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1、PCB 設(shè)計在生產(chǎn)工藝方面的注意事項,1,前 言,近年來隨著經(jīng)濟的不景氣和人工成本的不斷上升，產(chǎn)品在價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現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高度自動化，而生產(chǎn)的高度自動化就要求具有自動化的設(shè)備和具有能夠自動化生產(chǎn)的產(chǎn)品，因此對于產(chǎn)品的設(shè)計就引進(jìn)了產(chǎn)品的DFM(Design For Manufacture)。下面就從DFM的方面簡單介紹PCB（Printed Circuit Board）在設(shè)計Layout方面的注意事項。,2,,,1、PCB材質(zhì)及耐溫性,板材有很多種類，其耐溫特性各不相同，所以在設(shè)計的初期要在材料的價格
2、和材料的耐溫程度上做綜合的評估。PCB常用材料中，樹脂有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等，基材有玻纖布、絕緣紙等。比較常見PCB的材質(zhì)有CEM-1、CEM-3、FR-1、FR-4、FR-5等型號，不同型號PCB的耐溫等級差異很大，針對紙質(zhì)PCB耐溫等級低、易吸潮的特點，需設(shè)置盡量低的回流溫度，同時需評估是否需要安排預(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，容易導(dǎo)致SMT（Surface Mounted Technology）設(shè)備輸送軌道上的PCB傳感器誤測。產(chǎn)線需要增加PCB傳感器檢測延時時間，以避免因識別錯誤產(chǎn)生誤動作，或在與軌道垂直的方
3、向移動PCB檢測傳感器以避開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。我們設(shè)計的時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,板邊5mm范圍內(nèi)不能有貼片元器件，否則會影響SMT生產(chǎn)，無法避免時，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
4、轉(zhuǎn)，可以采用專用的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角的mark點。,5,,,,,,3mm,,流向,,,,,,,,,,,,,,載具,PCB,mark,mark,4、PCB大小,每臺SMT設(shè)備都有PCB尺寸范圍限制，太大或太小均無法生產(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的長寬小于50X50mm時，必須進(jìn)行
5、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板的邊沿是簡單的正方形或長方形使用“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，過淺會增加分板難度，過深會造成連接強度不夠，PCB過爐受熱時易變形。對于不規(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)板的強度，規(guī)避元件位
6、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焊盤涂層,表面處理一般有有機涂覆（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表面噴錫的平整度，噴錫不平整會影響錫膏印刷效果；OSP板主要需檢查抗氧化性，以選擇合適活性的錫膏型號和PCB流轉(zhuǎn)限制時間；ENIG處理過的PCB表面在焊接過程中容易產(chǎn)生黑盤效應(yīng)（Black pad），需在PCB外觀檢驗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，
7、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。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)會使細(xì)間距IC引腳焊盤上的錫膏厚度增加，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，同類型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個方向放置，同一種類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，元器件的排列要便于調(diào)試和維修，
8、亦即小元件周圍不能放置大元件、需調(diào)試的元、器件周圍要有足夠的空間。 波峰焊接面上的大、小SMD（Surface Mounted Devices）不能排成一條直線，要錯開位置，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傳送方向垂直，排阻及SOP元器件軸向與傳送方向平行，這樣可以防止焊接時因焊料波峰的 “陰影”效應(yīng)造成的虛焊和漏焊。,10,,,元件發(fā)布圖例,11,9、焊盤和布線設(shè)計, 需評估焊盤設(shè)計是否與實際元件匹配，如發(fā)現(xiàn)有小元件匹配大焊盤的，可以考慮在元件底部點加貼片膠來幫助固定，以避免回流焊時出現(xiàn)立碑、空焊等不良。 需評估焊盤大小和間距是否符合IPC-SM-782A標(biāo)準(zhǔn)。
9、如不符合，需修改設(shè)計，或在印刷鋼網(wǎng)設(shè)計時考慮修正彌補輕微的設(shè)計缺陷。 SMD元件的焊盤上或其附近不能有過孔，過孔離焊盤至少0.3mm以上，否則在回流焊過程中，焊盤上的焊錫熔化后會沿著過孔流走，會產(chǎn)生空焊、少錫，還可能流到板的另一面造成短路。如果無法避免，需將過孔注入膠水填塞，如果是BGA焊盤，還需特別檢查過孔填塞后不能留凹坑，否則，BGA焊點易產(chǎn)生空洞。,12,,,9、焊盤和布線設(shè)計, 焊盤與大面積銅箔（如電源/接地層等）之間需作熱隔離設(shè)計，否則易形成冷焊不良，熱隔離連線長度至少0.8mm以上。,13,,, 對于多層板，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
10、程中會因熱應(yīng)力差異過大引起PCB局部變形。,9、焊盤和布線設(shè)計, 如果需要對PCBA作ICT測試的，就需評估測試焊盤的設(shè)計是否合理，兩個測試焊盤應(yīng)保持2.54mm以上間距，測試焊盤不應(yīng)上錫盡量避免用過孔或焊點來代替測試焊盤,14,,,,,,,,,大于2.54mm, 對于通孔元件來說，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。較大的孔徑對插裝有利，但對焊點形成不利，易產(chǎn)生空洞和半焊不良。 一般通孔元件的焊盤直徑為孔徑的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的，可以采用腰圓形焊盤，以增加焊盤面積。,,,,橙色----焊盤,
11、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點距板邊5mm以上，不影響SMT設(shè)備的識別，PCB對角至少有兩個不對稱MARK點，MARK點的優(yōu)選形狀為實心圓，也可以是實心方塊、實心菱形、十子星等，實心圓MARK點的優(yōu)選尺寸為直徑1mm。對于細(xì)間距IC，為提高貼片精度，要求在IC兩對角也設(shè)置局部MARK點。MARK點的材料為裸銅或覆銅，為了增加MARK點和PCB之間的對比度，可在MARK點周圍1.5mm范圍內(nèi)開阻焊窗口，為了保證印刷和貼片的識別效果，MARK點周圍應(yīng)無其它走線及絲印
12、字符。,,,,,,,,,,,,小板MARK 點,,,,PCB板定位孔,大于5mm,大板MARK 點,11、完整的PCB結(jié)構(gòu)圖,PCB對于不同的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)圖也要求不一樣，下面是一個完整的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，產(chǎn)品信息（XXXXXXXX) ，供應(yīng)商LOG。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,xxxxxxxxxxx,LOG,12、結(jié)束語,不同的產(chǎn)品需要從成本和產(chǎn)品本身的特性，以及這個產(chǎn)品的訂單量去考慮PCB板的設(shè)計，沒有固定的模式，但是標(biāo)準(zhǔn)是一樣的。此外PCB Layout設(shè)計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)容就需要專業(yè)的設(shè)計工程師進(jìn)行施教，這里就不做講解。,17,,,謝 謝 大 家,18,
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