PCB 設(shè)計(jì)在生產(chǎn)工藝方面的注意事項(xiàng),1,前 言,近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的不景氣和人工成本的不斷上升，產(chǎn)品在價(jià)格上遭遇到前所未有的壓力，控制成本成為研發(fā)和生產(chǎn)必不可少的考慮因素。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，要控制人力成本就必須實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高度自動(dòng)化，而生產(chǎn)的高度自動(dòng)化就要求具有自動(dòng)化的設(shè)備和具有能夠自動(dòng)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，因此對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)就引進(jìn)了產(chǎn)品的DFM(Design For Manufacture)。下面就從DFM的方面簡(jiǎn)單介紹PCB（Printed Circuit Board）在設(shè)計(jì)Layout方面的注意事項(xiàng)。,2,1、PCB材質(zhì)及耐溫性,板材有很多種類(lèi)，其耐溫特性各不相同，所以在設(shè)計(jì)的初期要在材料的價(jià)格和材料的耐溫程度上做綜合的評(píng)估。PCB常用材料中，樹(shù)脂有環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等，基材有玻纖布、絕緣紙等。比較常見(jiàn)PCB的材質(zhì)有CEM-1、CEM-3、FR-1、FR-4、FR-5等型號(hào)，不同型號(hào)PCB的耐溫等級(jí)差異很大，針對(duì)紙質(zhì)PCB耐溫等級(jí)低、易吸潮的特點(diǎn)，需設(shè)置盡量低的回流溫度，同時(shí)需評(píng)估是否需要安排預(yù)烘烤，特別注意非真空包裝的紙質(zhì)PCB。,3,2、PCB鏤空外形結(jié)構(gòu),不規(guī)則外形PCB的鏤空面積較大時(shí)，容易導(dǎo)致SMT（Surface Mounted Technology）設(shè)備輸送軌道上的PCB傳感器誤測(cè)。產(chǎn)線需要增加PCB傳感器檢測(cè)延時(shí)時(shí)間，以避免因識(shí)別錯(cuò)誤產(chǎn)生誤動(dòng)作，或在與軌道垂直的方向移動(dòng)PCB檢測(cè)傳感器以避開(kāi)PCB鏤空的地方。如果需要安排波峰焊接工序的，還需考慮制作波峰焊載板以遮蔽鏤空比較大的地方，以免融錫沖上板面。我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮盡量將需要焊接的元件遠(yuǎn)離鏤空的位置 ，同時(shí)盡量排布在鏤空的一側(cè)。,4,PCB,傳感器,PCB,錫向,3、工藝邊的設(shè)計(jì),板邊5mm范圍內(nèi)不能有貼片元器件，否則會(huì)影響SMT生產(chǎn)，無(wú)法避免時(shí)，可以采用添加輔助邊（工藝邊）或制作載板的方法，工藝邊一般加在PCB長(zhǎng)邊，工藝邊寬度不小于3mm，工藝邊同PCB流向一致。如果工序間PCBA流轉(zhuǎn)是采用板架的，需評(píng)估板架上PCB槽的深度（一般為6-7mm）范圍內(nèi)是否有元件，如有則不能用板架周轉(zhuǎn)，可以采用專(zhuān)用的PCB Magazine。注意加工藝板邊一定要注意控制成本，大量生產(chǎn)使用載板以節(jié)省成本，記住小板一定要有對(duì)角的mark點(diǎn)。,5,3mm,流向,載具,PCB,mark,mark,4、PCB大小,每臺(tái)SMT設(shè)備都有PCB尺寸范圍限制，太大或太小均無(wú)法生產(chǎn)。如果單片PCB尺寸太大，就需要選擇適合大尺寸PCB的大型設(shè)備來(lái)生產(chǎn)。如果單片PCB尺寸太小，一是可以做成多聯(lián)板，使多聯(lián)板的 PCB尺寸變大；二是制作尺寸合適的載板，將單片PCB放于載板上生產(chǎn)，當(dāng)然前者生產(chǎn)效率更高，但是從成本考慮，載板生產(chǎn)成本更低。當(dāng)PCB的長(zhǎng)寬小于50X50mm時(shí)，必須進(jìn)行拼板，拼板整體尺寸建議小于250X250mm,6,5、“V-CUT”槽 和郵票孔,聯(lián)板一般以“V-CUT”和郵票孔兩種方式連接，連接方式以PCB的四周邊緣的規(guī)則程度決定的。PCB板的邊沿是簡(jiǎn)單的正方形或長(zhǎng)方形使用“V-CUT”聯(lián)板，反之是不規(guī)則板邊的，如圓形，橢圓等，則使用郵票孔聯(lián)板。對(duì)于規(guī)則形狀的PCB ，使用合適的“V-CUT”槽深度是很重要的，“V-CUT”槽可以雙面刻也可以單面刻，總的深度一般是PCB厚度的1/3-1/2左右，過(guò)淺會(huì)增加分板難度，過(guò)深會(huì)造成連接強(qiáng)度不夠，PCB過(guò)爐受熱時(shí)易變形。對(duì)于不規(guī)則形狀的PCB，郵票孔所處的位置一定要考慮到割板的便捷和整體聯(lián)板的強(qiáng)度，規(guī)避元件位置和組裝位置。,7,大于1/2,V-CUT結(jié)構(gòu),郵票孔結(jié)構(gòu),6、PCB焊盤(pán)涂層,表面處理一般有有機(jī)涂覆（OSP）、熱風(fēng)整平（噴錫）、化學(xué)鍍鎳/浸金（ENIG）、浸銀、浸錫等方式，噴錫板主要需檢查焊盤(pán)表面噴錫的平整度，噴錫不平整會(huì)影響錫膏印刷效果；OSP板主要需檢查抗氧化性，以選擇合適活性的錫膏型號(hào)和PCB流轉(zhuǎn)限制時(shí)間；ENIG處理過(guò)的PCB表面在焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生黑盤(pán)效應(yīng)（Black pad），需在PCB外觀檢驗(yàn)SOP（Standard Operating Procedure 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序）中作特別提醒。,8,7、PCB阻焊膜和絲印圖,阻焊膜不能覆蓋焊盤(pán)，要能耐受回流焊高溫沖擊，不能產(chǎn)生起皮、褶皺等不良。絲印字符應(yīng)清晰，不能覆蓋焊盤(pán)。尤其要注意檢查細(xì)間距IC附近阻焊膜和絲印油的高度，如超標(biāo)會(huì)使細(xì)間距IC引腳焊盤(pán)上的錫膏厚度增加，易造成連焊不良。 如下圖：C102字符如高度太大，就會(huì)影響U3的錫膏厚度,9,8、元件分布,元件的布置首先考慮元件在二維，三維上沒(méi)有干涉。 元件布局應(yīng)均勻、整齊、緊湊，功率大的元件擺放在利于散熱的位置上，質(zhì)量較大的元器件應(yīng)避免放在板的中心，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件，同類(lèi)型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個(gè)方向放置，同一種類(lèi)型的有極性分立元件也要在X或Y方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗(yàn)，元器件的排列要便于調(diào)試和維修，亦即小元件周?chē)荒芊胖么笤⑿枵{(diào)試的元、器件周?chē)凶銐虻目臻g。 波峰焊接面上的大、小SMD（Surface Mounted Devices）不能排成一條直線，要錯(cuò)開(kāi)位置，較小的元件不應(yīng)排在較大的元件之后，阻、容件軸向要與波峰焊?jìng)魉头较虼怪保抛杓癝OP元器件軸向與傳送方向平行，這樣可以防止焊接時(shí)因焊料波峰的 “陰影”效應(yīng)造成的虛焊和漏焊。,10,元件發(fā)布圖例,11,9、焊盤(pán)和布線設(shè)計(jì), 需評(píng)估焊盤(pán)設(shè)計(jì)是否與實(shí)際元件匹配，如發(fā)現(xiàn)有小元件匹配大焊盤(pán)的，可以考慮在元件底部點(diǎn)加貼片膠來(lái)幫助固定，以避免回流焊時(shí)出現(xiàn)立碑、空焊等不良。 需評(píng)估焊盤(pán)大小和間距是否符合IPC-SM-782A標(biāo)準(zhǔn)。如不符合，需修改設(shè)計(jì)，或在印刷鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮修正彌補(bǔ)輕微的設(shè)計(jì)缺陷。 SMD元件的焊盤(pán)上或其附近不能有過(guò)孔，過(guò)孔離焊盤(pán)至少0.3mm以上，否則在回流焊過(guò)程中，焊盤(pán)上的焊錫熔化后會(huì)沿著過(guò)孔流走，會(huì)產(chǎn)生空焊、少錫，還可能流到板的另一面造成短路。如果無(wú)法避免，需將過(guò)孔注入膠水填塞，如果是BGA焊盤(pán)，還需特別檢查過(guò)孔填塞后不能留凹坑，否則，BGA焊點(diǎn)易產(chǎn)生空洞。,12,9、焊盤(pán)和布線設(shè)計(jì), 焊盤(pán)與大面積銅箔（如電源/接地層等）之間需作熱隔離設(shè)計(jì)，否則易形成冷焊不良，熱隔離連線長(zhǎng)度至少0.8mm以上。,13, 對(duì)于多層板，或者板厚比較薄的PCB,大面積接地/電源層應(yīng)作網(wǎng)格狀處理，否則，在焊接過(guò)程中會(huì)因熱應(yīng)力差異過(guò)大引起PCB局部變形。,9、焊盤(pán)和布線設(shè)計(jì), 如果需要對(duì)PCBA作ICT測(cè)試的，就需評(píng)估測(cè)試焊盤(pán)的設(shè)計(jì)是否合理，兩個(gè)測(cè)試焊盤(pán)應(yīng)保持2.54mm以上間距，測(cè)試焊盤(pán)不應(yīng)上錫盡量避免用過(guò)孔或焊點(diǎn)來(lái)代替測(cè)試焊盤(pán),14,大于2.54mm, 對(duì)于通孔元件來(lái)說(shuō)，為了保證焊接效果最佳，引腳與孔徑的縫隙應(yīng)在 0.25mm0.70mm之間。較大的孔徑對(duì)插裝有利，但對(duì)焊點(diǎn)形成不利，易產(chǎn)生空洞和半焊不良。 一般通孔元件的焊盤(pán)直徑為孔徑的2倍，雙面板最小為1.5mm，單面板最小為2mm，如果受空間限制而不能用圓形焊盤(pán)的，可以采用腰圓形焊盤(pán)，以增加焊盤(pán)面積。,橙色-焊盤(pán),白色-間隙,黑色-元件引腳,10、PCB的MARK和定位孔,PCB的定位孔為非金屬化孔，直徑為4mm，位于PCB的角上，距兩板邊各5mm。定位MARK點(diǎn)距板邊5mm以上，不影響SMT設(shè)備的識(shí)別，PCB對(duì)角至少有兩個(gè)不對(duì)稱(chēng)MARK點(diǎn)，MARK點(diǎn)的優(yōu)選形狀為實(shí)心圓，也可以是實(shí)心方塊、實(shí)心菱形、十子星等，實(shí)心圓MARK點(diǎn)的優(yōu)選尺寸為直徑1mm。對(duì)于細(xì)間距IC，為提高貼片精度，要求在IC兩對(duì)角也設(shè)置局部MARK點(diǎn)。MARK點(diǎn)的材料為裸銅或覆銅，為了增加MARK點(diǎn)和PCB之間的對(duì)比度，可在MARK點(diǎn)周?chē)?.5mm范圍內(nèi)開(kāi)阻焊窗口，為了保證印刷和貼片的識(shí)別效果，MARK點(diǎn)周?chē)鷳?yīng)無(wú)其它走線及絲印字符。,小板MARK 點(diǎn),PCB板定位孔,大于5mm,大板MARK 點(diǎn),11、完整的PCB結(jié)構(gòu)圖,PCB對(duì)于不同的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)圖也要求不一樣，下面是一個(gè)完整的PCB板的連板圖例,包括工藝倒角，連板MARK ，小板MARK ， Bad Board MARK,進(jìn)板方向標(biāo)識(shí)，產(chǎn)品信息（XXXXXXXX) ，供應(yīng)商LOG。,xxxxxxxxxxx,LOG,12、結(jié)束語(yǔ),不同的產(chǎn)品需要從成本和產(chǎn)品本身的特性，以及這個(gè)產(chǎn)品的訂單量去考慮PCB板的設(shè)計(jì)，沒(méi)有固定的模式，但是標(biāo)準(zhǔn)是一樣的。此外PCB Layout設(shè)計(jì)還需要考慮到以下部分： 1 、電磁兼容（Electro Magnetic Compatibility-EMC） 2 、接地 3 、屏蔽，包括高頻元件和高頻元件，低頻元件和低頻元件 4 、濾波 5 、等等 以上內(nèi)容就需要專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行施教，這里就不做講解。,17,謝 謝 大 家,18,