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pcb板为什么需要定位和防呆

印刷电路板为什么需要定位和防呆,这个问题我认为装过机或者跟过产线的工程师都应该有深刻的认识,这里就不多说了,或者你会说制程会解决,设计师也不用担心,有些情况必须马上通过制程来解决,但这并不一定是想要的结果,这里面会涉及到成本、效率等方面,一般情况下,我们应该从设计开始就考虑,这其实也是DFA的一项内容。



印刷电路板的定位,通常基于以下两个考虑。

一是装配方便,注重限位,又称粗定位,对PCB板的装配定位精度要求不高;

二是精确定位,着重于PCB板的装配定位精度。

无论哪种定位方式,在完成组装时,都必须保证PCB板组装位置的唯一性,即要做防呆,避免装反。(特殊情况除外,例如PCB板排放和元件排列以及接通功能存在极少的对称性

良好的定位结构,本身就具有防呆的特点,可一次快速安装到位,避免出现仅定位不防呆,或仅定位不防呆的情况。

粗略定位

内部功能PCBA通常采用PCB板的粗定位,其定位主要是为了方便组装,对定位精度要求不高,通常采用筋位来定位。如图:

上面的PCB板固定结构虽然定位,但没有防呆结构,PCB板的外形和固定孔都是沿PCB板的中心点对称,PCB板旋转180度仍可装配。

上面所示,将一侧的两个固定孔向内移动一定距离,使左右两侧的固定孔不对称,PCB板在180度旋转时,虽然可以安装到位,但板孔和螺柱对不上,最后螺丝打不上,这一处理虽然避免了装反,但,有试错成本,防呆特性不易发现,装配效率不高。

上面的PCB板边做凹口防呆,凹口的形状可以做方型或半圆型,这样,凹口防呆特征容易发现,而且只有正确的装配方向,才能一次安装到位。

要特别指出的是,对于这种定位特征与防呆特征分开设计的情况,应保证防呆,然后再进行定位,也就是说,在PCB板装配过程中,防呆的作用时间要比定位早,这样有利于正确的装配效率的提高,例如,将下面的防呆特征做高一点。

与此同时,也要注意,避免只有防呆不定位或定位不够,如下图。

精确定位

线路板的精密定位经常被用在空间紧凑或某些元件在线路板上定位精度要求高的场合,通常使用定位柱来定位。如图:

由于DC外接口和USB外接口需要对箱体上相应的开口进行定位,因此对PCB板的定位精度有要求,这里采用两个定位柱进行定位,以保证PCB板在XY方向的定位精度,定位柱与板孔之间的间隙为0.05,定位柱的数目一般为2个,不宜过小,过大对PCB板和定位柱的尺寸公差要求越高,造成过定位,也就越难装配,为了避免过定位,也可对其中一个板孔设计成圆孔,如下图,而且定位柱的尺寸不宜过小、过小、无强度,两者之间一般在1-2mm之间,也不宜过大、过大,若尺寸较大,可设计成十字筋,如下图。

应该指出,对于外形对称的PCB板来说,定位柱和定位孔一般都是斜向排列,并且至少有一个定位孔的X值或Y值比另一个定位孔的X值或Y值大或小,即PCB板的定位孔不沿PCB板的中心点对称,从而可以避免PCB板反装。定位柱的正确设计,应同时起到定位和防呆的作用。

为什麽用定位柱定位比用筋定位要精确?

先从PCB板的制造尺寸公差入手。

以下是关于PCB板中间元件在下列两种位置时位置精度的计算实例(以下仅以长度方向的位置精度计算为例,宽度方向则不计算)。

其中PCB板的长度50±0.2,定位筋的间距50.4±0.2,PCB板与定位筋的间距0.2。

经计算,PCB板中间元件的定位精度±0.4,且PCB板尺寸越大定位精度越低。

定位柱与定位孔之间的距离8±0.05,定位柱直径2±0.05,定位孔直径2.1±0.05,定位柱与定位孔之间的间距0.05。

经计算,PCB板的定位精度±0.2左右,定位精度受PCB板尺寸的影响较小,只要控制好定位柱和定位孔的相关尺寸即可。

总之,筋定位是采用大尺寸定位,精度难以控制,因此定位误差较大;而定位柱定位是采用小尺寸定位,精度容易控制,因此定位误差较小。

电路板定位孔要求:

在PCB板对角处至少设置两个定位孔,并注意到过位问题。

二是定位孔为光孔型,即非金属化通孔,能使其与板材连接且精度较高,其直径误差范围一般在0.1mm以内。

定位孔与板的边距至少2mm,在保证PCBA强度的情况下,不易破裂。

上述,其实不仅仅是PCB板的定位,同时也适用于其它零件的定位和防呆。

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