如何解決PCB可制造性問題

這篇文章將為大家詳細講解有關如何解決PCB可制造性問題，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

PCB設計的可制造性分為兩類：

一是指生產(chǎn)印制電路板的加工工藝性；

二是指電路及結(jié)構(gòu)上的元器件和印制電路板的裝聯(lián)工藝性。

對生產(chǎn)印制電路板的加工工藝性，一般的PCB制作廠家，由于受其制造能力的影響，會非常詳細的給設計人員提供相關的要求，在實際中相對應用情況較好。

而根據(jù)筆者的了解，真正在實際中沒有受到足夠重視的，是第二類，即面向電子裝聯(lián)的可制造性設計。

文章的重點也在于描述在PCB設計的階段，設計者必需考慮的可制造性問題。

1、恰當?shù)倪x擇組裝方式及元件布局

組裝方式的選擇及元件布局是PCB可制造性一個非常重要的方面，對裝聯(lián)效率及成本、產(chǎn)品質(zhì)量影響極大，而實際上筆者接觸過相當多的PCB，在一些很基本的原則方面考慮也尚有欠缺。

選擇合適的組裝方式

通常針對PCB不同的裝聯(lián)密度，推薦的組裝方式有以下幾種：

作為一名電路設計工程師，應該對所設計PCB的裝聯(lián)工序流程有一個正確的認識，這樣就可以避免犯一些原則性的錯誤。在選擇組裝方式時，除考慮PCB的組裝密度，布線的難易外，必須還要根據(jù)此組裝方式的典型工藝流程，考慮到企業(yè)本身的工藝設備水平。

倘若本企業(yè)沒有較好的波峰焊接工藝，那么選擇上表中的第五種組裝方式可能會給自己帶來很大的麻煩。

另外值得注意的一點是，若計劃對焊接面實施波峰焊接工藝，應避免焊接面上布置有少數(shù)幾個SMD而造成工藝復雜化。

元器件布局

PCB上元器件的布局對生產(chǎn)效率和成本有相當重要的影響，是衡量PCB設計的可裝聯(lián)性的重要指標。

一般來講，元器件盡可能均勻地、有規(guī)則地、整齊排列，并按相同方向、極性分布排列。

有規(guī)則的排列方便檢查，有利于提高貼片/插件速度，均勻分布利于散熱和焊接工藝的優(yōu)化。

另一方面，為簡化工藝流程，PCB設計者始終都要清楚，在PCB的任一面，只能采用回流焊接和波峰焊接中的一種群焊工藝。

這點在組裝密度較大、PCB的焊接面必須分布較多貼片元器件時，尤其值得注意。

設計者要考慮對焊接面上的貼裝元件使用何種群焊工藝，最為優(yōu)選的是使用貼片固化后的波峰焊工藝，可以同時對元件面上的穿孔器件的引腳進行焊接；但波峰焊接貼片元件有相對嚴格的約束，只能焊接0603及以上尺寸的片式阻容、SOT、SOIC（引腳間距≥1mm且高度小于2.0mm）。

分布在焊接面的元器件，引腳的方向宜垂直于波峰焊接時PCB的傳送方向，以保證元器件兩邊的焊端或引線同時被浸焊，相鄰元件間的排列次序和間距也應滿足波峰焊接的要求以避免“遮蔽效應”，

如圖1。當采用波峰焊接SOIC等多腳元件時，應于錫流方向最后兩個（每邊各1）焊腳處設置竊錫焊盤，防止連焊。

還有，相似的元件類型應該盡可能接地在一起，所有元件的第一腳在同一個方向，如圖3所示。

在PCB自身的制造中，以及在裝聯(lián)中的半自動插件、ICT測試等工序，需要PCB在邊角部位提供兩到三個定位孔。

3、合理使用拼板，提高生產(chǎn)效率和柔性

在對外形尺寸較小或外形不規(guī)則的PCB進行裝聯(lián)時，會受到很多限制，所以一般采用拼板的方式來使幾個小的PCB拼接成合適尺寸的PCB進行裝聯(lián)，如圖5。

一般單邊尺寸小于150mm的PCB，都可以考慮采用拼板方式，通過兩拼、三拼、四拼等，將大PCB的尺寸拼至合適的加工范圍，通常寬150mm250mm，長250mm350mm的PCB是自動化裝聯(lián)中比較合適的尺寸。

另外一種拼板方式是將雙面都布置有SMD的PCB一正一反的拼成一個大板，這樣的拼板俗稱陰陽拼，一般是出于節(jié)約網(wǎng)板費用的考慮，即通過這樣的拼板，原來需要兩面網(wǎng)板，現(xiàn)在只需要開一面網(wǎng)板即可。

另外技術人員在編制貼片機運行程序時，采用陰陽拼的PCB編程效率也更高。

拼板時子板之間的連接可以采用雙面對刻V型槽﹑長槽孔加圓孔等方式，但設計時一定要考慮盡可能使分離線在一條直線上，以利于最后的分板，同時還要考慮分離邊不可離PCB走線過近，而使分板時容易損傷PCB。

還有一種非常經(jīng)濟的拼板，并不是指的對PCB進行拼板，而是對網(wǎng)板的網(wǎng)孔圖形進行拼板。

隨著全自動焊膏印刷機的應用，目前較為先進的印刷機已經(jīng)允許在尺寸為790×790mm的鋼網(wǎng)上，開設多面PCB的網(wǎng)孔圖形，可以做到一片鋼網(wǎng)用于多個產(chǎn)品的印刷，是一種非常節(jié)約成本的做法，尤其適合于產(chǎn)品特點為小批量多品種的廠家。

4、可測性設計的考慮

SMT的可測性設計主要是針對目前ICT裝備情況。將后期產(chǎn)品制造的測試問題在電路和表面安裝印制板SMB設計時就考慮進去。提高可測性設計要考慮工藝設計和電氣設計兩個方面的要求。

工藝設計的要求

定位的精度、基板制造程序、基板的大小、探針的類型都是影響探測可靠性的因素。

? 精確的定位孔。在基板上設定精確的定位孔，定位孔誤差應在±0.05mm以內(nèi)，至少設置兩個定位孔，且距離愈遠愈好。采用非金屬化的定位孔，以減少焊錫鍍層的增厚而不能達到公差要求。如基板是整片制造后再分開測試，則定位孔就必須設在主板及各單獨的基板上。

? 測試點的直徑不小于0.4mm，相鄰測試點的間距最好在2.54mm以上，不要小于1.27mm。

? 在測試面不能放置高度超過*mm的元器件，過高的元器件將引起在線測試夾具探針對測試點的接觸不良。

? 最好將測試點放置在元器件周圍1.0mm以外，避免探針和元器件撞擊損傷。定位孔環(huán)狀周圍3.2mm以內(nèi)，不可有元器件或測試點。

? 測試點不可設置在PCB邊緣5mm的范圍內(nèi)，這5mm的空間用以保證夾具夾持。通常在輸送帶式的生產(chǎn)設備與SMT設備中也要求有同樣的工藝邊。

? 所有探測點最好鍍錫或選用質(zhì)地較軟、易貫穿、不易氧化的金屬傳導物，以保證可靠接觸，延長探針的使用壽命。

? 測試點不可被阻焊劑或文字油墨覆蓋，否則將會縮小測試點的接觸面積，降低測試的可靠性。

電氣設計要求

? 要求盡量將元件面的SMC/SMD的測試點通過過孔引到焊接面，過孔直徑應大于1mm。這樣可使在線測試采用單面針床來進行測試，從而降低了在線測試成本。

? 每個電氣節(jié)點都必須有一個測試點，每個IC必須有POWER及GROUND的測試點，且盡可能接近此元器件，最好在距離IC 2.54mm范圍內(nèi)。

? 在電路的走線上設置測試點時，可將其寬度放大到40mil 寬。

? 將測試點均衡地分布在印制板上。如果探針集中在某一區(qū)域時，較高的壓力會使待測板或針床變形，進一步造成部分探針不能接觸到測試點。

? 電路板上的供電線路應分區(qū)域設置測試斷點，以便于電源去耦電容或電路板上的其它元器件出現(xiàn)對電源短路時，查找故障點更為快捷準確。設計斷點時，應考慮恢復測試斷點后的功率承載能力。

圖6所示為測試點設計的一個示例。

通過延伸線在元器件引線附近設置測試焊盤或利用過孔焊盤測試節(jié)點，測試節(jié)點嚴禁選在元器件的焊點上，這種測試可能使虛焊節(jié)點在探針壓力作用下擠壓到理想位置，從而使虛焊故障被掩蓋，發(fā)生所謂的“故障遮蔽效應”。

由于探針因定位誤差引起的偏晃，可能使探針直接作用于元器件的端點或引腳上而造成元器件損壞。

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