标签: 电子焊接

随着电子技术的飞速发展，电子元器件的小型化、微型化、BGA、间距为0.3mm~0.5mm高密度的芯片越来越普遍，对电子焊接技术的要求也就越来越高。虽然现在有了更精密的贴片机可以代替人工焊接，但影响焊接质量的因素太多。本文将从贴片焊接的角度，介绍了几点PCB设计时需要注意的要点，根据经验，如果未按照这些要求，很有可能造成焊接质量不高，虚焊和甚至在返修PCB的时候损坏焊盘或电路板。 　　 一、影响PCB焊接质量的因素 　　从PCB设计到所有元件焊接完成为一个质量很高的电路板，需要PCB设计工程师乃至焊接工艺、焊接工人的水平等诸多环节都有着严格的把控。主要有以下因素：PCB图、电路板的质量、器件的质量、器件管脚的氧化程度、锡膏的质量、锡膏的印刷质量、贴片机的程序编制的精确程度、贴片机的贴装质量、回流焊炉的温度曲线的设定等等因素。 　　焊接厂本身无法逾越的环节就是PCB画图的环节。由于做电路设计的人往往不焊电路板从而无法获得直接的焊接经验，不知道影响焊接的各种因素;而焊接厂的工人不懂画板，他们只管完成生产任务，没有心思、更没有能力分析造成不良焊接的原因。由于这两方面的人才各司其职，难以有机结合。 　　 二、画PCB图时的建议 　　下面我就PCB画图的环节给画PCB图的设计布线工程师们提出一些建议，希望在画图的过程中能避免出现影响焊接质量的各种不良画法。将主要以图文的形式介绍。 　　1、关于定位孔：PCB板的四角要留四个孔(最小孔径 2.5mm)，用于印刷锡膏时定位电路板。要求X轴或Y轴方向圆心在同一轴线上，如下图： 　 　　2、关于Mark点：用于贴片机定位。PCB板上要标注Mark点，具体位置：在板的斜对角，可以是圆形，或方形的焊盘，不要跟其它器件的焊盘混在一起。如果双面有器件，双面都要标注。 　　设计PCB时，请注意以下几点： 　　a、Mark点的形状如以下图案。(上下对称或左右对称) 　　 　　b、A的尺寸为2.0mm。 　　c、从Mark点的外缘离2.0mm的范围内，不应有可能引起错误的识别的形状和颜色变化。(焊盘、焊膏) 　　d、Mark点的颜色要和周围PCB的颜色有明暗差异。 　　e、为了确保识别精度，Mark点的表面上电镀铜或锡来防止表面反射。对形状只有线条的标记，光点不能识别。 　　如下图所示： 　　 　　3、关于留5mm边：画PCB时，在长边方向要留不少于3mm的边用于贴片机运送电路板，此范围内贴片机无法贴装器件。此范围内不要放置贴片器件。如图： 　双面有器件的电路板应考虑到第二次过回流时会把已焊好的一面靠边的器件蹭掉，严重时会蹭掉焊盘、毁坏电路板。如下图所示： 　 　　所以建议芯片少的一面(一般为Bottom面)的长边离边5mm范围内不要放置贴片器件。如果确实由于电路板面积受限，可以在长边加工艺边，参见本文17条“关于拼板的建议及加工艺边”。 　　4、不要直接在焊盘上过孔：直接在焊盘上过孔的缺陷是在过回流时锡膏熔化后流到过孔内，造成器件焊盘缺锡，从而形成虚焊。如图： 　　5、关于二极管、钽电容的极性标注：二极管、钽电容的极性标注应符合行规，以免工人凭经验焊错方向。如图： 　　 　　6、关于丝印和标识：请将器件型号隐藏。尤其是器件密度高的电路板。否则，眼花缭乱影响找到焊接位置。如下图： 　　 　　也不要只标型号，不标标号。如下图所示，造成贴片机编程时无法进行。 　　 　　丝印字符的字号不应太小，以至于看不清。字符放置位置应错开过孔，以免误读。 　　 【分页导航】 第1页： 影响PCB焊接质量的因素 第2页： 关于IC焊盘应延长 第3页： 关于大器件下面的小器件 　　7、关于IC焊盘应延长：SOP、PLCC、QFP等封装的IC画PCB时应延长焊盘，PCB上焊盘长度=IC脚部长度×1.5为适宜，这样便于手工用烙铁焊接时，芯片管脚与PCB焊盘、锡三者熔为一体。如图： 　　 　　8、关于IC焊盘的宽度：SOP、PLCC、QFP等封装的IC，画PCB时应注意焊盘的宽度，PCB上焊盘a的宽度=IC脚部宽度(即：datasheet中的Nom.值)，请不要增宽，保证b(即两焊盘间)有足够的宽度，以免造成连焊。如图： 　　 　　9、放置器件不要旋转任意角度：由于贴片机无法旋转任意角度，只能旋转90℃、180℃、270℃、360℃。如下图B 旋转了1℃，贴片机贴装后器件管脚与电路板上的焊盘就会错开1℃的角度，从而影响焊接质量。 　　10、相邻管脚短接时应注意的问题：下图a的短接方法不利于工人识别该管脚是否应该相连，且焊接后不美观。如果画图时按图b、图c的方法短接并加上阻焊，焊接出来的效果就不一样：只要保证每个管脚都不相连，该芯片就无短路现象，而且外观也美观。 　　11、关于芯片底下中间有焊盘的问题：芯片底下中间有焊盘的芯片画图时如果按芯片的封装图画中间的焊盘，就容易引起短路现象。建议将中间的焊盘缩小，使它与周围管脚焊盘之间的距离增大，从而减少短路的机会。如下图： 　　12、厚度较高的两个器件不要紧密排在一起：如下图所示，这样布板会造成贴片机贴装第二个器件时碰到前面已贴的器件，机器会检测到危险，造成机器自动断电。 　　13、关于BGA：由于BGA封装比较特殊，其焊盘都在芯片底下，外面看不到焊接效果。为了返修方便，建议在PCB板上打两个 Hole Size:30mil 的定位孔，以便返修时定位(用来刮锡膏的)钢网。 　　温馨提示：定位孔的大小不宜过大或过小，要使针插入后不掉、不晃动、插入时稍微有点紧为宜，否则定位不准。如下图： 　　而且建议BGA周围一定的范围内要留出空地别放置器件，以便返修时能放得下网板刮锡膏。 　　14、关于PCB板的颜色：建议不要做成红色。因为红色电路板在贴片机的摄像机的红色光源下呈白色，无法进行编程，不便于贴片机进行焊接。 【分页导航】 第1页： 影响PCB焊接质量的因素 第2页： 不要直接在焊盘上过孔 第3页： 关于大器件下面的小器件 　　15、关于大器件下面的小器件：有的人喜欢将小的器件排在同一层的大器件底下，比如：数码管底下有电阻，如下图： 　　如此排版会给返修造成困难，返修时必须先拆数码管，还有可能造成数码管损坏。建议将数码管底下的电阻排到Bottom面，如下图： 　　16、关于覆铜与焊盘相连影响熔锡：由于覆铜会吸收大量热量，造成焊锡难以充分熔化，从而形成虚焊。如图所示： 　　图a中器件焊盘直接与覆铜相连;图b中50Pins连接器虽然没直接与覆铜相连，但由于四层板的中间两层为大面积覆铜，所以图a、图b都会因为覆铜吸收大量热量而造成锡膏不能充分熔化。图b中50Pins连接器的本体是不耐高温的塑料，若温度设定高了，连接器的本体会熔化或变形，若温度设定低了，覆铜吸收大量热量而造成锡膏不能充分熔化。因此，建议焊盘与大面积覆铜隔离。如图所示： 　　17、关于拼板的建议及加工艺边： 　　 三、总结 　　现如今，能用软件进行画图，布线并设计PCB的工程师越来越多，但是一经设计完成，并能很好的提高焊接效率，作者认为需要重点注意以上要素。并且培养良好的画图习惯，能够很好的以加工工厂进行很好的沟通，是每一个工程师都要考虑的。 【分页导航】 第1页： 影响PCB焊接质量的因素 第2页： 关于IC焊盘应延长 第3页： 关于大器件下面的小器件

八年前，DisplayPort接口横空出世，曾经有人预言DisplayPort接口未来会取代HDMI的地位。回头看，DisplayPort接口的发展却并没有达到一部分人的预期，至于替代HDMI接口，如今看来基本是没有希望了。这究竟是为什么？DisplayPort的技术优势是有的，不然也无法让很多人看好它。“伤仲永”的原因也解释不了这种现象，因为现在DisplayPort在技术上依旧傲视群雄，包括HDMI也依旧不是它的对手。个中缘由还看今天我们的分析。 首先我们来看看这两种接口的技术标准： DisplayPort接口的技术标准： DisplayPort接口如今已经发展到1.4a的版本。这个版本以为以2014年9月发布的VESA DisplayPort 1.3作为基础规范，拥有新的HBR3传输模式，带宽高达8.1Gbps，还整合了VESA DSC 1.1显示流压缩标准，二者结合能让嵌入式显示面板支持最高8K的分辨率。从这个技术标准我们可以分析出一个关键词“带宽”。这也是DisplayPort接口一直以来的优势，传输高带宽的内容，是DisplayPort接口立足的根本。 DisplayPort接口最早的版本就有带宽的优势 如今依旧是传输高分辨率内容的首选接口 HDMI接口的技术标准： HDMI接口目前已经发展到了2.0的版本，但是新接口还没有普及。目前流行的HDMI 1.4标准已经可以支持4K分辨率输出，但仅限于24fps或30fps的帧速率，而HDMI 2.0则能够处理18千兆比特/秒的数据，足以让12位色彩的画面以每秒60fps的高帧速率显示。 HDMI 2.0版本在带宽上也是提升不少 可以支持4K 60Hz的数据传输 两个接口的技术PK： 从最新的发展来看，我们可以看出DisplayPort接口在技术上还是要优于HDMI接口的发展的，毕竟DisplayPort接口可以传输8K分辨率的内容。而HDMI接口即便是2.0的版本也仅仅能支持4K 60帧的内容。其他的技术差别两者则是不大，两者都可以音画同传，接口的物理外形差异也不是很大。DisplayPort接口有卡扣的设计，接驳的时候更稳定，但这都是很细微的差距。最重要的还差别还是带宽的方面。 DisplayPort接口和HDMI接口的对比 两者的物理外形差距并不大 但是我们也也得看到这样的事实。那就是目前超高分辨率的设备并不是很多，4K的产品已经是凤毛麟角，成为显示行业的顶级配置，8K的内容则是要到2018年才开始试水，其实就连4K的播出内容也不是很多。因此在带宽上目前DisplayPort接口是占有一定的优势，但是这种优势目前没有发挥的地方。况且，2018年后两者都要经过升级，HDMI接口的容量还要提升，满足用户的数据增长需求没有问题。所以从技术端来看，两者其实顶多算是平手，甚至两者其实是有点同质化的接口。 【分页导航】 第1页： 两种接口的技术标准差距大吗 第2页： 索要版权费 HDMI接口真贵吗? 第3页： 三年的差距 生不逢时的DP接口 第4页： 完整闭环 HDMI的高超布局 第5页： 博弈鞭策 Displayport的意义 索要版权费 HDMI接口真贵吗? 从技术端来看，两种接口的差异化不是很大，但是其实在2008年的时候，DisplayPort接口是有优势。其一推出就可以支持2K分辨率的输出，那时HDMI接口还停留在1080P的水平，因此很多人才预言DisplayPort接口能够在未来将HDMI挑于马下。此外还有一个重要的差异是，HDMI接口是收版权费的。也就是携带这个接口的设备，除了要付出物理成本外，还要支付给HDMI协会费用。而在这方面DisplayPort接口则是免费。免费的东西自然要流行了，看到免费杀毒软件横行市场，2008年的预测自然也觉得DisplayPort接口能够逆袭了。 HDMI接口的全球授权中心分布图 这并不是一个免费的传输协议 很多人喜欢拿成本的问题说事。其实这是没有深入了解成本的构成。HDMI和Displayport成本的差距在哪里呢？HDMI接口的价格目前是0.11美金左右，而Displayport接口的价格大约要比HDMI接口贵0.5到1美金。HDMI接口还其他费用，因为HDMI并不是一个开放的标准。制造商必须向HDMI标准制定协会支付版税，来换取一个生产许可证。这个费用采用年费+生产费用的混合模式。 HDMI协会网站的采购者申请流程 可以看出使用HDMI接口是需要交纳年费的 用户每年要交纳15000美元的许可费，每生产一个HDMI接口就要支付0.15美元的许可费。只有这样制造商才能在自己的产品和使用手册中标识支持HDMI的logo。如果制造商已经是HDCP高清数字内容保护协议的会员那么每个带有HDMI接口的产品只需交纳0.04美元的许可费。如果制造商在其产品中使用HDCP高清数字内容保护机制，那么就必须要交纳15000美元的年费，在加上每个产品0.005美元的购买密匙费。全算起来，其实HDMI接口的配置费用也不见得比Displayport接口要贵，如果生产的产品够多，那么年费的平摊费用其实很低。 细细算起来 HDMI接口在成本上并没有明显的劣势 一直以来总有人用Displayport接口和HDMI接口的成本来说事，其实我们细细的算起来，HDMI接口在成本上并没有多么难让人接受，特别是是一些大厂商，旗下配置的接口的HDMI接口的产品数量到达一定级别后，HDMI的年费则是九牛一毛了。至于一些小厂商，可能会逃过这个费用也未可知。因此从成本来看，Displayport接口其实也没有优势。 【分页导航】 第1页： 两种接口的技术标准差距大吗 第2页： 索要版权费 HDMI接口真贵吗? 第3页： 三年的差距 生不逢时的DP接口 第4页： 完整闭环 HDMI的高超布局 第5页： 博弈鞭策 Displayport的意义 三年的差距 生不逢时的DP接口 接下来我们来看看两种接口推出的时间。HDMI接口是2003年开始出现的，而Displayport接口则是2006开始出现，正式出击市场其实要到2008年了，当然HDMI接口开始在市场有量的积累，也要到2005年了，因此两者的时间差是是三年。也就是2005年到2008年这三年。然而就是这三年的时间差，却成为Displayport接口发展的最大短板。 2009年各类搭载HDMI的设备数量已经达到了10亿的级别(图片和数据来自网络） 我们来看看HDMI接口在2003年到2008年发展，这些数据来自HDMI协会，一定程度上反应出HDMI接口的发展趋势。可以看出到了2009年，各类搭载HDMI的设备数量已经达到了10亿的级别。而这一年正是Displayport接口发力的第二年，因此在普及度上Displayport接口有着天然的劣势。而接口这种产品一旦普及开来，就涉及到易用性的问题。厂商不愿意配置一个全新的接口，这样会有很多的风险。 Displayport接口的使用厂商品牌 可以看出大多数的品牌仍旧局限在电脑领域 目前来看市场上，也只有苹果比较任性，固执的推广自己的接口，但是雷电接口或者USB Type-C接口仍旧是非常小众的产品，不但各种显卡不支持，用户在购买苹果笔记本等产品的时候，也是不得不购买转接口。其实这并不利用用户的使用，但是苹果的电子产品比较强势，因此可以这样去做。而对于一些品牌吸引力不够的品牌，采用一个已经流行开来的接口，自然是更优的选择了。 【分页导航】 第1页： 两种接口的技术标准差距大吗 第2页： 索要版权费 HDMI接口真贵吗? 第3页： 三年的差距 生不逢时的DP接口 第4页： 完整闭环 HDMI的高超布局 第5页： 博弈鞭策 Displayport的意义 完整闭环 HDMI的高超布局 目前来看HDMI接口的普及程度，的确要甩Displayport接口几条街的。这在日常的生活中就可以看出来。目前来看Displayport仅仅流行于电脑领域，很多高端显卡都支持Displayport的输出。但是在其他领域，则是没有很难见到Displayport的身影。而HDMI接口不仅在电脑领域站住的了脚，在其他领域更是有着良好的发展。 HDMI接口随处可见 特别是电视的广泛配置 促进了HDMI接口的快速发展 比如说目前的液晶电视，可以说几乎是100%配置HDMI接口了，这样就可以和各种高清机顶盒，电视盒子，播放机，游戏主机，笔记本，摄像机，数码相机等等产品相连接。电视目前依旧是中国乃至世界人民的客厅娱乐中心，在这个领域占有市场，对于HDMI接口的发展是有很好的促进的。为了配合这个趋势，其他附属设备自然也要搭配HDMI接口，而这就形成了一种群体效应。 在新的领域 HDMI也在拓展自己的布局 汽车上我们经常可以看到HDMI接口的出现 并且HDMI接口还有很多变种，小型的HDMI接口配置在手机上也是让HDMI完成了一个显示设备的完整闭环。从移动领域到办公领域再到家庭娱乐，HDMI接口到处都有，甚至很多汽车上都有HDMI接的存在，因此对于HDMI接口，人们真的是在熟悉不过了。而Displayport虽然也有很多变种，但是却无法杀入这些市场了。 【分页导航】 第1页： 两种接口的技术标准差距大吗 第2页： 索要版权费 HDMI接口真贵吗? 第3页： 三年的差距 生不逢时的DP接口 第4页： 完整闭环 HDMI的高超布局 第5页： 博弈鞭策 Displayport的意义 博弈鞭策 Displayport的意义 目前来看接口已经没有了翻盘的机会，但是Displayport也并不是没有意义的。HDMI接口虽然流行，但是在高分辨率的处理上确实一直不如Displayport那么给力。虽然现在HDMI 2.0的版本也可以支持4K的60Hz的刷新率，但是配置这种接口的设备几乎见不到。因此目前在电脑领域，想要使用4K显示器，那么还得是靠Displayport接口才能实现。 在Displayport接口的挑战下 HDMI接口的容量发展速度也很快 如果没有Displayport接口，人们不得不勉强接受4K 30Hz的画面，不管是在电视领域还是电脑领域，高分的效果都要大打折扣。此外Displayport的出现也让HDMI接口有了竞争对手，从而不断的开发自己的潜力，因此这两种接口的厮杀，其实带给消费者的是更加前卫的体验。并且想要配置三联屏的高分显示器，其实也需要两种接口配合，两个HDMI加一个Displayport接口，才真正实现了三联屏的效果，没有Displayport这一切就无法完成。 HDMI接口虽然一直压制Displayport发展 但其实也在竞争中成长 而Displayport也是在高分领域有自己的独特优势 未来HDMI不会一统天下 全文总结： HDMI接口和Displayport接口的关系问题，其实是老生常谈了。但是真正思考两者关系的声音并不多，对于Displayport和HDMI接口的认识，很多人也没有一个客观的认识。今天我们从技术，费用，推出时间以及普及程度方面全面分析了两者的关系。相信很多人也是明白了Displayport为何没能翻盘。对于Displayport来说，其实有一种“既生瑜何生亮”的感觉，HDMI接口的先发制人让Displayport没了脾气，但是Displayport的奋起直追，其实一直也鞭策HDMI接口的不断发展，相信日后两者的博弈还是会继续下去。 【分页导航】 第1页： 两种接口的技术标准差距大吗 第2页： 索要版权费 HDMI接口真贵吗? 第3页： 三年的差距 生不逢时的DP接口 第4页： 完整闭环 HDMI的高超布局 第5页： 博弈鞭策 Displayport的意义