可制造性设计

1、SMT印刷电路板的可制造性设计与审查，顾爱云，基板材料选择布线元件选择焊盘印刷电路板电路设计测试点印刷电路板设计可制造性(工艺)设计布线，焊盘与布线之间的通孔可靠性设计连接降低生产成本，耐焊接性，散热性，电磁干扰等。印刷电路板设计是表面组装技术的重要组成部分之一。印刷电路板设计质量是衡量表面组装技术水平的重要标志，也是保证表面组装质量的首要条件之一。面向制造的设计是保证印刷电路板设计质量的最有效方法。DFM从产品开发和设计开始就考虑了可制造性和可测试性，从而使设计和制造紧密联系，实现从设计到制造的成功目标。DFM具有缩短开发周期、降低成本和提高产品质量的优势，是企业产品取得成功的途径。根据惠普

2、公司的DFM调查，个产品总成本的60%取决于产品的初始设计，75%的制造成本取决于设计规格和设计规格，7080个生产缺陷是由设计原因造成的。与现代设计方法相比，传统设计方法、串行设计、重新设计和生产1# n#现代设计方法、并行设计、CE重新设计和生产以及DFM 1#、SMT工艺与传统插件工艺有很大不同，除了满足常规的电气性能、机械结构等要求外。还应满足SMT自动印刷、自动安装、自动焊接和自动检验的要求。尤其是在回流焊接过程中，应满足回流和自定位效应的工艺特点。表面贴装技术具有全自动化、高速、高效率的特点。不同厂家的生产设备对印刷电路板的形状、尺寸、卡边、定位孔、参考标记图案的设置有不同的规定。

3、设计不当不仅会导致装配质量下降，还会导致安装困难和频繁停机，影响自动化生产设备的正常运行，影响安装效率，增加维修率，直接影响产品质量、产量和加工成本，甚至出现报废印刷电路板等严重质量事故。由于印刷电路板设计的质量问题在生产过程中很难甚至不可能解决，如果忽视设计质量的控制，将会给批量生产带来很多麻烦，造成元器件、材料和工时的浪费，甚至造成巨大的损失。内容，贴片制造中不良设计的危害，我国贴片电路板设计中常见的问题及解决方法，贴片工艺对电路板设计的要求，贴片设备对电路板设计的要求，提高电路板设计质量的措施，贴片电路板的可制造性设计(可制造性)审核，贴片制造中不良设计的危害，1。许多焊接缺陷。2.增加

4、修板工作量，浪费工时，延误工期。3.增加工艺流程会浪费材料和能源。4.修理可能会损坏部件和印刷电路板。5.维修后，会影响产品的可靠性。6.它会导致工艺性差，增加工艺难度，影响设备利用率，降低生产效率。在最坏的情况下，不可能实现生产，需要重新设计，这导致整个产品实际开发时间的延长和市场竞争机会的丧失。目前我国贴片印刷电路板设计中常见的问题及解决方法。印刷电路板设计中的常见问题(例如)，(1)焊盘结构尺寸不正确以芯片元件为例：a当焊盘间距g太大或太小时，由于元件的焊接端子在回流焊过程中不能与焊盘重叠，将会产生悬空桥和位移。如果垫片间距g太大或太小，b当垫片的尺寸不对称时，或者两个部件的端部设计在同

5、一垫片上时，由于不对称的表面张力也会产生吊桥和位移。、印刷线路不正确，通过原理图纠正、(3)阻焊层和金属丝网未标准化，金属丝网在焊盘上加工。第一个原因是设计；二是印刷电路板制造精度差。结果，导致虚拟焊接或电气断开。、(4)组件布局不合理。a不是根据回流焊要求设计的，这导致回流焊过程中温度不均匀。b不是按照波峰焊的要求设计的，在波峰焊过程中会产生阴影效应。(5)基准标记、印刷电路板形状和尺寸、印刷电路板定位孔和夹紧边的设置不正确。基准标记(benchMark Mark)制作在地球的网格上，或者在标记图形周围有一个阻焊层，这将导致标记被拒绝，并经常由于图像不一致和反射而关闭。b .导轨运输时，由于

6、印刷电路板形状不正常、尺寸过大或过小，或者印刷电路板定位孔不标准，机器无法安装，印刷电路板无法放在板上。c部件放置在定位孔和夹紧边附近，只能使用手动补贴。d .拼接槽和缝隙附近的组件放置不正确，切割电路板时可能会损坏组件。(6)印刷电路板材料选择不当，印刷电路板厚度与长度、宽度和尺寸之比。由于印刷电路板材料选择不当，在安装前已经变形，导致安装精度下降。b .印刷电路板厚度与长度和宽度的比例不当会导致安装和回流焊过程中的变形，从而容易导致焊接缺陷和损坏元件。尤其是焊接BGA时，容易造成虚焊。虚拟焊接，(BGA的常见设计问题：焊盘尺寸不规则，过大或过小。通孔设计在焊盘上，通孔不被掩埋。衬垫和电线之

7、间的连接不是标准的。阻焊剂不是设计的或者不是标准的。组件选择和组件包装不当因为组件和组件包装不是根据贴片机的进料器配置选择的，所以不可能用贴片机安装它们。(9)备料时切断编织带。(10)印刷电路板形状不规则，尺寸过小，由于缺少加工和拼接等原因，无法安装在机器上。(2)消除不良设计，实现可持续发展的措施：(1)管理层应重视可持续发展，编制企业的可持续发展规范文件。(2)制定具体的审核、修改和实施规定，建立财务管理审核制度。(3)设计人员应熟悉设计规范，并根据设计规范设计新产品。(4)在对外加工中，在设计新产品之前，必须与贴片加工厂建立联系，贴片加工厂应将企业的DFM设计规范移交给客户。必须根据表

8、面贴装加工厂的设计规范进行设计。为了提高从设计到制造的成功率，减少工程变更的次数。(5)工艺人员应及时将制造过程中的问题反馈给设计人员，并不断改进和完善产品的可制造性设计。印刷电路板的组装形式和工艺设计1.1印刷电路板的组装形式1.2工艺设计1.2.1纯表面组装工艺(1)单面表面组装工艺使用焊膏安装元件进行回流焊接。(2)双面表面组装工艺流程：将焊膏涂在A面部件的回流焊上，翻转印刷电路板，将焊膏涂在B面部件的回流焊上。、1.2.2表面安装和插入式混合组装工艺流程(1)单面混合组装(SMD和THC在同一侧)将焊膏涂在A面SMD回流焊A面插入式THC B面波峰焊上。(2)一侧混合加载(贴片和贴片分

9、别在印刷电路板的两侧)。将贴片胶涂在乙面，固化并翻转印刷电路板。波峰焊的B侧插入式THC。或者：在A面插入THC(机器)，然后在B面进行波峰焊、(3)双面混合封装(A面为THC，两面为SMD)在A面涂焊膏，在SMD回流焊时倒装PCB(最常用)，(4)双面混合封装(A面和B面均为SMD和THC)在A面涂焊膏，安装SMD回流焊，翻转PCB B面，在SMD胶上涂安装胶，固化并翻转PCB A面1.3选择表面贴装工艺流程时应考虑的因素1.3.1尽可能采用回流焊。回流焊比波峰焊有以下优点。(1)对部件的热影响很小。(2)焊料量可控，焊接缺陷少，焊接质量好，可靠性高；(3)焊料中一般不混入杂质，能够正确保证

10、焊料的成分；自对准(4)可以通过不同的焊接工艺在同一衬底上进行；(5)工艺简单，板修复量极小。从而节省人力、电力和材料。1.3.2当以一般密度混合和组装时，尽量选择同一平面上的插件和补片组件。当贴片和印刷电路板在同一侧时，采用单面印刷焊膏、回流焊和双面波峰焊工艺。(需要双面板)当四氢大麻酚在印刷电路板的甲侧，贴片在印刷电路板的乙侧时，应采用乙侧粘合剂和波峰焊工艺。(单面板)、1.3.3混合和组装高密度时，a)使用高密度时，尽量选择表面贴装元件；B)将电阻、电容、电感和晶体管等小元件放在B侧，将集成电路和大、重、高元件(如铝电解电容器)放在A侧。如果不能放电，试着把小集成电路放在B端；c)在设计

11、球栅阵列时，尽量将球栅阵列放在a侧，而将球栅阵列元件放在两侧会增加工艺难度。d)当没有四氢大麻酚或只有少量四氢大麻酚时，可采用锡膏双面印刷和回流焊工艺，少量四氢大麻酚可采用附着法；e)当a面有较多的thc时，采用a面印刷焊膏和回流焊，b面点胶和波峰焊的工艺。f)尽量不要两边都安排THC。有必要将发光二极管、连接器、开关、微调元件等的总谐波失真设置在B侧，采用贴附法。注意：在印刷电路板的同一侧，禁止先采用回流焊贴片工艺，然后再采用波峰焊贴片工艺。应选择2种印刷电路板材料，应正确选择材料。高玻璃化转变温度是聚合物的独特性质，是决定材料性能的临界温度，也是选择基底的关键参数。环氧树脂的玻璃化转变温度

12、约为125140，回流焊温度约为220，远高于印刷电路板基板的玻璃化转变温度。高温容易造成印刷电路板的热变形，甚至严重损坏元件。Tg应高于电路的工作温度。b)CTE应较低。由于x、y和厚度方向的热膨胀系数不一致，印刷电路板容易变形，在严重的情况下，金属化孔会破裂，元件会损坏。c)要求高耐热性。印刷电路板通常要求具有250/50S的耐热性。d)需要良好的平坦度，以及e)当电气性能需要高频电路时，需要高介电常数和低介电损耗的材料。绝缘电阻、电压强度和耐电弧性应符合产品要求。3选择组件，3.1选择标准组件。组件的形状适合自动表面安装。部件的上表面应易于被真空吸嘴吸取，下表面应具有使用粘合剂的能力；尺

13、寸和形状标准化，具有良好的尺寸精度和互换性；包装形式适合贴片机的自动贴装要求；d具有一定的机械强度，能够承受贴片机的贴装应力和基板的弯曲应力；和e组件的焊接端子或引脚的可焊性应符合要求；2355、20.2秒或2305、30.5秒，焊接端含90%锡。f .满足回流焊和波峰焊的高温焊接要求；回流焊：2355，20.2秒波峰焊：2605，50.5秒克能经受有机溶剂的洗涤；3.3元件的选择应基于具体的产品电路要求和印刷电路板尺寸、装配密度、装配形式、产品等级和投入成本。a)在选择贴片时注意尺寸和尺寸精度，并考虑满足贴片机的功能。钽电容器和铝电解电容器主要用于电容大的地方。薄膜电容器用于对耐热性要求高的

14、地方。云母电容器用于高Q值的移动通信领域。三层金属电极焊接端结构cQFP引线的最小间距为0.3毫米。目前，0.5毫米的间距已被广泛使用，0.3毫米和0.4毫米的QFP已逐渐被BGA所取代。选择时，注意贴片机的精度是否符合要求。PLCC:它占地面积小，引脚不容易变形，但不方便检测。LCCC:价格昂贵，主要用于高可靠性的军事部件，必须考虑设备和电路板之间的CET问题。适用于高输入输出电路，芯片机电元件：用于高密度、小尺寸、轻重量的电子产品。对于重量和体积较大的电子产品，应选择带引脚的机电元件。d)插入式元件(THC)大功率器件、机电元件和特殊器件的芯片型还不成熟，必须采用插入式元件。考虑到价格，T

15、HC比SMD便宜。4.贴片/贴片(贴装元件)焊盘设计、印刷电路板焊盘结构设计应满足回流焊工艺的特点，如“回流焊”和自定位效应。回流焊与波峰焊工艺的最大区别在于，波峰焊工艺通过芯片粘接或印刷电路板的插孔将安装的元件和插入的元件预先固定在印刷电路板的相应位置上，焊接时不会发生位置偏移。然而，回流焊的情况却大不相同。元件安装后，它们仅通过焊膏临时固定在印刷电路板的相应位置。当焊膏达到熔化温度时，焊料会“回流”一次，在熔化焊料的表面张力作用下，元件的位置会移动。如果焊盘设计正确(焊盘大小对称，焊盘间距适当)，元件端和印刷电路板焊盘之间的可焊性良好。当元件和相应焊盘的所有焊接端或引脚同时被熔化的焊料浸湿时，将发生自定位或自对准。当元件的放置位置稍微偏离时，在表面张力的作用下，它可以被自动拉回到近似的目标位置。但是，如果印刷电路板焊盘设计不正确，或者元件端和印刷电路板焊盘之间的可焊性不好，或者焊膏本身质量不好，或者工艺参数设置不正确，即使安装位置非常精确，由于回流焊过程中表面张力的不平衡，焊接缺陷如元件位置偏差、吊桥