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PCBA可制造性设计概述

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详细内容:

PCBA的可制造性设计,不仅要解决可制造的问题,还要解决低成本、 高质量的制造问题。而“可制造”与“低成本、高质量”目标的达成,不仅 取决于设计,也取决于制造,但更取决于设计与制造的协调与统一,也就是 “一体化”的设计。认识这一点非常重要,是做好PCBA可制造性设计的基础。 只有认识到这一点,大家才能够系统地、全面地掌握PCBA可制造性设计。


在大多数的SMT讨论中,谈到可制造性设计,基本上就是光学定位符 号设计、传送边设计、组装方式设计、间距设计、焊盘设计等等,这些都是 一些设计“要素”,但核心是如何将这些要素“协调与统一”起来。如果不 清楚这点,即使所有的设计都符合要求,也不会收到预期的效果。


根据以上的认识,6165金沙总站小编画了一个图,企图阐明PCBA设计的核心与原则, 见下图。

PCBA可制造性设计的内容及其关联性

在图中,空心箭头表示设计的步骤,实线箭头表示两设计因素的主从关 系或决定关系,而虚线箭头则表示可制造性设计对质量的影响。


在PCBA的可制造性设计中,一般先根据硬件设计材料明细表(BOM ) 的元器件数量与封装确定PCBA的组装方式,即元器件在PCBA正反面的元 器件布局,它决定了组装时的工艺路径,因此也称工艺路径设计;然后,根 据每个装配面采用的焊接工艺方法进行元器件布局;最后根据封装与工艺方 法确定元器件之间的间距和钢网厚度与开窗图形设计。


从上图可以看到以下几点。

1. 封装是可制造性设计的依据和出发点


从上图可以看到,封装是可制造性设计的依据与出发点。不论工艺路 径、元器件布局,还是焊盘、元器件间距、钢网开窗,都是围绕着封装来进 行的,它是联系设计要素的桥梁。

2. 焊接方法决定元器件的布局


每种焊接方法对元器件的布局都有自己的要求,比如,波峰焊接片式元件,要求其长方向与PCB波峰焊接时的传送方向相垂直,间距大于相邻元 件比较高的那个元件的髙度。

3. 封装决定焊盘与钢网开窗的匹配性


封装的工艺特性,决定需要的焊膏量以及分布。封装、焊盘与钢网三者是相互关联和影响的,焊盘与引脚结构决定了焊点的形貌,也决定了吸 附熔融焊料的能力。钢网开窗与厚度设计决定了焊膏的印刷量,在进行焊 盘设计时必须联想到钢网的开窗与封装的需求。下图所示的两个图分别是 0.4mmQFP不同焊盘与钢网匹配设计的焊膏熔融结果,由此可以看到下图(a)比(b)设计要好,焊膏熔化后均匀地铺展到焊盘上,显示焊膏量与焊 盘尺寸比较匹配,而图(b)显示焊膏偏多,焊接时容易产生桥连。


焊資熔化后的铺展情况

4.可制造性设计与SMT工艺决定制造的良率


可制造性设计为高质量的制造提供前提条件和固有工艺能力(Cpk),这 也是质量管理课程中提到“设计决定质量”的理由之一。


这些观点或逻辑关系是可制造性设计内在联系的体现,在可制造性设计时必须记住这些观点,以便以“一体化”的思想进行可制造性的设计。


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