酝馄渌胤經]有任何只言片語的說明。

客戶的心,工廠不懂,于是在制作時直接當絲印框處理了,悲劇就這樣發生了,苦來我吞酒大碗干,仰天一笑我淚光寒。
PCBA工廠還有很多因為客戶的封裝建立不嚴謹不規范,而出現的不良問題,在此不再一一贅述,但是我們可以看一下現場,前車之覆,后車之鑒……



那么我們怎么去避免這些因封裝設計不規范而導致的無法裝配使用的案例呢,我覺得一博的經驗值得大家借鑒和學習。首先一博作為全球最大的PCB設計公司,設計工程師在600+以上,讓每個工程師去設計封裝是很影響效率的,專業的事情交給專業的人去做,公司單獨設立了一個30多人的封裝團隊,專門為全公司設計工程師做封裝設計,因為專注所以專業,下面針對槽孔的封裝設計,來聽聽他們的經驗之談,是怎么去規避這個墨菲定律的……

1. 封裝建立時,我們就是按oval slot槽孔建立的,杜絕先在槽孔處放置圓孔,然后再在其它層用線條去標示備注。這樣做有什么好處呢,因為沒有放置圓孔,工廠在工程制作時如果漏做了槽孔,IPC356網絡比較時,會報告開路,引起工程師警覺,從而要排查補漏。反之,IPC356網絡分析是失效的。
  
2. 在drill層孔徑表中標示槽孔尺寸和數量,并且再次在NOTES列表中標注槽孔個數。因為工廠在制作工程時,對鉆孔個數和尺寸是非常嚴謹的,少一個多一個,大一點小一點,都要找到原因和出處,務必做到有理有據和客戶原設計一致。
 
3.在allegro平臺里面,單獨輸出槽孔層(*.rou文件),這樣工廠DFM軟件在導入后,就轉化成和原設計一致的槽孔了,是不是簡單粗暴,直接明了。

這正是:
槽孔設計要規范,
各種元素放置完。
尺寸數量備注全,
鉆帶輸出不偷懶。

人生的一半是對美好追求,一半是對殘缺的接納。生活可以這樣,但是PCB設計制造不行,容不得半點差錯。沒有誰是與生俱來的NB,只有后天不斷的努力,通過DFM案例學習和一博封裝設計高手的經驗分享總結,您有什么感想呢,請各抒已見……


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