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文 | 王辉东% P$ m5 T* z- }7 r ^1 V9 ?
风未起，云没动，赵理工的心中却是风起云涌。/ A+ w ]5 m4 O f7 @7 p
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4 o( i% B- Y$ R+ {“嘀嗒”这已是手机微信第五次响起，工作中的赵理工匆忙中拿起手机点开微信，看到是在B设计公司上班的发小张扬发来的信息：! @3 } d' o( r7 ^# S
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; Z ?: W% M; K4 I5 Z“赵，今天真倒霉，上次给客户设计的板子，制作100片，贴装完成，测试后有30多片地电短路，我这么优秀的设计，怎么会有这么多短路……”
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赵理工信息没有看完，心中就有无名的怒火在窜动，他和张扬虽然不在一个公司上班，但是发小的设计能力他还是很清楚的，除了细节有点毛躁外，那技术还真不是盖的。这是什么焊接厂，贴装水平真心说不过去，怎么能做成这样子呢。
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1 S& y) Z8 V# f- t$ |赵理工真心替张扬打抱不平，是时候让工厂提供8D报告了，是时候让他们清醒一下了。: n1 g; ]% n) x6 Z% c
8 k& D/ s: @8 a5 o" S
, X s' _: M0 a% D! ~; a! m 当初看着如烟哭的梨花带雨，赵理工突然想到了设计部女博士曾经说过的话语，偷偷的用微信发到如烟的手机。
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' R$ X8 v+ {8 \, {( G看着你哭的稀里哗啦，% \7 U& b: U" [0 c
我没敢讲话，. |. c4 ^" i B% B" U0 I9 f
我们都一样，6 Q0 Z8 p! {' ]
撑着这不容易的缝隙，
( i, L( U/ O* c3 U; r活在这不容易的年纪。
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% X; g% [, F" c; p; w2 ?; K8 S如烟，
$ g5 l" v" i+ N. E忘记已有的痛苦，
% P* w$ `# s _2 Y- N/ C记住本有的快乐，1 b/ O2 F1 | u' C" M
活回我们自己，
8 j V- B( Y. @& |做不一样的PCB.& Y* w0 s$ v6 j- y) w+ h* Z+ |
请不要啜泣，. w# m( e7 n0 O
若你流泪，
1 {7 B# [' _6 E% H5 _湿得是你的脸，4 w) h1 E) g V: F. [9 Q
伤的是我的心。' n0 Z) |2 C6 [3 W+ x
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相信榜样的力量，
5 B3 u; O) p1 K& x我来做设计，! V5 u9 i, I* D& E6 Z, Z: v
咱们一起看看什么是奇迹。
9 L" M' O! X2 k/ u收到信息，林如烟没有理赵理工。& w( u% Z) n+ }
女孩子总是矜持的。8 p* Y8 R3 [* v; q: W
赵理工心道，1 P, T. V" \2 B( i$ T5 d- W
你今天对我不睬不理，1 M5 M7 ]+ I" A3 E! T
我明天还来找你。: l1 \& b9 C) [! u$ |# c
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赵理工确实很牛气，这几天正在做一个PCB设计。
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: D3 H/ l- E2 H7 O) h7 W明天他就要投板了，等着见证奇迹，带着如烟一起宵夜，一起笑语……
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7 ?8 C. g; B; X; W晚上的时候，张扬回复微信说工厂的8D报告收到了，短路问题80%的起因是自己，内容回复简单概括如下：
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) M: ? c6 \9 ]' I因原PCB设计中有多处空接线，在PCB 加工过程中出因磨刷等因素导致空接线弯曲变形，伸到阻焊净空区，在焊接时出现连锡导致短路。2 l7 }/ k# R0 d9 x* y1 m
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“啥，兜兜转转，又回到了起点，明明是焊接短路，怎么最后又是设计导致的不良，空接线是个什么鬼”赵理工心里嘀咕道。
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8 o6 g2 Z" f/ X- g不能让问题过夜，走，找大师兄去。( h3 d! o( A# U
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1.什么是空接线$ a v6 d# E B! g; f# Y" U
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7 I/ F2 d5 i% |( j: q3 K3 f$ [也叫断线头，或stub trace, 是PCB板layout布线过程中产生的其中一端未连接任何孔或SMT pad的空接铜皮线；或PCB 生产工厂的CAM工程师在线路优化时，因为掏铜避让造成的细小空接铜皮线。
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$ t9 ^2 s2 m4 @由于其一般在gerber资料中属于铜皮属性，并非线路属性，现有线路板厂使用的一些专业CAM软件无法对其进行有效识别和筛选，故在CAM制作过程中，只能靠工程师个人经验排查，特别容易漏失。
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) h, F+ x, S& }! U% d: ]如下图所示一端与大铜皮连接的，图中绿色部分为原稿，红色部分为修改后的工作稿，黄色为两者重合部分。
/ Y1 a1 I b# U![]() 还有一种是两端都不与大铜面连接，孤立的铜皮。如下图：, D, K u' j, ^1 t1 S
+ @& |7 D; z- y2 s0 R![]() 危害：" J- w: F% H$ U6 n( w" p
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1.形成天线效应，容易出现信号完整性的问题。6 d2 r+ ^! x+ H" _# L% J& E5 v/ q
2.造成短路（本次主要介绍的部分）
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0 u9 N" R _1 W( O形成原因如下图所示：
; i# [3 U, E" ?( G. e![]() 下面为正常和异常的比对图片。
9 v/ T8 |2 A; E![]() 形成过程如下：$ H+ r" N7 k$ Q& b" r
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6 N. q6 a* ~3 y/ j0 n1、工厂CAM制作时通常不会对大铜面做蚀刻补偿，那么在线路蚀刻工序，化学药水不但会向下蚀刻线路，同时也会对周围铜皮和线路进行侧蚀，所以蚀刻后没有做补偿的空接线会变细。8 n) X2 G s% [$ J' S7 g- ^( g) s8 a
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- G( A# k" ^7 r7 L& p1 o& Y2、印刷阻焊前，通常为了增加油墨的附着力，会对铜面对行磨刷粗化，那么在蚀刻过程中变细了的空接线，在此工序中有可能因磨刷而导致变形弯曲。
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! g+ ^1 s& _3 W6 F: Q4 } `3、还有一种情况是板子在生产线上搬运转线时，因碰撞摩擦导致空接线弯曲。, _% u. h; |+ y2 o
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4、赵理工想，那电测时怎么会查不到呢。是的查不到，是真的查不到，为什么呢？2 l9 C6 p- G# h0 U4 U* j# ?( d4 B6 Z
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. k/ k Q5 m& t6 |: ~因为此时空接线虽然弯曲变形，但是它没有真正与SMD焊盘接触。它如果与SMD接触，在电测工序，就一定能查出来短路不良。
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那空接线此时究竟在哪里呢，这回又要说到PCB的焊盘封装设计。' S# `& G% a9 H4 }
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我们正常的开窗与焊盘的关系是阻焊开窗比SMD焊盘单边大2mil.，空接线它就是伸出来了那么一点点，到了这个2mil的净空区。肉眼是看不出来的，只有在高倍镜下才能看到它的影子。 e; m% c% F3 I& W, ^' G6 s
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PCB裸板的电测试是测不到的，那么真正的病症发作，在什么时候呢，就是我们SMD贴装回流焊后，锡膏熔化了，流动了，与空接线连锡了，短路发生了。
2 R8 t6 B5 Z# Q# v. g$ W0 p7 U) Y![]() 下面为正常的阻焊开窗示意图：. z6 g8 p! ^' T6 A; ?) b
![]() 正常的一个阻焊封装建立，为了防止在阻焊工序曝光时对位的偏移，导致在显影时油墨上焊盘，通常阻焊开窗比SMD焊盘单边大2mil，整体大4mil.。# z: k2 W2 W* O+ h* G9 @7 ^8 Z: G
![]() 上图为实际板子上单边2mil的净空区。9 n' k8 R/ ]# O k( ]$ y6 ~" t5 N
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那么后续怎么预防空接线呢？" v+ f1 ]3 _ f3 H' D+ v- B* D5 G
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改善方案鱼骨图如下：
- J! C$ ~. _3 ]![]() 从上图我们可以看出，除了在生产时认真管控外，造成空接线最基本的原因还是PCB原设计和工厂CAM制作的优化影响很大。对此我们设计工程师在设计时，如果空接线的铜皮宽度小于下面列表中数据，我们最好把其优化掉。
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0 c' T6 O0 W- \& c- W* n![]() 现实总是给人一棍闷击，让人没有还手之力。* s8 }& j- [. P5 G* Y: ^2 a
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要给如烟做榜样的赵理工，听着大师兄侃侃而谈，心中一惊，不禁倒吸一口冷气，自己的设计里貌似也有这种问题，幸亏在对的时间遇到对的人。- X; V+ z3 f* Z. Q
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. _8 Z3 [% S% y9 p; f$ i# S) v来不及告知发小张扬空接线的形成原因机理和危害，赵理工悄悄的回到座位，悄悄的去优化铜皮。+ f1 h1 C$ S+ N/ I1 F [
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. w f4 a5 W$ U& L; P风起了，云涌了，天空飘起了雨，这是谁的伤，像极了此时赵理工的心理，刚笑完如烟，这回也差点轮到了自己。. O! F3 q: p0 C9 m: z
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谁的过错呢，四周静寂。
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+ ~: L! j. j5 m4 c( t9 F8 q这正是
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小小一铜皮，
& J8 z1 [( e8 t* Y$ |优化不彻底。
6 r+ W* `! p; Q; U5 {焊接易连锡，; ~4 h! l [( N" D; d' P
最终害自己。$ }1 m2 L+ |) @- n) M8 F, i
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— end —
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本期提问
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1 Y8 f1 p' X2 T: o对于空接线大家在平时的PCB设计过程中是否有真正遇到过，有什么好的预防措施，请畅聊。
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% E& J4 `6 Z, N5 q$ m7 s2 s! _. k上篇文章东哥说到了关于封装设计的事宜，引起一片共鸣。今天有福利了，转发此篇文章至朋友圈或行业相关微信群（100人以上），即可赠送一博PCB封装库图例（V4.0）一本。
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8 g/ ?; e* H: S `; l" `% J（封面效果图）转发后，截图至后台小编，并附上您的联系方式：姓名/公司名/地址/电话。
) j k/ A; i0 K; |$ g; M2 r限200个名额，先到先得~ $ E7 U( [3 C7 s _
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发表于 2019-9-27 15:12
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