PCB叠层设计不当,导致团队名利俱损
本篇文章是我对过去工作中研发经历的案例故事回忆记录,希望通过这些案例故事启发大家认识自己的工作,如何避免不必要的浪费,把那些浪费变成企业以及自己个人的财富,即变废为宝,从而提高产品的质量、研发的效率、研发团队的能力;促使大家更好地高效工作,快乐生活。
其实,在整个研发的过程活动中,每个环节都可能或多或少地存在案例故事,也即意味着存在浪费的可能,今天我就先谈谈在PCB布局设计时的叠层设计来分享。
案例故事
1. 【案例标题】
PCB叠层设计不当引发产品电磁兼容辐射RE超标
2. 【产品介绍】
大约2017年左右,公司路由器产品线为适应市场需求的要求,决定开发IP_PHONE产品。我们都知道,一般IP_PHONE产品都是采用塑胶外壳的,而且产品的成本竞争压力会比较大,即PCB的叠层也是有相对的约束,故这样的终端产品一般RE/CE/ESD都不容易通过,所以需要特别的考虑,设计的细节考究更要深入,唯有多花精力对设计的研究,才有可能保障设计成功。
3. 【问题描述】
当时这款产品的EMC测试过程中RE超标,需要进行整改,但无论如何改,都需要通过修改PCB板的设计才可以最终实现。
4. 【最终解决方案】
1)调整PCB板的厚度,从2.0mm板厚修改为1.6mm,保障信号与参考平面之间能够有更好的回流和耦合;
2)去掉了电源平面,所有信号都可以参考GND平面,避免信号换层回流不连续的问题;
3)因整个电源的功耗相对小,故电源采用在信号层局部铺铜和走线的方式进行设计。
5. 【产品回归测试结果】
通过产品测试并满足认证要求。
6. 【反思与总结】
同样的团队为何需要把事情做两次才成功呢?
对于这个问题的思考,我的理解是,在不同的公司中,引发的原因必然有所不同,但无外乎两个大缘由,一是技术层面的,一个是管理层面的。
从技术上讲:
不了解PCB叠层设计的功能目的有哪些?不限于以下列举出来的:
【备注】试问,在产品设计中一个团队的人员有多少了解这样的诉求框架?如果不了解的话,那么PCB叠层设计会被重视吗?会被关注吗?一定不会,最终一定就是某个功能部门独立决策了PCB叠层设计的方案了,这样的做法不出问题可能吗?
从管理上讲:
1) 有些公司的PCB叠层设计,完全是有硬件开发人和互连人员决定,导致忽视了周边功能团队的诉求;
2) 有些公司因为绩效考核KPI的问题,互连开发团队只考虑满足结构、工艺、装备诉求,而忽视了EMC和安规的诉求,这就是铁路警察,各管一段啦。我曾就遇到过,请互连团队把PCB叠层信息拿出来讨论,但都被拒绝,让我不要管,他们会设计好。其实,在台湾企业工作的时候,PCB叠层设计时都必须进行一次讨论的工作。
【备注】产品的成功是全体参与开发设计人员的责任,故面向产品成功的设计才是真正的研发设计,而不是某个领域的KPI最优设计。
学以致用
电子行业的产品开发人员:
请审视以下自己所在公司的PCB板叠层,承载了哪些功能目的,书写出来;并明确出来在PCB板叠层设计时需要考虑哪些具体的细节,这就是学以致用的部分内容。因为不同公司,产品的不同,必然引发对PCB叠层的诉求不同。
1) 例如:机箱屏蔽性能极好的光口单板,PCB叠层对于EMC的设计来说挑战性很小,因为信号完整性的要求考虑会更高,做好了信号完整性的部分,电磁兼容性问题也就相对少,故PCB叠层的承载功能目的的重要性就相对较弱。
2) 有些军用产品的PCB叠层因成本不是大问题,一般不少产品采用的是GND-S-GND这样的叠层方法,故叠层的设计对于EMC来说,也没有太大的挑战。正所谓,皇帝的女儿不愁嫁啦。因此,叠层的设计对于EMC来说,也不是问题。
3)但,对于采用塑胶外壳的消费类产品,PCB叠层的设计,承载着电磁兼容设计的绝大部分,甚至屏蔽要求。(如把信号线埋在内层设计,top/bot层仅仅放置元器件)这就需要具体产品具体分析。
因此,只有对自己负责的产品去梳理一次,您才能够真正感知到叠层对于各个功能合作团队的意义,在今后的设计中就会产生直觉反应。
假如没有第二次改版,是否是可以申请一次成功的荣誉呢?研发项目费用低是不是可以有更多的奖金呢?所以,能力的成长,意味着研发成本的降低,意味着个人荣誉和收入的增长。
怎样才能拥有这样的识别和梳理能力呢?唯有学习,找公司内部的前辈咨询学习,或跟行业的专家牛人学习。如:电巢就有体系化的PCB高速设计课程、电磁兼容课程等,都是快速提升能力的资源平台。
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