1、SMT印刷電路板的可制造性設(shè)計(jì)與審查，顧愛云，基板材料選擇布線元件選擇焊盤印刷電路板電路設(shè)計(jì)測試點(diǎn)印刷電路板設(shè)計(jì)可制造性(工藝)設(shè)計(jì)布線，焊盤與布線之間的通孔可靠性設(shè)計(jì)連接降低生產(chǎn)成本，耐焊接性，散熱性，電磁干擾等。印刷電路板設(shè)計(jì)是表面組裝技術(shù)的重要組成部分之一。印刷電路板設(shè)計(jì)質(zhì)量是衡量表面組裝技術(shù)水平的重要標(biāo)志，也是保證表面組裝質(zhì)量的首要條件之一。面向制造的設(shè)計(jì)是保證印刷電路板設(shè)計(jì)質(zhì)量的最有效方法。DFM從產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)開始就考慮了可制造性和可測試性，從而使設(shè)計(jì)和制造緊密聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到制造的成功目標(biāo)。DFM具有縮短開發(fā)周期、降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)勢，是企業(yè)產(chǎn)品取得成功的途徑。根據(jù)惠普

2、公司的DFM調(diào)查，個(gè)產(chǎn)品總成本的60%取決于產(chǎn)品的初始設(shè)計(jì)，75%的制造成本取決于設(shè)計(jì)規(guī)格和設(shè)計(jì)規(guī)格，7080個(gè)生產(chǎn)缺陷是由設(shè)計(jì)原因造成的。與現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法相比，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、串行設(shè)計(jì)、重新設(shè)計(jì)和生產(chǎn)1# n#現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、并行設(shè)計(jì)、CE重新設(shè)計(jì)和生產(chǎn)以及DFM 1#、SMT工藝與傳統(tǒng)插件工藝有很大不同，除了滿足常規(guī)的電氣性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)等要求外。還應(yīng)滿足SMT自動(dòng)印刷、自動(dòng)安裝、自動(dòng)焊接和自動(dòng)檢驗(yàn)的要求。尤其是在回流焊接過程中，應(yīng)滿足回流和自定位效應(yīng)的工藝特點(diǎn)。表面貼裝技術(shù)具有全自動(dòng)化、高速、高效率的特點(diǎn)。不同廠家的生產(chǎn)設(shè)備對印刷電路板的形狀、尺寸、卡邊、定位孔、參考標(biāo)記圖案的設(shè)置有不同的規(guī)定。

3、設(shè)計(jì)不當(dāng)不僅會(huì)導(dǎo)致裝配質(zhì)量下降，還會(huì)導(dǎo)致安裝困難和頻繁停機(jī)，影響自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，影響安裝效率，增加維修率，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和加工成本，甚至出現(xiàn)報(bào)廢印刷電路板等嚴(yán)重質(zhì)量事故。由于印刷電路板設(shè)計(jì)的質(zhì)量問題在生產(chǎn)過程中很難甚至不可能解決，如果忽視設(shè)計(jì)質(zhì)量的控制，將會(huì)給批量生產(chǎn)帶來很多麻煩，造成元器件、材料和工時(shí)的浪費(fèi)，甚至造成巨大的損失。內(nèi)容，貼片制造中不良設(shè)計(jì)的危害，我國貼片電路板設(shè)計(jì)中常見的問題及解決方法，貼片工藝對電路板設(shè)計(jì)的要求，貼片設(shè)備對電路板設(shè)計(jì)的要求，提高電路板設(shè)計(jì)質(zhì)量的措施，貼片電路板的可制造性設(shè)計(jì)(可制造性)審核，貼片制造中不良設(shè)計(jì)的危害，1。許多焊接缺陷。2.增加

4、修板工作量，浪費(fèi)工時(shí)，延誤工期。3.增加工藝流程會(huì)浪費(fèi)材料和能源。4.修理可能會(huì)損壞部件和印刷電路板。5.維修后，會(huì)影響產(chǎn)品的可靠性。6.它會(huì)導(dǎo)致工藝性差，增加工藝難度，影響設(shè)備利用率，降低生產(chǎn)效率。在最壞的情況下，不可能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，需要重新設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品實(shí)際開發(fā)時(shí)間的延長和市場競爭機(jī)會(huì)的喪失。目前我國貼片印刷電路板設(shè)計(jì)中常見的問題及解決方法。印刷電路板設(shè)計(jì)中的常見問題(例如)，(1)焊盤結(jié)構(gòu)尺寸不正確以芯片元件為例：a當(dāng)焊盤間距g太大或太小時(shí)，由于元件的焊接端子在回流焊過程中不能與焊盤重疊，將會(huì)產(chǎn)生懸空橋和位移。如果墊片間距g太大或太小，b當(dāng)墊片的尺寸不對稱時(shí)，或者兩個(gè)部件的端部設(shè)計(jì)在同

5、一墊片上時(shí)，由于不對稱的表面張力也會(huì)產(chǎn)生吊橋和位移。、印刷線路不正確，通過原理圖糾正、(3)阻焊層和金屬絲網(wǎng)未標(biāo)準(zhǔn)化，金屬絲網(wǎng)在焊盤上加工。第一個(gè)原因是設(shè)計(jì)；二是印刷電路板制造精度差。結(jié)果，導(dǎo)致虛擬焊接或電氣斷開。、(4)組件布局不合理。a不是根據(jù)回流焊要求設(shè)計(jì)的，這導(dǎo)致回流焊過程中溫度不均勻。b不是按照波峰焊的要求設(shè)計(jì)的，在波峰焊過程中會(huì)產(chǎn)生陰影效應(yīng)。(5)基準(zhǔn)標(biāo)記、印刷電路板形狀和尺寸、印刷電路板定位孔和夾緊邊的設(shè)置不正確?；鶞?zhǔn)標(biāo)記(benchMark Mark)制作在地球的網(wǎng)格上，或者在標(biāo)記圖形周圍有一個(gè)阻焊層，這將導(dǎo)致標(biāo)記被拒絕，并經(jīng)常由于圖像不一致和反射而關(guān)閉。b .導(dǎo)軌運(yùn)輸時(shí)，由于

6、印刷電路板形狀不正常、尺寸過大或過小，或者印刷電路板定位孔不標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器無法安裝，印刷電路板無法放在板上。c部件放置在定位孔和夾緊邊附近，只能使用手動(dòng)補(bǔ)貼。d .拼接槽和縫隙附近的組件放置不正確，切割電路板時(shí)可能會(huì)損壞組件。(6)印刷電路板材料選擇不當(dāng)，印刷電路板厚度與長度、寬度和尺寸之比。由于印刷電路板材料選擇不當(dāng)，在安裝前已經(jīng)變形，導(dǎo)致安裝精度下降。b .印刷電路板厚度與長度和寬度的比例不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致安裝和回流焊過程中的變形，從而容易導(dǎo)致焊接缺陷和損壞元件。尤其是焊接BGA時(shí)，容易造成虛焊。虛擬焊接，(BGA的常見設(shè)計(jì)問題：焊盤尺寸不規(guī)則，過大或過小。通孔設(shè)計(jì)在焊盤上，通孔不被掩埋。襯墊和電線之

7、間的連接不是標(biāo)準(zhǔn)的。阻焊劑不是設(shè)計(jì)的或者不是標(biāo)準(zhǔn)的。組件選擇和組件包裝不當(dāng)因?yàn)榻M件和組件包裝不是根據(jù)貼片機(jī)的進(jìn)料器配置選擇的，所以不可能用貼片機(jī)安裝它們。(9)備料時(shí)切斷編織帶。(10)印刷電路板形狀不規(guī)則，尺寸過小，由于缺少加工和拼接等原因，無法安裝在機(jī)器上。(2)消除不良設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的措施：(1)管理層應(yīng)重視可持續(xù)發(fā)展，編制企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展規(guī)范文件。(2)制定具體的審核、修改和實(shí)施規(guī)定，建立財(cái)務(wù)管理審核制度。(3)設(shè)計(jì)人員應(yīng)熟悉設(shè)計(jì)規(guī)范，并根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。(4)在對外加工中，在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品之前，必須與貼片加工廠建立聯(lián)系，貼片加工廠應(yīng)將企業(yè)的DFM設(shè)計(jì)規(guī)范移交給客戶。必須根據(jù)表

8、面貼裝加工廠的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了提高從設(shè)計(jì)到制造的成功率，減少工程變更的次數(shù)。(5)工藝人員應(yīng)及時(shí)將制造過程中的問題反饋給設(shè)計(jì)人員，并不斷改進(jìn)和完善產(chǎn)品的可制造性設(shè)計(jì)。印刷電路板的組裝形式和工藝設(shè)計(jì)1.1印刷電路板的組裝形式1.2工藝設(shè)計(jì)1.2.1純表面組裝工藝(1)單面表面組裝工藝使用焊膏安裝元件進(jìn)行回流焊接。(2)雙面表面組裝工藝流程：將焊膏涂在A面部件的回流焊上，翻轉(zhuǎn)印刷電路板，將焊膏涂在B面部件的回流焊上。、1.2.2表面安裝和插入式混合組裝工藝流程(1)單面混合組裝(SMD和THC在同一側(cè))將焊膏涂在A面SMD回流焊A面插入式THC B面波峰焊上。(2)一側(cè)混合加載(貼片和貼片分

9、別在印刷電路板的兩側(cè))。將貼片膠涂在乙面，固化并翻轉(zhuǎn)印刷電路板。波峰焊的B側(cè)插入式THC。或者：在A面插入THC(機(jī)器)，然后在B面進(jìn)行波峰焊、(3)雙面混合封裝(A面為THC，兩面為SMD)在A面涂焊膏，在SMD回流焊時(shí)倒裝PCB(最常用)，(4)雙面混合封裝(A面和B面均為SMD和THC)在A面涂焊膏，安裝SMD回流焊，翻轉(zhuǎn)PCB B面，在SMD膠上涂安裝膠，固化并翻轉(zhuǎn)PCB A面1.3選擇表面貼裝工藝流程時(shí)應(yīng)考慮的因素1.3.1盡可能采用回流焊?；亓骱副炔ǚ搴赣幸韵聝?yōu)點(diǎn)。(1)對部件的熱影響很小。(2)焊料量可控，焊接缺陷少，焊接質(zhì)量好，可靠性高；(3)焊料中一般不混入雜質(zhì)，能夠正確保證

10、焊料的成分；自對準(zhǔn)(4)可以通過不同的焊接工藝在同一襯底上進(jìn)行；(5)工藝簡單，板修復(fù)量極小。從而節(jié)省人力、電力和材料。1.3.2當(dāng)以一般密度混合和組裝時(shí)，盡量選擇同一平面上的插件和補(bǔ)片組件。當(dāng)貼片和印刷電路板在同一側(cè)時(shí)，采用單面印刷焊膏、回流焊和雙面波峰焊工藝。(需要雙面板)當(dāng)四氫大麻酚在印刷電路板的甲側(cè)，貼片在印刷電路板的乙側(cè)時(shí)，應(yīng)采用乙側(cè)粘合劑和波峰焊工藝。(單面板)、1.3.3混合和組裝高密度時(shí)，a)使用高密度時(shí)，盡量選擇表面貼裝元件；B)將電阻、電容、電感和晶體管等小元件放在B側(cè)，將集成電路和大、重、高元件(如鋁電解電容器)放在A側(cè)。如果不能放電，試著把小集成電路放在B端；c)在設(shè)計(jì)

11、球柵陣列時(shí)，盡量將球柵陣列放在a側(cè)，而將球柵陣列元件放在兩側(cè)會(huì)增加工藝難度。d)當(dāng)沒有四氫大麻酚或只有少量四氫大麻酚時(shí)，可采用錫膏雙面印刷和回流焊工藝，少量四氫大麻酚可采用附著法；e)當(dāng)a面有較多的thc時(shí)，采用a面印刷焊膏和回流焊，b面點(diǎn)膠和波峰焊的工藝。f)盡量不要兩邊都安排THC。有必要將發(fā)光二極管、連接器、開關(guān)、微調(diào)元件等的總諧波失真設(shè)置在B側(cè)，采用貼附法。注意：在印刷電路板的同一側(cè)，禁止先采用回流焊貼片工藝，然后再采用波峰焊貼片工藝。應(yīng)選擇2種印刷電路板材料，應(yīng)正確選擇材料。高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是聚合物的獨(dú)特性質(zhì)，是決定材料性能的臨界溫度，也是選擇基底的關(guān)鍵參數(shù)。環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

12、約為125140，回流焊溫度約為220，遠(yuǎn)高于印刷電路板基板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。高溫容易造成印刷電路板的熱變形，甚至嚴(yán)重?fù)p壞元件。Tg應(yīng)高于電路的工作溫度。b)CTE應(yīng)較低。由于x、y和厚度方向的熱膨脹系數(shù)不一致，印刷電路板容易變形，在嚴(yán)重的情況下，金屬化孔會(huì)破裂，元件會(huì)損壞。c)要求高耐熱性。印刷電路板通常要求具有250/50S的耐熱性。d)需要良好的平坦度，以及e)當(dāng)電氣性能需要高頻電路時(shí)，需要高介電常數(shù)和低介電損耗的材料。絕緣電阻、電壓強(qiáng)度和耐電弧性應(yīng)符合產(chǎn)品要求。3選擇組件，3.1選擇標(biāo)準(zhǔn)組件。組件的形狀適合自動(dòng)表面安裝。部件的上表面應(yīng)易于被真空吸嘴吸取，下表面應(yīng)具有使用粘合劑的能力；尺

13、寸和形狀標(biāo)準(zhǔn)化，具有良好的尺寸精度和互換性；包裝形式適合貼片機(jī)的自動(dòng)貼裝要求；d具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受貼片機(jī)的貼裝應(yīng)力和基板的彎曲應(yīng)力；和e組件的焊接端子或引腳的可焊性應(yīng)符合要求；2355、20.2秒或2305、30.5秒，焊接端含90%錫。f .滿足回流焊和波峰焊的高溫焊接要求；回流焊：2355，20.2秒波峰焊：2605，50.5秒克能經(jīng)受有機(jī)溶劑的洗滌；3.3元件的選擇應(yīng)基于具體的產(chǎn)品電路要求和印刷電路板尺寸、裝配密度、裝配形式、產(chǎn)品等級和投入成本。a)在選擇貼片時(shí)注意尺寸和尺寸精度，并考慮滿足貼片機(jī)的功能。鉭電容器和鋁電解電容器主要用于電容大的地方。薄膜電容器用于對耐熱性要求高的

14、地方。云母電容器用于高Q值的移動(dòng)通信領(lǐng)域。三層金屬電極焊接端結(jié)構(gòu)cQFP引線的最小間距為0.3毫米。目前，0.5毫米的間距已被廣泛使用，0.3毫米和0.4毫米的QFP已逐漸被BGA所取代。選擇時(shí)，注意貼片機(jī)的精度是否符合要求。PLCC:它占地面積小，引腳不容易變形，但不方便檢測。LCCC:價(jià)格昂貴，主要用于高可靠性的軍事部件，必須考慮設(shè)備和電路板之間的CET問題。適用于高輸入輸出電路，芯片機(jī)電元件：用于高密度、小尺寸、輕重量的電子產(chǎn)品。對于重量和體積較大的電子產(chǎn)品，應(yīng)選擇帶引腳的機(jī)電元件。d)插入式元件(THC)大功率器件、機(jī)電元件和特殊器件的芯片型還不成熟，必須采用插入式元件?？紤]到價(jià)格，T

15、HC比SMD便宜。4.貼片/貼片(貼裝元件)焊盤設(shè)計(jì)、印刷電路板焊盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足回流焊工藝的特點(diǎn)，如“回流焊”和自定位效應(yīng)?；亓骱概c波峰焊工藝的最大區(qū)別在于，波峰焊工藝通過芯片粘接或印刷電路板的插孔將安裝的元件和插入的元件預(yù)先固定在印刷電路板的相應(yīng)位置上，焊接時(shí)不會(huì)發(fā)生位置偏移。然而，回流焊的情況卻大不相同。元件安裝后，它們僅通過焊膏臨時(shí)固定在印刷電路板的相應(yīng)位置。當(dāng)焊膏達(dá)到熔化溫度時(shí)，焊料會(huì)“回流”一次，在熔化焊料的表面張力作用下，元件的位置會(huì)移動(dòng)。如果焊盤設(shè)計(jì)正確(焊盤大小對稱，焊盤間距適當(dāng))，元件端和印刷電路板焊盤之間的可焊性良好。當(dāng)元件和相應(yīng)焊盤的所有焊接端或引腳同時(shí)被熔化的焊料浸濕時(shí)，將發(fā)生自定位或自對準(zhǔn)。當(dāng)元件的放置位置稍微偏離時(shí)，在表面張力的作用下，它可以被自動(dòng)拉回到近似的目標(biāo)位置。但是，如果印刷電路板焊盤設(shè)計(jì)不正確，或者元件端和印刷電路板焊盤之間的可焊性不好，或者焊膏本身質(zhì)量不好，或者工藝參數(shù)設(shè)置不正確，即使安裝位置非常精確，由于回流焊過程中表面張力的不平衡，焊接缺陷如元件位置偏差、吊橋