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了解影響PCB可制造性的關鍵因素

文章來源: 智力創電路板 人氣:1596 發表時間:2020-09-14 10:06:01

        作為電子產品必不可少的部分,PCB在實現電子產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品的功能和成本。出色的PCB設計能夠使電子產品遠離很多問題,從而確保產品能夠順暢地制造并能夠滿足實際應用的所有需求。

六層儲存模塊 PCB 板.png

        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制造聯系起來,以便在電子產品的整個生命周期中盡早發現問題并及時解決。隨著在PCB設計階段考慮電子產品的可制造性,PCB設計的復雜性將會增加。在電子產品設計的生命周期中,DFM不僅可以使電子產品平穩地參與自動化生產,并節省制造過程中的人工成本,而且可以有效地縮短制造生產時間,以保證最終電子產品的及時完成。

  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制造

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。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。

  1、PCB尺寸

每個芯片安裝器都有其自己所需的PCB尺寸,根據每個安裝器的參數而不同。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。

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。

上圖演示了完成的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。

2、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。當某些電子產品的形狀必須不規則時,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。

圖為不規則形狀的PCB,并通過相關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。右上角區域的大小為40mm * 20mm,這是由郵票孔橋接所產生的輔助工藝邊。

  3、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角色的工藝邊拆除。

4、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。

  1、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,鳥瞰圖區域絕不能與其他區域重疊,并且自動IC貼片機將能夠準確識別并進行表面貼裝。

2、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、


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