PCB設計時需考慮哪些可製造性問題?

PCB設計的可製造性分爲兩類:
一是指生產印製電路板的加工工藝性;
二是指電路及結構上的元器件和印製電路板的裝聯工藝性。
對生產印製電路板的加工工藝性,通常的PCB製做廠家,因爲受其製造能力的影響,會很是詳細的給設計人員提供相關的要求,在實際中相對應用狀況較好。而根據筆者的瞭解,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製造性設計。
本文的重點也在於描述在PCB設計的階段,設計者必需考慮的可製造性問題。
01恰當的選擇組裝方式及元件佈局
組裝方式的選擇及元件佈局是PCB可製造性一個很是重要的方面,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至關多的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
一般針對PCB不一樣的裝聯密度,推薦的組裝方式有如下幾種:
PCB設計時需考慮哪些可製造性問題?
一般針對PCB不一樣的裝聯密度,推薦的組裝方做爲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,這樣就能夠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,佈線的難易外,必須還要根據此組裝方式的典型工藝流程,考慮到企業自己的工藝設備水平。假若本企業沒有較好的波峯焊€€接工藝,那麼選擇上表中的第五種組裝方式可能會給本身帶來很大的麻煩。
另外值得注意的一點是,若計劃對焊接面實施波峯焊接工藝,應避免焊接面上佈置有少數幾個SMD而形成工藝複雜化。
元器件佈局
PCB上元器件的佈局對生產效率和成本有至關重要的影響,是衡量PCB設計的可裝聯性的重要指標。通常來說,元器件儘量均勻地、有規則地、整齊排列,並按相同方向、極性分佈排列。有規則的排列方便檢查,有利於提升貼片/插件速度,均勻分佈利於散熱和焊接工藝的優化。
另外一方面,爲簡化工藝流程,PCB設計者始終都要清楚,在PCB的任一面,只能採用迴流焊接和波峯焊接中的一種羣焊工藝。這點在組裝密度較大、PCB的焊接面必須分佈較多貼片元器件時,尤爲值得注意。設計者要考慮對焊接面上的貼裝元件使用何種羣焊工藝,最爲優選的是使用貼片固化後的波峯焊工藝,能夠同時對元件面上的穿孔器件的引腳進行焊接;但波峯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且高度小於2.0mm)。
分佈在焊接面的元器件,引腳的方向宜垂直於波峯焊接時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知足波峯焊接的要求以免「遮蔽效應」,如圖1。當採用波峯焊接SOIC等多腳元件時,應於錫流方向最後兩個(每邊各1)焊腳處設置竊錫焊盤,防止連焊。
02PCB上必須佈置用於自動化生產的夾持邊、定位標記、工藝定位孔
目前電子裝聯是自動化程度最高的行業之一,生產所使用的自動化設備均要求自動傳送PCB,這樣便要求在PCB的傳送方向(通常爲長邊方向)上,上下各有一條不小於3-5mm寬的夾持邊,以利於自動傳送,避免靠近板子邊緣的元器件因爲夾持沒法自動裝聯。
定位標記的做用在於對於目前普遍使用光學定位的裝聯設備,須要PCB提供至少兩到三個定位標記,以供光學識別系統對PCB進行準肯定位並校訂PCB的加工偏差。一般所使用的定位標記中,有兩個標記必須分佈在PCB的對角線上。定位標記的選擇通常使用實心圓焊盤等標準圖形,爲便於識別,在標記周圍應該有一塊沒有其它電路特徵或標記的空曠區,尺寸最好不小於標記的直徑,標記距離板子邊緣應在5mm以上。
03合理使用拼板,提升生產效率和柔性
在對外形尺寸較小或外形不規則的PCB進行裝聯時,會受到不少限制,因此通常採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。通常單邊尺寸小於150mm的PCB,均可以考慮採用拼板方式,經過兩拼、三拼、四拼等,將大PCB的尺寸拼至合適的加工範圍,一般寬150mm~250mm,長250mm~350mm的PCB是自動化裝聯中比較合適的尺寸。ide

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