尺寸與公差的標注看起來非常簡單，但在進行標注時如果不多花一些心思不僅會影響產品的可制造性，增加產品PCBA成本，而且還會很容易出現尺寸不合格的產品比合格產品更符合應用需要的情況。

 

如果一個普通人看到圖1這樣的圖紙時肯定會問：這是什么？希臘文還是象形文？用了這么多的符號和數位，它一定是某種代碼。完全正確，這就是一種代碼，它的學名叫幾何尺寸與公差，又稱為GD&T或GDAT，它是工程、生產和品質管理部門之間進行工程圖紙交流時所使用的一種語言。GD&T并不是新名詞，早在我們認識之前就已經以某種形式存在。

 

GD&T是美國的國家標淮，同時也是國際標淮，它根據ASME Y14.5M-1994尺寸標注與公差標淮而制定的(ASME是美國機械工程師學會的縮寫)，主要是個機械標淮。按照ASME的描述，GD&T有助于“使美國的做法和方法與統一的標淮相一致，以便在全球范圍進行更加有效的技術交流”，應用這種語言或工具“對經濟和技術都有利”。

 

圖1：一張標注有尺寸與公差的零件圖紙

 

機械性傾向

我們要正視這個問題。印制電路板(PCB)是個機械構件，而且是個相對簡單的機械構件，一般來講，PCB都是平整的矩形件，沒有凹槽或開口。請不要告訴我你的電路板形狀是多么復雜，我知道例外總會有的。但事實上從機械專業的角度來講，與金屬沖壓片、圓錐傳動齒或螺旋齒輪相比，PCB相對來說要簡單得多。

 

由于GD&T吸收了很多機械工程方面的內容，甚至包括大量對PCB設計人員沒用的東西，所以許多PCB設計人員紛紛對此標淮唯恐避之不及，即使看過GD&T書或上過此類課程的設計人員也會被嚇跑。

 

不過電路板設計人員并不需要搞懂GD&T的方方面面，如果只選擇應用于矩形平整件的部份，GD&T就比較好理解而且很有用。IPC-2615“印制板尺寸與公差”介紹了ASME Y14.5M-1994中適用于印刷電路板的部份內容，而且就如學習語言一樣，越經常使用越覺得容易。

 

公差大是好事

既然我們曾經忽略過這些問題，現在就來談談在PCB制造圖紙上運用GD&T的真正主要原因。GD&T如果運用得當，將可以使電路板的制造公差加大，使得產品更具有可制造性且成本更低，同時不會對最終成品的配合產生不利影響，它還能讓你告訴制造商哪些孔、槽或邊對最終產品特別重要。

 

也許你會說：“我不想給電路板制造商留出更多的公差，我要電路板正好符合其最終的包裝。”讓我們來看看你的電路板尺寸會是什么情況。

圖2：一般零件定位尺寸采用某個位置再加減一個數表示
 

一般來講，一個孔、槽或零件的定位尺寸是某個位置再加或減一個數量(圖2)。假設某個孔的中心點尺寸標注為X尺寸和Y尺寸再加減0.010英寸，實際上你對電路板制造商所要說的就是只要該孔的中心是在這0.020英寸見方范圍內，都是可以接收的。相反，如果該孔的中心落在0.020英寸范圍之外就得拒收。很簡單，不是嗎?

 

好了，我們來更仔細地研究一下。如果做出的孔中心位置是X+0.010英寸及Y+0.010英寸，那么它仍在尺寸范圍內，是可以接收的，測算一下該孔的位置，可以發現它距設定位置0.014英寸；假如另一個孔的中心是X+0.000英寸和Y+0.011英寸，那么它不在尺寸范圍內，因此拒收，測算該孔的位置可知它距設定位置0.011英尺。

 

實際上你做的就是，所接收的孔離設定位置的距離比拒收的還要遠。在實際中，如果第一種情形提供的是可接收產品，那么第二種實際上也應該是合格的，而常規尺寸標注技術會將第二種情況判為拒收。

 

如果將GD&T應用于這種場合，我們就可以定義一個圓形公差區，而不是方形，這樣確保了不會拒收一個實際上更接近目標值的元件，而去接受遠離目標值的那一個。

 

這可能過于簡單，但確實就是這樣。藉由采用GD&T定義圓形公差區域，你可以增加57%的公差而不會影響最終產品的裝配。已經了解GD&T的人可能會有些疑問，這?我再說清楚一些：公差區域實際上是一個立體的圓柱，這個圓柱形公差區域的頂面和底面就是印制電路板的上下表面。

 

要記住采用這一標淮時不要過度。如果不小心，可能會用GD&T對某個位置“標注過頭”，使得圖紙模糊混亂，大大增加電路板的制造成本。

 

本文結論

用幾段文字很難歸納出ASME Y14.5M-1994及其應用方法。GD&T還有很多其它優點，包括額外公差、材料修正值和外形公差，以及數據規劃定義等。希望這？我能使大家對尺寸標注與公差標淮有個比較清楚的了解，如果運用得當可設計出更具可制造性的電路板，而且還能進一步節省公司的成本。