中心議題：

• 設計PCB時考慮的內容
• 元器件布局
• 工藝設計的要求

解決方案：

• 自動化生產做必需的夾持邊﹑定位標記﹑工藝定位孔
• SMT的可測性設計
• 采用拚板的方式

當前電子產品日新月異，要求電路板高密度組裝
，安裝方式由表麵安裝（SMT）取代通孔插裝（THT）已是曆史的必然

，因此，印製板技術正向高密度、多層化方向飛速發展。而印製板的合理設計是SMT技術中的關鍵，也是SMT工藝質量的保證
，並有助於提高生產效率。本文就表麵安裝PCB設計時需考慮的一些製造工藝性問題進行了闡述，給PCB設計人員提供一個參考

1
、前言

隨著通信﹑電dian子zi類lei產chan品pin的de市shi場chang競jing爭zheng不bu斷duan加jia劇ju
，產chan品pin的de生sheng命ming周zhou期qi在zai不bu斷duan縮suo短duan，企qi業ye原yuan有you產chan品pin的de升sheng級ji及ji新xin產chan品pin的de投tou放fang速su度du對dui該gai企qi業ye的de生sheng存cun和he發fa展zhan起qi到dao越yue來lai越yue關guan鍵jian的de作zuo用yong。而er在zai製zhi造zao環huan節jie，如ru何he在zai生sheng產chan中zhong用yong更geng少shao的de導dao入ru時shi間jian獲huo得de更geng高gao可ke製zhi造zao性xing和he製zhi造zao質zhi量liang的de新xin產chan品pin越yue來lai越yue成cheng為wei有you識shi之zhi士shi所suo追zhui求qiu的de核he心xin競jing爭zheng力li。

在電子產品的製造中
，隨著產品的微型化﹑複雜化
，電路板的組裝密度越來越高，相應產生並獲得廣泛使用的新一代SMT裝zhuang聯lian工gong藝yi，要yao求qiu設she計ji者zhe在zai一yi開kai始shi，就jiu必bi須xu考kao慮lv到dao可ke製zhi造zao性xing。一yi旦dan在zai設she計ji時shi考kao慮lv不bu周zhou導dao致zhi可ke製zhi造zao性xing差cha，勢shi必bi要yao修xiu改gai設she計ji，必bi然ran會hui延yan長chang產chan品pin的de導dao入ru時shi間jian和he增zeng加jia導dao入ru成cheng本ben，即ji使shi對duiPCB布局進行微小的改動，重新製做印製板和SMT焊(han)膏(gao)印(yin)刷(shua)網(wang)板(ban)的(de)費(fei)用(yong)高(gao)達(da)數(shu)千(qian)甚(shen)至(zhi)上(shang)萬(wan)元(yuan)以(yi)上(shang)

，對(dui)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)甚(shen)至(zhi)要(yao)重(zhong)新(xin)進(jin)行(xing)調(tiao)試(shi)。而(er)延(yan)誤(wu)了(le)導(dao)入(ru)時(shi)間(jian)可(ke)能(neng)使(shi)企(qi)業(ye)在(zai)市(shi)場(chang)上(shang)錯(cuo)失(shi)良(liang)機(ji)，在(zai)戰(zhan)略(lve)上(shang)處(chu)於(yu)非(fei)常(chang)不(bu)利(li)的(de)位(wei)置(zhi)。但(dan)如(ru)果(guo)不(bu)進(jin)行(xing)修(xiu)改(gai)而(er)勉(mian)強(qiang)生(sheng)產(chan)，必(bi)然(ran)使(shi)產(chan)品(pin)存(cun)在(zai)製(zhi)造(zao)缺(que)陷(xian)，或(huo)使(shi)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)猛(meng)增(zeng)，所(suo)付(fu)出(chu)的(de)代(dai)價(jia)將(jiang)更(geng)大(da)。所(suo)以(yi)，在(zai)企(qi)業(ye)進(jin)行(xing)新(xin)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)時(shi)
，越(yue)早(zao)考(kao)慮(lv)設(she)計(ji)的(de)可(ke)製(zhi)造(zao)性(xing)問(wen)題(ti)，越(yue)有(you)利(li)於(yu)新(xin)產(chan)品(pin)的(de)有(you)效(xiao)導(dao)入(ru)。

2、PCB設計時考慮的內容

PCB設計的可製造性分為兩類，一是指生產印製電路板的加工工藝性；二是指電路及結構上的元器件和印製電路板的裝聯工藝性。對生產印製電路板的加工工藝性，一般的PCB製zhi作zuo廠chang家jia，由you於yu受shou其qi製zhi造zao能neng力li的de影ying響xiang，會hui非fei常chang詳xiang細xi的de給gei設she計ji人ren員yuan提ti供gong相xiang關guan的de要yao求qiu
，在zai實shi際ji中zhong相xiang對dui應ying用yong情qing況kuang較jiao好hao，而er根gen據ju筆bi者zhe的de了le解jie
，真zhen正zheng在zai實shi際ji中zhong沒mei有you受shou到dao足zu夠gou重zhong視shi的de
，是shi第di二er類lei，即ji麵mian向xiang電dian子zi裝zhuang聯lian的de可ke製zhi造zao性xing設she計ji。本ben文wen的de重zhong點dian也ye在zai於yu描miao述shu在zaiPCB設計的階段，設計者必需考慮的可製造性問題。
麵向電子裝聯的可製造性設計要求PCB設計者在設計PCB的初期就考慮以下內容：

2.1恰當的選擇組裝方式及元件布局

組裝方式的選擇及元件布局是PCB可製造性一個非常重要的方麵，對裝聯效率及成本﹑產品質量影響極大，而實際上筆者接觸過相當多的PCB，在一些很基本的原則方麵考慮也尚有欠缺。

(1)選擇合適的組裝方式
通常針對PCB不同的裝聯密度
，推薦的組裝方式有以下幾種：
表1推薦的組裝方式


作為一名電路設計工程師，應該對所設計PCB的裝聯工序流程有一個正確的認識，這樣就可以避免犯一些原則性的錯誤。在選擇組裝方式時，除考慮PCB的組裝密度
，布線的難易外，必須還要根據此組裝方式的典型工藝流程
，考慮到企業本身的工藝設備水平。倘若本企業沒有較好的波峰焊接工(gong)藝(yi)
，那(na)麼(me)選(xuan)擇(ze)上(shang)表(biao)中(zhong)的(de)第(di)五(wu)種(zhong)組(zu)裝(zhuang)方(fang)式(shi)可(ke)能(neng)會(hui)給(gei)自(zi)己(ji)帶(dai)來(lai)很(hen)大(da)的(de)麻(ma)煩(fan)。另(ling)外(wai)值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi)的(de)一(yi)點(dian)是(shi)，若(ruo)計(ji)劃(hua)對(dui)焊(han)接(jie)麵(mian)實(shi)施(shi)波(bo)峰(feng)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)，應(ying)避(bi)免(mian)焊(han)接(jie)麵(mian)上(shang)布(bu)置(zhi)有(you)少(shao)數(shu)幾(ji)個(ge)SMD而造成工藝複雜化。
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(2)元器件布局

PCB上元器件的布局對生產效率和成本有相當重要的影響，是衡量PCB設計的可裝聯性的重要指標。一般來講，元器件盡可能均勻地、有規則地
、整齊排列
，並按相同方向
、極性分布排列。有規則的排列方便檢查，有利於提高貼片/插件速度，均勻分布利於散熱和焊接工藝的優化。另一方麵，為簡化工藝流程，PCB設計者始終都要清楚
，在PCB的任一麵，隻能采用回流焊接和波峰焊接中的一種群焊工藝。這點在組裝密度較大、PCB的de焊han接jie麵mian必bi須xu分fen布bu較jiao多duo貼tie片pian元yuan器qi件jian時shi
，尤you其qi值zhi得de注zhu意yi。設she計ji者zhe要yao考kao慮lv對dui焊han接jie麵mian上shang的de貼tie裝zhuang元yuan件jian使shi用yong何he種zhong群qun焊han工gong藝yi
，最zui為wei優you選xuan的de是shi使shi用yong貼tie片pian固gu化hua後hou的de波bo峰feng焊han工gong藝yi，可ke以yi同tong時shi對dui元yuan件jian麵mian上shang的de穿chuan孔kong器qi件jian的de引yin腳jiao進jin行xing焊han接jie；但波峰焊接貼片元件有相對嚴格的約束，隻能焊接0603及以上尺寸的片式阻容﹑SOT﹑SOIC（引腳間距≥1mm且高度小於2.0mm）。分布在焊接麵的元器件
，引腳的方向宜垂直於波峰焊接時PCB的傳送方向，以保證元器件兩邊的焊端或引線同時被浸焊，相鄰元件間的排列次序和間距也應滿足波峰焊接的要求以避免“遮蔽效應”
，如圖1。當采用波峰焊接SOIC等多腳元件時
，應於錫流方向最後兩個（每邊各1）焊腳處設置竊錫焊盤，防止連焊。


圖1波峰焊接應用中的元件方向

類型相似的元件應該以相同的方向排列在板上，使得元件的貼裝、檢查和焊接更容易。例如使所有徑向電容的負極朝向板件的右麵，使所有雙列直插封裝(DIP)的缺口標記麵向同一方向等等
，這樣可以加快插裝的速度並更易於發現錯誤。如圖2所示，由於A板采用了這種方法，所以能很容易地找到反向電容器，而Bbanzhazhaozexuyaoyongjiaoduoshijian。shijishangyigegongsikeyiduiqizhizaodesuoyouxianlubanyuanjianfangxiangjinxingbiaozhunhuachuli，mouxiebanzidebujukenengbuyidingyunxuzheyangzuo

，danzheyinggaishiyigenulidefangxiang。


圖2A板設計很容易找到反向電容器

還有，相似的元件類型應該盡可能接地在一起
，所有元件的第一腳在同一個方向，如圖3所示。

圖3相似元件的排列

但筆者確實遇見過相當多的PCB，組裝密度過大，在PCB的焊接麵也必須分布鉭電容﹑貼片電感等較高元件和細間距的SOIC﹑TSOP等(deng)器(qi)件(jian)
，在(zai)此(ci)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，隻(zhi)能(neng)采(cai)用(yong)雙(shuang)麵(mian)印(yin)刷(shua)焊(han)膏(gao)貼(tie)片(pian)後(hou)回(hui)流(liu)焊(han)接(jie)，而(er)插(cha)件(jian)元(yuan)件(jian)
，應(ying)該(gai)在(zai)元(yuan)件(jian)分(fen)布(bu)的(de)盡(jin)可(ke)能(neng)集(ji)中(zhong)，以(yi)適(shi)應(ying)手(shou)工(gong)焊(han)接(jie)，另(ling)一(yi)種(zhong)可(ke)能(neng)就(jiu)是(shi)元(yuan)件(jian)麵(mian)的(de)穿(chuan)孔(kong)元(yuan)件(jian)應(ying)盡(jin)可(ke)能(neng)分(fen)布(bu)在(zai)幾(ji)條(tiao)主(zhu)要(yao)的(de)直(zhi)線(xian)上(shang)，以(yi)適(shi)應(ying)最(zui)新(xin)的(de)選(xuan)擇(ze)性(xing)波(bo)峰(feng)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)，可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)手(shou)工(gong)焊(han)接(jie)而(er)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)，並(bing)保(bao)證(zheng)焊(han)接(jie)質(zhi)量(liang)。離(li)散(san)的(de)焊(han)點(dian)分(fen)布(bu)是(shi)選(xuan)擇(ze)性(xing)波(bo)峰(feng)焊(han)接(jie)的(de)大(da)忌(ji)

，會(hui)成(cheng)倍(bei)增(zeng)加(jia)加(jia)工(gong)時(shi)間(jian)。
在(zai)印(yin)製(zhi)板(ban)文(wen)件(jian)中(zhong)對(dui)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)時(shi)，一(yi)定(ding)要(yao)注(zhu)意(yi)元(yuan)件(jian)和(he)絲(si)印(yin)符(fu)號(hao)一(yi)一(yi)對(dui)應(ying)，若(ruo)移(yi)動(dong)了(le)元(yuan)件(jian)而(er)沒(mei)有(you)相(xiang)應(ying)的(de)移(yi)動(dong)該(gai)元(yuan)件(jian)旁(pang)的(de)絲(si)印(yin)符(fu)號(hao)
，將(jiang)成(cheng)為(wei)製(zhi)造(zao)中(zhong)的(de)重(zhong)大(da)質(zhi)量(liang)隱(yin)患(huan)
，因(yin)為(wei)在(zai)實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)中(zhong)
，絲(si)印(yin)符(fu)號(hao)是(shi)具(ju)有(you)指(zhi)導(dao)生(sheng)產(chan)作(zuo)用(yong)的(de)行(xing)業(ye)語(yu)言(yan)。

2.2PCB上必須布置有用於自動化生產做必需的夾持邊﹑定位標記﹑工藝定位孔。

目前電子裝聯是自動化程度最高的行業之一，生產所使用的自動化設備均要求自動傳送PCB，這樣便要求在PCB的傳送方向（一般為長邊方向）上
，上下各有一條不小於3-5mm寬的夾持邊，以利於自動傳送
，避免靠近板子邊緣的元器件由於夾持無法自動裝聯。

定位標記的作用在於對於目前廣泛使用光學定位的裝聯設備
，需要PCB提供至少兩到三個定位標記
，以供光學識別係統對PCB進行準確定位並校正PCB的加工誤差。通常所使用的定位標記中，有兩個標記必須分布在PCB的(de)對(dui)角(jiao)線(xian)上(shang)。定(ding)位(wei)標(biao)記(ji)的(de)選(xuan)擇(ze)一(yi)般(ban)使(shi)用(yong)實(shi)心(xin)圓(yuan)焊(han)盤(pan)等(deng)標(biao)準(zhun)圖(tu)形(xing)，為(wei)便(bian)於(yu)識(shi)別(bie)，在(zai)標(biao)記(ji)周(zhou)圍(wei)應(ying)該(gai)有(you)一(yi)塊(kuai)沒(mei)有(you)其(qi)它(ta)電(dian)路(lu)特(te)征(zheng)或(huo)標(biao)記(ji)的(de)空(kong)曠(kuang)區(qu)
，尺(chi)寸(cun)最(zui)好(hao)不(bu)小(xiao)於(yu)標(biao)記(ji)的(de)直(zhi)徑(jing)（如圖4），標記距離板子邊緣應在5mm以上。

圖4推薦的標記空曠區設計

在PCB自身的製造中，以及在裝聯中的半自動插件﹑ICT測試等工序，需要PCB在邊角部位提供兩到三個定位孔。
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2.3合理使用拚板以提高生產效率和柔性。

在對外形尺寸較小或外形不規則的PCB進行裝聯時，會受到很多限製
，所以一般采用拚板的方式來使幾個小的PCB拚接成合適尺寸的PCB進行裝聯，如圖5。一般單邊尺寸小於150mm的PCB，都可以考慮采用拚板方式，通過兩拚﹑三拚﹑四拚等
，將大PCB的尺寸拚至合適的加工範圍
，通常寬150mm~250mm，長250mm~350mm的PCB是自動化裝聯中比較合適的尺寸。

圖5拚板設計可提高生產效率

另外一種拚板方式是將雙麵都布置有SMD的PCB一yi正zheng一yi反fan的de拚pin成cheng一yi個ge大da板ban，這zhe樣yang的de拚pin板ban俗su稱cheng陰yin陽yang拚pin，一yi般ban是shi出chu於yu節jie約yue網wang板ban費fei用yong的de考kao慮lv
，即ji通tong過guo這zhe樣yang的de拚pin板ban
，原yuan來lai需xu要yao兩liang麵mian網wang板ban
，現xian在zai隻zhi需xu要yao開kai一yi麵mian網wang板ban即ji可ke。另ling外wai技ji術shu人ren員yuan在zai編bian製zhi貼tie片pian機ji運yun行xing程cheng序xu時shi
，采cai用yong陰yin陽yang拚pin的dePCB編程效率也更高。

拚板時子板之間的連接可以采用雙麵對刻V型槽﹑長槽孔加圓孔等方式，但設計時一定要考慮盡可能使分離線在一條直線上，以利於最後的分板，同時還要考慮分離邊不可離PCB走線過近，而使分板時容易損傷PCB。

還有一種非常經濟的拚板，並不是指的對PCB進行拚板
，而是對網板的網孔圖形進行拚板。隨著全自動焊膏印刷機的應用
，目前較為先進的印刷機（比如DEK265）已經允許在尺寸為790×790mm的鋼網上，開設多麵PCB的網孔圖形，可以做到一片鋼網用於多個產品的印刷，是一種非常節約成本的做法

，尤其適合於產品特點為小批量多品種的廠家。

2.4可測性設計的考慮

SMT的可測性設計主要是針對目前ICT裝備情況。將後期產品製造的測試問題在電路和表麵安裝印製板SMB設計時就考慮進去。提高可測性設計要考慮工藝設計和電氣設計兩個方麵的要求。

2.4.1工藝設計的要求

定位的精度

、基板製造程序
、基板的大小
、探針的類型都是影響探測可靠性的因素。
(1)精確的定位孔。在基板上設定精確的定位孔，定位孔誤差應在±0.05mm以yi內nei，至zhi少shao設she置zhi兩liang個ge定ding位wei孔kong，且qie距ju離li愈yu遠yuan愈yu好hao。采cai用yong非fei金jin屬shu化hua的de定ding位wei孔kong
，以yi減jian少shao焊han錫xi鍍du層ceng的de增zeng厚hou而er不bu能neng達da到dao公gong差cha要yao求qiu。如ru基ji板ban是shi整zheng片pian製zhi造zao後hou再zai分fen開kai測ce試shi
，則ze定ding位wei孔kong就jiu必bi須xu設she在zai主zhu板ban及ji各ge單dan獨du的de基ji板ban上shang。
(2)測試點的直徑不小於0.4mm，相鄰測試點的間距最好在2.54mm以上，不要小於1.27mm。
(3)在測試麵不能放置高度超過6.4mm的元器件，過高的元器件將引起在線測試夾具探針對測試點的接觸不良。
(4)最好將測試點放置在元器件周圍1.0mm以外，避免探針和元器件撞擊損傷。定位孔環狀周圍3.2mm以內，不可有元器件或測試點。
(5)測試點不可設置在PCB邊緣5mm的範圍內，這5mm的空間用以保證夾具夾持。通常在輸送帶式的生產設備與SMT設備中也要求有同樣的工藝邊。
(6)所有探測點最好鍍錫或選用質地較軟

、易貫穿
、不易氧化的金屬傳導物
，以保證可靠接觸
，延長探針的使用壽命。
(7)測試點不可被阻焊劑或文字油墨覆蓋，否則將會縮小測試點的接觸麵積
，降低測試的可靠性。

2.4.2電氣設計的要求

(1)要求盡量將元件麵的SMC/SMD的測試點通過過孔引到焊接麵
，過孔直徑應大於1mm。這樣可使在線測試采用單麵針床來進行測試，從而降低了在線測試成本。
(2)每個電氣節點都必須有一個測試點，每個IC必須有POWER及GROUND的測試點，且盡可能接近此元器件
，最好在距離IC2.54mm範圍內。
(3)在電路的走線上設置測試點時

，可將其寬度放大到40mil寬。
(4)jiangceshidianjunhengdifenbuzaiyinzhibanshang。ruguotanzhenjizhongzaimouyiquyushi，jiaogaodeyalihuishidaicebanhuozhenchuangbianxing，jinyibuzaochengbufentanzhenbunengjiechudaoceshidian。
(5)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)供(gong)電(dian)線(xian)路(lu)應(ying)分(fen)區(qu)域(yu)設(she)置(zhi)測(ce)試(shi)斷(duan)點(dian)
，以(yi)便(bian)於(yu)電(dian)源(yuan)去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)或(huo)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)其(qi)它(ta)元(yuan)器(qi)件(jian)出(chu)現(xian)對(dui)電(dian)源(yuan)短(duan)路(lu)時(shi)，查(zha)找(zhao)故(gu)障(zhang)點(dian)更(geng)為(wei)快(kuai)捷(jie)準(zhun)確(que)。設(she)計(ji)斷(duan)點(dian)時(shi)
，應(ying)考(kao)慮(lv)恢(hui)複(fu)測(ce)試(shi)斷(duan)點(dian)後(hou)的(de)功(gong)率(lv)承(cheng)載(zai)能(neng)力(li)。

圖6所suo示shi為wei測ce試shi點dian設she計ji的de一yi個ge示shi例li。通tong過guo延yan伸shen線xian在zai元yuan器qi件jian引yin線xian附fu近jin設she置zhi測ce試shi焊han盤pan或huo利li用yong過guo孔kong焊han盤pan測ce試shi節jie點dian
，測ce試shi節jie點dian嚴yan禁jin選xuan在zai元yuan器qi件jian的de焊han點dian上shang，這zhe種zhong測ce試shi可ke能neng使shi虛xu焊han節jie點dian在zai探tan針zhen壓ya力li作zuo用yong下xia擠ji壓ya到dao理li想xiang位wei置zhi
，從cong而er使shi虛xu焊han故gu障zhang被bei掩yan蓋gai
，發fa生sheng所suo謂wei的de“故障遮蔽效應”。由於探針因定位誤差引起的偏晃，可能使探針直接作用於元器件的端點或引腳上而造成元器件損壞。

圖6測試點設計示例

以上是一些PCB設計時應考慮的主要原則，在麵向電子裝聯的PCB可製造性設計中，還有相當多的細節要求，比如合理的安排與結構件的配合空間﹑合理的分布絲印的圖形和文字﹑恰當分布較重或發熱較大的器件的位置，在合適的位置設置測試點和測試空間﹑考慮在使用拉鉚﹑壓鉚工藝安裝聯接器等器件時，工模具與附近所分布元件的幹涉等等，都是在PCB的設計階段所應該考慮的問題。一個優秀的PCB設計者
，不但要考慮如何獲得良好的電性能和美觀布局，還有同樣重要的一點那就是PCB設計中的可製造性
，以求高質量、高效率、低成本。