作為電子產(chǎn)品必不可少的部分，印刷電路板（PCB）在實現(xiàn)電子產(chǎn)品的功能方面起著關鍵作用，這導致PCB設計的重要性日益凸顯，因為PCB設計的性能直接決定了電子產(chǎn)品的功能和成本。出色的PCB設計能夠使電子產(chǎn)品遠離很多問題，從而確保產(chǎn)品能夠順暢地制造并能夠滿足實際應用的所有需求。

在促成PCB設計的所有要素中，制造設計（DFM）絕對是必不可少的要素，因為它將PCB設計與PCB制造聯(lián)系起來，以便在電子產(chǎn)品的整個生命周期中盡早發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。一個神話是，隨著在PCB設計階段考慮電子產(chǎn)品的可制造性，PCB設計的復雜性將會增加。在電子產(chǎn)品設計的生命周期中，DFM不僅可以使電子產(chǎn)品平穩(wěn)地參與自動化生產(chǎn)，并節(jié)省制造過程中的人工成本，而且可以有效地縮短制造生產(chǎn)時間，以保證最終電子產(chǎn)品的及時完成。

PCB可制造性

由于將可制造性與PCB設計結合在一起，因此制造設計是導致高效制造，高質(zhì)量和低成本的關鍵要素。PCB可制造性研究的范圍廣泛，通?？煞譃镻CB制造和PCB組裝。

PCB制作

就PCB制造而言，應考慮以下方面：PCB尺寸，PCB形狀，工藝邊和Mark點。一旦在PCB設計階段未能完全考慮到這些方面，除非采取額外的處理措施，否則自動芯片貼片機可能無法接受預制的PCB板。更糟的是，有些板無法利用手動焊接參與自動制造。結果，制造周期將延長并且人工成本也會增加。

01

PCB尺寸

每個芯片安裝器都有其自己所需的PCB尺寸，根據(jù)每個安裝器的參數(shù)而不同。例如，芯片安裝器接受的最大PCB尺寸為500mm * 450mm，而最小PCB尺寸為30mm * 30mm。這并不意味著我們不能處理小于30mm * 30mm的PCB板組件，并且當需要較小的尺寸時，就可以依靠拼板。當只能依靠人工安裝而人工成本上升且生產(chǎn)周期失控時，芯片貼片機永遠不會接受尺寸太大或太小的PCB板。因此，在PCB設計階段，必須充分考慮自動安裝制造所設定的PCB尺寸要求，并且必須將其控制在有效范圍內(nèi)。

上圖演示了由華秋DFM軟件完成的PCB拼板設計文件。作為5x2拼板，每個方形單元都是一塊單板，尺寸為50mm * 20mm。每個單元之間的連接是通過V-cut / V-scoring技術實現(xiàn)的。在此圖像中，整個正方形顯示的拼板最終尺寸為100mm * 100mm。根據(jù)上述拼板尺寸要求，可以得出結論，拼板尺寸在可接受的范圍內(nèi)。

02

PCB形狀

除PCB尺寸外，所有芯片貼片機都對PCB形狀提出了要求。普通的PCB形狀應為矩形，其長與寬之比應為4：3或5：4（最佳）。如果PCB的形狀不規(guī)則，則在SMT組裝之前必須采取額外的措施，從而導致成本增加。為了阻止這種情況的發(fā)生，必須在PCB設計階段將PCB設計為普通形狀，以便滿足SMT要求。然而，在實際情況下很難做到這一點。當某些電子產(chǎn)品的形狀必須不規(guī)則時，必須使用郵票孔以使最終PCB的形狀具有普通形狀。組裝后，可以從PCB上省去多余的輔助擋板，從而滿足自動安裝和空間的要求。

圖為不規(guī)則形狀的PCB，并通過華秋DFM軟件添加了處理邊緣。整個電路板尺寸為80mm * 52mm，而正方形面積為實際PCB的尺寸。右上角區(qū)域的大小為40mm * 20mm，這是由郵票孔橋接所產(chǎn)生的輔助工藝邊。

03

工藝邊

為了滿足自動制造的需求，必須在PCB上放置工藝邊以固定PCB。

在PCB設計階段，應事先留出5mm寬的工藝邊，其中不留任何組件和走線。通常將技術導軌放置在PCB的短邊，但是當長寬比超過80％時可以選擇短邊。組裝后，可以將作為輔助生產(chǎn)角色的工藝邊拆除。

04

基準點（Mark點）

對于安裝了組件的PCB，應添加Mark點作為公共參考點，以確保每個組裝設備都能準確確定組件位置。因此，Mark點是自動制造所需的SMT制造基準。

組件需要2個Mark點，而PCB需要3個Mark點，這些標記應放置在PCB板邊緣并覆蓋所有SMT組件。Mark點與板邊緣之間的中心距離應至少為5mm。對于帶有雙面貼裝SMT元件的PCB，在兩個面上都應有Mark點。如果組件放置得過于密集而無法在板上放置Mark點，則可以將它們放置在工藝邊上。

PCB組裝

PCB組裝，簡稱PCBA，實際上是在裸板上焊接組件的過程。為了滿足自動化制造的要求，PCB組裝對組件封裝和組件布局提出了一些要求。

01

組件包裝

在PCBA設計過程中，如果組件封裝不符合合適的標準并且組件之間的距離太近，則不會進行自動安裝。

為了獲得最佳的組件封裝，應使用專業(yè)的EDA設計軟件來與國際組件封裝標準兼容。在PCB設計過程中，鳥瞰圖區(qū)域絕不能與其他區(qū)域重疊，并且自動IC貼片機將能夠準確識別并進行表面貼裝。

02

組件布局

組件布局是PCB設計中的一項重要任務，因為它的性能與PCB外觀和制造工藝的復雜程度直接相關。

在組件布局過程中，應確定SMD組件和THD組件的裝配面。在這里，我們將PCB的正面設置為組件A側，而背面設置為組件B側。組件布局應考慮組裝形式，包括單層單包裝組裝，雙層單包裝組裝，單層混合包裝組裝，A面混合包裝和B面單包裝組裝以及A面THD和B側SMD組件。不同的組裝要求不同的制造工藝和技術。因此，就部件布局而言，應選擇最佳的部件布局以使制造變得簡單容易，從而提高整個過程的制造效率。

另外，必須考慮組件布局的方向，組件之間的間距，散熱和組件高度。

一般而言，組件方向應保持一致。組件布局符合最短追蹤距離的原則，基于該原則，帶有極性標記的組件的極性方向應一致，而沒有極性標記的組件應在X或Y軸上整齊地排列。組件高度應最大為4mm，而組件和PCB的傳輸方向應保持90°。

為了提高組件焊接速度并方便以后檢查，組件之間的間距應保持一致。同一網(wǎng)絡中的組件應彼此靠近，而根據(jù)電壓降應在不同網(wǎng)絡之間留出安全距離。絲印和焊盤絕對不能重疊，否則將不會安裝組件。

由于PCB的實際工作溫度和電氣組件的熱特性，應考慮散熱問題。組件布局應著重散熱，必要時應使用風扇或散熱器。應為功率組件選擇合適的散熱器，并且熱敏感組件應放置在遠離發(fā)熱的地方。高組件應放在低組件后面。

還有更多細節(jié)應集中在PCB DFM上，實踐中應積累經(jīng)驗。例如，高速信號PCB設計要求對阻抗有特殊要求，應在實際制造之前與電路板制造商進行討論，以確定阻抗和分層信息。為了在一些小尺寸且密集走線的PCB板上進行生產(chǎn)準備，應與PCB制造商討論最小走線寬度和通孔直徑的制造能力，以確保這些PCB的順利生產(chǎn)。

華秋DFM

我們充分意識到時間和成本對客戶的重要性。在實際制造之前進行可制造性檢測能夠確定是否可以根據(jù)您的設計文件順利實施制造。

為了幫助廣大電子工程師規(guī)范設計標準、提高設計效率，推動企業(yè)縮短研發(fā)周期、降低制造成本，“華秋”歷時4年晝夜奮戰(zhàn)，為“電子工程師”傾力打造了一款貼心、實用的可制造性分析軟件。

一鍵快速定位、精準診斷設計隱患，更有“DFM設計規(guī)范、不規(guī)范設計問題案例集”兩大內(nèi)容體系系統(tǒng)化指導學習，讓工程師對“設計規(guī)范”游刃有余、對“價格影響”胸有成竹。

原文標題：影響PCB可制造性的關鍵因素

文章出處：【微信公眾號：電子發(fā)燒友網(wǎng)】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。