PCB的设计与生产工艺.doc

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1、PCB的设计与生产工艺——合格PCB工程师必须注意的10个细节一个优秀的PCB设计工程师，必须综合生产工艺和测试工艺进行考虑，才能顺利地设计出好产品。这也涉及PCB设计中的可制造性和可测试性。在实际设计中，这两点往往容易被忽略。笔者曾经在做Bonding、SMT、THT工艺焊接的OEM时，经常遇到由于设计者不了解生产、测试工艺，导致设计的PCB产品无法顺利加工，而遭到各OEM厂商的拒绝，最后要么造成批量报废，要么以极高的加工费向OEM厂商求饶，甚至需要请客送礼；这也是部分客户为降低损失、达成合同交货期而不得不

2、实施的行为。记得在99年时，曾接到中山客户的一个做手持对讲机项目，是10,000多片对讲机板的SMT加工，此板安装密集且为双面表贴，板上应用了大量的片状电感、小容量电容和片状可调电容。在加工打样后，发现以下问题：1、PCB为不规则图形，四周器件均靠近PCB外沿且无副边（工艺边），无法在贴片机上传输；2、PCB上没有设置FiducialMark（机器视觉识别标志），只好利用PCB上的器件焊盘做为Mark点，但由于焊盘离阻焊层太近，阻焊层的反光使得机器识别率低，机器经常停机报警；3、个别过孔（Via）离焊盘太近，

3、回流时造成焊锡流失，焊盘上锡少；4、可调电容的焊盘设置的太宽，由于可调电容面积大、重量轻，当锡熔融时的浮力和表面的张力使得所有可调电容均出现漂移。由于PCB存在以上问题，我们向客户表明无法承接此订单，但客户百般恳求，因为他们所接为国外订单，签有严格的合同及违约责任，且之前已经找过两个加工单位均被拒绝，生产时间非常紧迫。最后，我做了一个PCB的托模（将PCB嵌入式固定），才艰难的将此订单做完，为此客户也付出了近十倍的加工费。以下所写文字，多来自于笔者多年的经验与工作中的案例，也是在产品设计中的一点思考，希望能对

4、PCB设计工程师有所帮助。1.0了解焊接工艺和设备很多的设计工程师并不了解组装工艺和设备，即认为产品的生产与自己无关；这样设计出的产品在组装时往往容易出现这样那样的问题，甚至直接影响到生产效率和成品率。这种问题在大批量生产时会尤为突出。所以对工艺和设备的了解是必要的。例如：由于手工浸焊质量差、效率低、不能适应大生产和自动化作业的要求，取而代之的大都是波峰焊。但是，包括波峰焊、切脚机、贴片机、自动印刷机在内的几乎所有自动化设备均采用轨道式传输方式，而轨道式传输一般要求PCB要有至少两个平行的对边，且靠边的3～5

5、mm不能有器件（要被压在轨道里）。所以在PCB设计时，若安装密集元件，当需要将器件放到靠近侧边时，就要考虑给PCB增加工艺边（即常说的“副边”）；若元件安装不是很密集，就应在设计时避免将器件放得太靠边。否则，PCB对于自动化设备的适用性就会受到限制。1.1当前主要的PCB装联工艺有：lSMT（SurfaceMountTechnology）表面安装工艺：适用于表贴元器件的焊接。lTHT（ThroughHoleTechnology）通孔工艺：主要以波峰焊接工艺为主，应用于通孔元件的焊接（少量场合，也有将其应用于表

6、贴元器件）。lBonding（邦定）工艺：主要应用于裸片（BareDie）与PCB的装联。1.2本公司现有设备对PCB外形尺寸的要求：设备名称设备型号PCBSIZE（min）PCBSIZE（max）用途贴片机CP40LV+50×30×0.38460×400×4.2用于表贴元器件的安装邦定机BONDA101170×170用于裸片的焊接回流焊MA-300R460×280用于表贴元器件的回流/再流焊接切脚机BT-6A380×230用于通孔元器件的切脚洗板机PTO/3006260×160用于PCA的清洗小锡炉270×

7、220用于通孔元器件的手工浸焊大锡炉460×315用于通孔元器件的手工浸焊2.0再流焊接工艺要求元件的最小间距再流焊接工艺有可能造成元件或引线之间的短路。究其原因，可能是因为以下几种情况：l钢网印刷的焊膏印象图形与焊盘图形未能完全吻合；l焊膏粘度偏低或触变性差，导致焊膏坍塌，形成焊膏连条，载流焊后形成小锡珠或桥接。l泳动效应。焊膏熔化时，元件受本身重力、焊锡润滑力、熔融焊膏表面张力的作用，可能偏离焊盘，与邻近焊盘搭接。因此，放置的各元件之间必须有一定间距，以避免形成短路与桥接。一般情况下，相邻元件的安全间距应

8、≥26mil。3.0波峰焊接工艺要求元件的最小间距波峰焊接时，由于熔融焊锡张力、金属表面润滑等诸多因素，在间距过小的焊盘或通孔之间可能产生焊锡桥接。为了减少这种焊接缺陷，设计时应预保留元件间的合理间距。一般情况下，相邻元件（通孔元件）的安全间距应≥50mil。4.0Bonding（邦定）工艺对PCB的要求4.1邦定板的外形尺寸邦定电路板的外形尺寸不宜设置得太大，一般情况下，建议小于100mm×100