1、前言
隨著通信﹑電子類產(chǎn)品的市場競爭不斷加劇，產(chǎn)品的生命周期在不斷縮短，企業(yè)原有產(chǎn)品的升級及新產(chǎn)品的投放速度對該企業(yè)的生存和發(fā)展起到越來越關(guān)鍵的作用。而在制造環(huán)節(jié)，如何在生產(chǎn)中用更少的導(dǎo)入時(shí)間獲得更高可制造性和制造質(zhì)量的新產(chǎn)品越來越成為有識之士所追求的核心競爭力。
在電子產(chǎn)品的制造中，隨著產(chǎn)品的微型化﹑復(fù)雜化，電路板的組裝密度越來越高，相應(yīng)產(chǎn)生并獲得廣泛使用的新一代SMT裝聯(lián)工藝，要求設(shè)計(jì)者在一開始，就必須考慮到可制造性。一旦在設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周導(dǎo)致可制造性差，勢必要修改設(shè)計(jì)，必然會(huì)延長產(chǎn)品的導(dǎo)入時(shí)間和增加導(dǎo)入成本，即使對PCB布局進(jìn)行微小的改動(dòng)，重新制做印制板和SMT焊膏印刷網(wǎng)板的費(fèi)用高達(dá)數(shù)千甚至上萬元以上，對模擬電路甚至要重新進(jìn)行調(diào)試。而延誤了導(dǎo)入時(shí)間可能使企業(yè)在市場上錯(cuò)失良機(jī)，在戰(zhàn)略上處于非常不利的位置。但如果不進(jìn)行修改而勉強(qiáng)生產(chǎn)，必然使產(chǎn)品存在制造缺陷，或使制造成本猛增，所付出的代價(jià)將更大。所以，在企業(yè)進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，越早考慮設(shè)計(jì)的可制造性問題，越有利于新產(chǎn)品的有效導(dǎo)入。
2、PCB設(shè)計(jì)時(shí)考慮的內(nèi)容
PCB設(shè)計(jì)的可制造性分為兩類，一是指生產(chǎn)印制電路板的加工工藝性；二是指電路及結(jié)構(gòu)上的元器件和印制電路板的裝聯(lián)工藝性。對生產(chǎn)印制電路板的加工工藝性，一般的PCB制作廠家，由于受其制造能力的影響，會(huì)非常詳細(xì)的給設(shè)計(jì)人員提供相關(guān)的要求，在實(shí)際中相對應(yīng)用情況較好，而根據(jù)筆者的了解，真正在實(shí)際中沒有受到足夠重視的，是第二類，即面向電子裝聯(lián)的可制造性設(shè)計(jì)。本文的重點(diǎn)也在于描述在PCB設(shè)計(jì)的階段，設(shè)計(jì)者必需考慮的可制造性問題。
面向電子裝聯(lián)的可制造性設(shè)計(jì)要求PCB設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)PCB的初期就考慮以下內(nèi)容：
2.1 恰當(dāng)?shù)倪x擇組裝方式及元件布局
組裝方式的選擇及元件布局是PCB可制造性一個(gè)非常重要的方面，對裝聯(lián)效率及成本﹑產(chǎn)品質(zhì)量影響極大，而實(shí)際上筆者接觸過相當(dāng)多的PCB，在一些很基本的原則方面考慮也尚有欠缺。
2.4.1 工藝設(shè)計(jì)的要求
定位的精度、基板制造程序、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(shè)定精確的定位孔，定位孔誤差應(yīng)在±0.05mm以內(nèi)，至少設(shè)置兩個(gè)定位孔，且距離愈遠(yuǎn)愈好。采用非金屬化的定位孔，以減少焊錫鍍層的增厚而不能達(dá)到公差要求。如基板是整片制造后再分開測試，則定位孔就必須設(shè)在主板及各單獨(dú)的基板上。
（2）測試點(diǎn)的直徑不小于0.4mm，相鄰測試點(diǎn)的間距最好在2.54mm以上，不要小于1.27mm。
（3）在測試面不能放置高度超過*mm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(diǎn)的接觸不良。
（4）最好將測試點(diǎn)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(huán)狀周圍3.2mm以內(nèi)，不可有元器件或測試點(diǎn)。
（5）測試點(diǎn)不可設(shè)置在PCB邊緣5mm的范圍內(nèi)，這5mm的空間用以保證夾具夾持。通常在輸送帶式的生產(chǎn)設(shè)備與SMT設(shè)備中也要求有同樣的工藝邊。
（6）所有探測點(diǎn)最好鍍錫或選用質(zhì)地較軟、易貫穿、不易氧化的金屬傳導(dǎo)物，以保證可靠接觸，延長探針的使用壽命。
（7）測試點(diǎn)不可被阻焊劑或文字油墨覆蓋，否則將會(huì)縮小測試點(diǎn)的接觸面積，降低測試的可靠性。
2.4.2 電氣設(shè)計(jì)的要求
（1）要求盡量將元件面的SMC/SMD的測試點(diǎn)通過過孔引到焊接面，過孔直徑應(yīng)大于1mm。這樣可使在線測試采用單面針床來進(jìn)行測試，從而降低了在線測試成本。
（2）每個(gè)電氣節(jié)點(diǎn)都必須有一個(gè)測試點(diǎn)，每個(gè)IC必須有POWER及GROUND的測試點(diǎn)，且盡可能接近此元器件，最好在距離IC 2.54mm范圍內(nèi)。
（3）在電路的走線上設(shè)置測試點(diǎn)時(shí)，可將其寬度放大到40mil 寬。
（4）將測試點(diǎn)均衡地分布在印制板上。如果探針集中在某一區(qū)域時(shí)，較高的壓力會(huì)使待測板或針床變形，進(jìn)一步造成部分探針不能接觸到測試點(diǎn)。
（5）電路板上的供電線路應(yīng)分區(qū)域設(shè)置測試斷點(diǎn)，以便于電源去耦電容或電路板上的其它元器件出現(xiàn)對電源短路時(shí)，查找故障點(diǎn)更為快捷準(zhǔn)確。設(shè)計(jì)斷點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮恢復(fù)測試斷點(diǎn)后的功率承載能力。
圖6所示為測試點(diǎn)設(shè)計(jì)的一個(gè)示例。通過延伸線在元器件引線附近設(shè)置測試焊盤或利用過孔焊盤測試節(jié)點(diǎn)，測試節(jié)點(diǎn)嚴(yán)禁選在元器件的焊點(diǎn)上，這種測試可能使虛焊節(jié)點(diǎn)在探針壓力作用下擠壓到理想位置，從而使虛焊故障被掩蓋，發(fā)生所謂的“故障遮蔽效應(yīng)”。由于探針因定位誤差引起的偏晃，可能使探針直接作用于元器件的端點(diǎn)或引腳上而造成元器件損壞。
PCB設(shè)計(jì)時(shí)需考慮哪些可制造性問題
3、結(jié)束語
以上是一些PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的主要原則，在面向電子裝聯(lián)的PCB可制造性設(shè)計(jì)中，還有相當(dāng)多的細(xì)節(jié)要求，比如合理的安排與結(jié)構(gòu)件的配合空間﹑合理的分布絲印的圖形和文字﹑恰當(dāng)分布較重或發(fā)熱較大的器件的位置，在合適的位置設(shè)置測試點(diǎn)和測試空間﹑考慮在使用拉鉚﹑壓鉚工藝安裝聯(lián)接器等器件時(shí)，工模具與附近所分布元件的干涉等等，都是在PCB的設(shè)計(jì)階段所應(yīng)該考慮的問題。一個(gè)優(yōu)秀的PCB設(shè)計(jì)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(diǎn)那就是PCB設(shè)計(jì)中的可制造性，以求高質(zhì)量、高效率、低成本。