栏目分类
热点资讯
你的位置:湖州市文学院 > 资讯动态 > GD&T与TESLA M6 显卡主板设计—电子行业PCB

资讯动态

GD&T与TESLA M6 显卡主板设计—电子行业PCB

发布日期:2022-08-17 18:29    点击次数:134

电路板的每个元件相当于一个精密部件,芯片的复杂导致了PCB制程的精度要求极高,如何能够在高精度的要求下生产上保证足够的合格率,案例引用NVIDIA的技术规范详细解释了GD&T在电子行业的重要作用。

NVIDIA开发的TESLA M6主板尺寸控制

图片

图1:NVIDIA开发的TESLA M6主板

01

工装孔

图片

图2:TESLA M6主板上的工装孔,B6两个孔用于固定主板,另外中间四个B7孔用于导热孔。电路板适合投影方式的2D检测,构造基准方法有其适应2D尺寸检测的特点。

基准框架:A|X|Y,A是主基准面,注意这个基准框架定义符合右手原则。主基准面测量取点选取范围应是主板同基座接触的螺柱的支撑面的大小,应该是这两个B6孔的镀金圆环面积。如果选择整个主板作为A基准面,GR&R将会很差。

X基准面是这个主板的第二基准,是由两个B6基准孔连线构造得到,其中左侧的为主基准孔,右侧为次基准孔,现代的测量软件通常能够直接取孔创建中心点连线并对齐X方向。测量时投影到A基准面上。

Y基准面是这个主板的第三基准,通过B6左侧主基准孔中心,并垂直于基准X创建。

测量时X和Y都投影到A基准面上,并检验构建AXY的基准精度。原图的标注的方法无法使用MMB符号,根据功能判断,建议两个基准孔使用MMB修正,以提高合理的合格率。减少PCB浪费。对于精密的PCB产品,MMB的修正是合理的,可以减少因为误判带来大量的浪费。在获得测量数据的情况下,强调合格品的合理判断原则的质量控制方法,以减少浪费。

位置度:B6主基准孔是坐标原点,B6次基准孔相对于主基准孔的位置度为φ0.07mm(0.003in)。并且在基准孔尺寸从φ3.07变化到φ3.33时,可以获得φ0.26补偿(MMC修正)。MMC可以在不影响装配的情况下提高电路板的合格率。

位置度:四个主板导热孔的位置公差为φ0.07MMC,同样可以合理的补偿位置公差,减少浪费,基准参考了A|X|Y框架建立。

02

基准点 Markpoint

工装孔建立了电路板的外部链接的尺寸。Markpoint(也称Fiducial Mark)则建立了印刷电路板的内部尺寸,决定了SMT的贴片精度。

图片

图3:电路板上如图的特征为Fiducial Mark,通常尺寸为φ1mm-φ3mm。

Fiducial Mark通常为圆形,温州电子信息研究院因为圆形比其他形状(如方形或三角形)的定位可重复性更好,所以使用最好不要使用其他形状。MarkPoint的合理设置可以给后续的SMT、AOI检测提供足够的精度。

图片

图4:Fiducial Mark的原理图

图片

图5:MarkPoint的三层布置,第一层全局坐标系,SMT定位电路板,但是因为电路板局部的偏差和变形会影响芯片位置精度,需要第二层的基准点补偿,通常设置在套材内每块电路板的对角线上。MarkPoint在对角线的位置应该不等以防呆。全局和局部基准点通常3个,可以充分对齐补偿坐标偏差。

图片

图6:第三层是针对如QFP封装的芯片,管脚细密偏多,需要比其他元件更精密的位置控制。第三层的基准点有助于在局部提高电路板触点精度和SMT贴片准确性。这种定位方法有助于PCB的合格率的提高,降低SMT设备的精度要求。如果4个元件在一起,可以设置整体一对MarkPoint。

03

镀金触点的GD&T定义

图片

图7:镀金触点的精度是这个主板的关键尺寸

图片

图8:镀金触点的GD&T定义

1:镀金触点的阵列GD&T定义,第一行是镀金触点的整体位置偏差,使用LMC定义,公差为0.15平行线,坐标基准框架为BCD。第二行为各个触点之间的相互位置,资讯动态RFS定义,公差为0.05平行线。

2:D基准,PCB的A面和B面都参考同一D基准定位,D基准为1mm槽的中心线形成。因为这些金属触点是PCB内部尺寸,而基准D作为定位这些触点的位置参考,D基准是按照图3中的MarkPoint来定位的。在基准槽D未加工之前,印刷电路板是通过这个位置的一个被加工掉的临时MarkPoint完成。

3:是基准B,条形镀金触点需要同D、C定位,同B垂直。

NVIDA在的制程控制上,对于镀金触点采用的控制方法是所有触点在位置上由两端的D和C来控制,且要保证触点之间的距离,对D和C来说,通常只要保证一个即可,这可以看作NVIDIA在制作这些条形触点的时候为了精确控制这些触点的尺寸,作为关键工艺步骤,采取了重复校核的检验方法,避免上百个触点间距产生公差累积现象,不能视之为错误。

图片

图9:这些触点只是上表面接触,所以应该保证上表面的精度,上表面的中心线相对于D基准位置的整体位置精度为0.15,且使用LMC定义,定位与D基准。因为这些触点之间的距离需要保持尽量均匀,所以使用RFS方式,且这些上表面的中线相互间的位置度为0.05mm,平行于D基准。这种定义GD&T的方式是为了区分不同阶段的工艺精度,尽可能保证产品的合格率。虽然是检测方法,但是对于生产工艺提出了非常有价值的指导。

图片

图10:与PCB上的镀金条形触点连接的连接接口GD&T要求。可以看到,连接器同PCB有同样的D基准对齐,为了重点分析PCB触点,我们只提取触点相关的装配信息。PCB的D卡槽同接口上的D销间隙装配。

图片

图11:如果需要保证至少连接器和PCB的镀金触点的接触面积0.15mm。

图片

 图12:连接器的接触槽口定义

图片

图13:连接器接触槽口的边界计算

如果定义了连接器的每个接触槽的尺寸如图12,那么产生的边界如图13的表,假设其中PIN的接触宽度为0.15mm,在极限位置LMC0.23尺寸时,因为接触槽的本身定义的LMC位置度为0.1+0.06=0.16,合并由于PCB上镀金触点的VC=0.17宽度,同0.23-0.15=0.08mm的多余重合宽度,这些在连接器上的接触槽可以获得共0.16+0.08=0.24宽度的位置浮动量。因为PCB上的两个镀金触点之间的最小间隙为0.07,需要检验连接器槽口是否对两个邻近PCB上的镀金触点出现搭接的情况,当镀金触点和连接器的偏离方向相反,连接器槽口单边0.195-镀金触点单边0.155=0.040有潜在可能搭接。

图片

图14:避免这种情况,可以使用LMC定义,具体原理是在最小实体尺寸0.23时位置度为0.1,最大实体尺寸0.17时位置度为0.16,交换了MMC定义时候偏移数值。

周周更新,轻松学GD&T,请关注这个公众号

公众号:制造研发技术中心

公众号ID:GDT_ASMEY145