排线治具(阿昆大胆拆开D-LINK(友讯)交换机,探索PCB、物料、结构的秘密)
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篇首语:读过一本好书,像交了一个益友本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了排线治具(阿昆大胆拆开D-LINK(友讯)交换机,探索PCB、物料、结构的秘密)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
排线治具(阿昆大胆拆开D-LINK(友讯)交换机,探索PCB、物料、结构的秘密)
这台D-LINK交换机是阿昆2-3年前拆的,具体时间有点想不起来了,当时是为了学习一下大公司的交换机产品是怎么设计的,好从里面学到一些DFM(可生产性设计)经验,现在拿出来和大家一起分享一下,和大家一起来起讨论一下D-LINK的一些DFM设计思想。
这也阿昆第一次来做这种拆机分享交流,而且是从可生产性设计角度来做解说,不同于以往其它产品更多的功能性能评测,可能写的不全面,大家也可以提出不同看法。
这是一款24口全千兆的交换机,面板延续了DLINK的设计风格和元素,接口区域银色PVC,机箱上盖背面凹压出巨大的的LOGO标识,虽低调,但尽显奢华,非常霸气。阿昆认为做百年产品一定要有自己独有风格元素的传承。
打开盖子,印入眼帘的就是两个亮瞎钛合金眼的巨大铝挤散热片和前面一排黑色网络变压器。
整体布局还是非常的整齐,PCB可以看出使用的是OSP工艺,MARK点、工艺边都有设计,机箱底盖上还盖了一个时间戳,分析可能是是机箱物料本身的一个出厂时间,那说明确实他们对物料跟进控制很到位。
使用的是FPE(美信)公司的四口千兆网络变压器LG7250DF,话说阿昆年前还去过FPE公司参观过,公司规范还挺大,要说网络变压器是一个需要人手的手工活,一般里面的线圈都是给到监狱人员来绕的。
跑题了,这是一款直插变压器,在贴片流行的年代,为什么选用直接变压器?,我和大家介绍下:首先因为是千兆四口集成,行业没有贴片这种封装,难度太高,只有直插封装。二是,可SMT角度,很多贴片变压器,比如四口百兆一类,这种贴片封装和普通芯片比起来,引脚比较粗糙,受材料、生产工艺和本身结构的影响,容易引起虚焊,需要,这也是贴片变压器的一个缺点(当然不是指所有的贴片都这样,如果钢网、炉浊、锡膏控制的非常好可能消除部分不良,事实上说有大部分相对比起来还是处于一个不好控制的点)。网络变压器某些脚虚焊,可能功能并不影响,因为是一个差分信号,在远距离,高速率传输上才会表现明显,所以有时大家不一定能直观发同他的问题。
贴标签上,PCB也设计了丝印框,利于标签的粘贴定位。
可以看出,里面只有2个主芯片,而且发现散热片使用的特别大,为什么这么大呢,从PCB的线路走向分布可以很明显看出,最大的那个散热片所对应的芯片是一个集成网络控制器的PHY芯片或者说是控制器芯片带PHY接口(常的规交换机PHY芯片和主控芯片是独立),且是一个带16个千兆口的控制器,较小散热片的芯片则对应的就是一个8口千兆PHY芯片(里面没有控制器)。因为是千兆数据传输,所以全部工作起来,发热量会很大。
这种铝制散热片的缺点是体积大,需要用胶粘在芯片上,万一要返修也特别困难,可以考虑使用钠米散热材料,参考阿昆前面的《神奇的钠米散热片》,可以将散热片,体积尽可能缩小(当然如果真需要这样做),或者考虑使用卡扣试散片方式,以上提出的建议也有缺点,需要根据实际的生产,返修情况确定合适方案。
为了达到更好的效果,DLINK设计人员也充分利用起了机箱本身导热性,在芯片底部在塞了一个导热硅胶,这样从DFM角度有两个好处:一个是把机箱变成了一个大散片,二个是对PCB板身起到了支撑作用,对于BGA焊点或PCB过孔能更起到保护作用。
阿昆和大家介绍一下这个导热硅胶,一张图说明
在使用这种导热胶时大家要注意几个问题:1\这个不是代替散热片,而是起一个芯片与散热金属表面之间的一个充分接触而传热的作用,本身带有一定粘性。2\尺寸可以随意订制,当然越厚,效果越不好。3\注意硬度,不同厂家做出来可能不一样,都有对应硬度等级,例如交换机案例中,尺寸厚度要恰到好处,太厚太硬会对PCB板本身产生影响因为会一直顶着。4\实际装配中一般是贴在芯片上在装配板(反过来装时),就要求自带粘性足够。
板上清一色的全用了直插电解电容作为滤波用,开关电源处因为储能电容是关键,用料明显和周围电容不一样,用的好像是一个固态的电容。,这样看出了D-LINK对质量要求的把控。
从DFM角度来比较厉害的是,所有电容极性朝向是一面,知道这是有什么好处吗?这个样的好处就是方便焊接加工后方便检查,这样能一眼看出有没有装反的电容!!!
主控芯片用的晶振是一个贴片,实际上这又称“假贴片”,因为其实就是在直插上改良过来的,内部和直插没区别。阿昆以前经历过太多这种晶振上的问题,现在对这种晶振没有好感,这一类晶振因为工艺问题相比来说不良率较高(相对真贴片),如果能用SMD3225或SMD5032的真贴片封装那就完美了,这种不良率低很多。
这款交换机给阿昆的最深印象就是在接“地”上,工程师对这个产品的接地要求特别高,要充分接地,螺丝设计的特别多,不惜用料,不惜成本,使用的是带垫片的螺丝。
从装配角度来说,当然螺丝多了,影响装配,但是从电气可靠上来说确实更好,这也难怪大厂的产品质量更可靠。
PCB上各区域增加螺丝,让板子和铁机箱充分连接,让静电或浪涌有最快速泄放通道,从而保护器件接口不损伤,对于工程产品来说,工作环境恶劣,这些设计要求必然严格。
机箱外壳设计接地螺丝,在有必要的话,需使用导线将外壳直接接入大地(一般是220V电源处如果没有地线时)同时接入效果更好。
PCB光和机箱连接起来不够,还需要机箱和大地连接才有效果。如上图设计。在220V处增加了连地螺丝。
可见,DLINK对交换机的接地是非常非常看重,因为接地不好确实容易引起芯片的损伤。
这是板背后,有明显的白印这其实是在波峰焊使用过炉治具喷晒的助焊剂留下的残留物,可以不用理会。背面主要是阻容类物料。排列也有序整齐。
这个PCB唯一有个缺点地方是为了避开网络插座弹片,那一块区域掏空,理论上对PCB制造和SMT贴片不是很好(特别是SMT贴片处),不过好在没变成异形板。
重点看下这里,对于PCB底部的阻容件,与插件的焊盘有一个安全距离要求,达到3MM以上,极限是2MM。为什么要这样做呢?如果和焊盘靠的太近,这样在制作过炉治具时,因需要挡住阻容件,而导致会档住插件焊点,导致波峰焊时,插件焊点上锡不良。
这就是一个可生产性设计要求。
好了,这台DLINK交换机和大家就分析到这吧。总的来说这台交换机在生产设计上来说还是可以打个90分以上的,该有的MAKR点,板边都有。必然大厂品牌,工程师这方面的经验还是非常的足的。
写到这里,阿昆手已经酸了,做原创内容真的不容易,希望大家支持多交流,也不白费我的力气。
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