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，文章內容質量較高，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：

一是指生產印制電路板的加工工藝性；

二是指電路及結構上的元器件和印制電路板的裝聯工藝性。

對生產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、恰當的選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，對裝聯效率及成本、產品質量影響極大，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，必須還要根據此組裝方式的典型工藝流程，考慮到企業本身的工藝設備水平。

倘若本企業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效率和成本有相當重要的影響，是衡量PCB設計的可裝聯性的重要指標。

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

有規則的排列方便檢查，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，提高生產效率和柔性

在對外形尺寸較小或外形不規則的PCB進行裝聯時，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，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，一般是出于節約網板費用的考慮，即通過這樣的拼板，原來需要兩面網板，現在只需要開一面網板即可。

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。

還有一種非常經濟的拼板，并不是指的對PCB進行拼板，而是對網板的網孔圖形進行拼板。

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允許在尺寸為790×790mm的鋼網上，開設多面PCB的網孔圖形，可以做到一片鋼網用于多個產品的印刷，是一種非常節約成本的做法，尤其適合于產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，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。定位孔環狀周圍3.2mm以內，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，這5mm的空間用以保證夾具夾持。通常在輸送帶式的生產設備與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。

? 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點，測試節點嚴禁選在元器件的焊點上，這種測試可能使虛焊節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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