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发表人：zhangxt

发表时间：2019/8/5 14:55:00

本栏论题：

PCB的可制造性设计检查 [889]

    PCB设计
    1．可制造性检查的分级 PCB的可制造性的水平受印制板制造商的工艺能力水平制约。对于不同的制造商，其可制造性的指标是不同的。在IPC的印制板设计标准中，根据印制板设计的特性、公差、检测、组装、成品的测试和制造工艺的验证等方面的水平，将PCB的可制造性分为了A、B、C 3个水平等级，用以区别印制板在制造中对定位精度要求、材料选择和工艺要求等方面的不同。
    ① A级水平：为一般可制造性水平，可作为设计的首选。
    ② B级水平：为中等可制造性水平，2，3级产品经常选用。
    ③ C级水平：为高难度可制造性水平，较少选用。不同级别的可制造性水平对等级要求、性能指标、导电图形布线密度、设备精度、安装和测试的要求不同。确定可制造性等级时应以满足最低需要为原则，这样当所选择的合格PCB生产商的制造水平较高时，容易降低成本，提高产品的可靠性。要求的可制造性水平等级越高，其可制造性要求的复杂程度也越高，同时生产成本也会随之提高。

    2．PCB本身的可制造性设计检查 PCB本身的可制造性检查不针对PCB制造的全部工艺过程，而主要是检查受PCB制造工艺制约的那一部分项目[10]。主要的检查项目有以下几个。
    1）安装密度检查不同等级的印制板安装密度的可制造性水平。在检查时，应考虑安装在板上的元器件安装部分（元器件的最大尺寸及其相应的焊盘所占的空间）占板上可使用区域（布线区）的比例。占板的空间比例越大，设计和制造的难度越大，过高的要求会引起质量问题或造成不可能制造。印制板安装密度的可制造性水平
    2）基材选择检查所选择的基材应在标准的品种和规格的系列中。不能够选择非标准材料，否则将会增加生产成本或拖延生产时间，甚至无法生产。
    3）尺寸检查印制板（或在制板）的最大尺寸与设备能力。PCB的尺寸不能够超过印制板加工设备的最大尺寸，同时为防止成品板的翘曲，PCB的尺寸也不能够过大。
    4）外形尺寸和公差检查印制板机械加工的外形和各类槽口的公差。应检查PCB的外形尺寸公差是否适于加工。印制板设计图纸上标明的配合尺寸及公差应符合所安装的元器件的尺寸和公差要求
    ① 外形要素是指板上的各类切口、开槽、其他异形孔槽图形要素的尺寸公差。
    ② 为提高可制造性，非配合尺寸一般不要选择较高精度的公差。
    5）印制导线的宽度和间距检查印制导线的宽度与间距水平。应检查印制导线的宽度、间距、导线与连接盘的间距，以及焊盘的最小环宽是否超过加工工艺极限。一般而言，印制导线宽度与间距尺寸越大，加工越容易。
    6）孔径检查镀覆孔厚径比的复杂程度。最小钻孔的孔径和孔径与板厚度的比值是制约印制板制造工艺水平的重要参数，也是影响产品质量的关键设计指标，设计时不应超过印制板制造商的工艺水平极限。对于盲孔，因为电镀液难于渗透到盲孔的底部，所以应采用较低的厚径比。镀覆孔厚径比的复杂程度
    7）导电图形分布均匀性检查设计时应均匀分布各层导电图形的导电面积，避免导电图形分布严重失衡，导致印制板翘曲。
    8）导电层顺序和标志检查多层板各层导电图形的布置顺序及其在图形外的标志应清楚，以便于制造。

    3．印制板安装的可制造性检查印制板的安装技术有通孔安装（THT）、表面安装（SMT）和微组装（MCM）三种形式，THT和SMT技术是目前采用较多的两种形式。不同的电子装配工艺方法对印制板安装的可制造性要求有很大差别。
    1）THT形式的印制板的可制造性检查 THT形式的印制板既可以采用手工焊接，也可以采用波峰焊接，其设计可制造性检查的主要内容有以下几个。
    ① 布局检查。元器件布局的密度应符合可制造性水平的相应等级要求；手工安装适用于组装密度较低的印制板，一般推荐采用A级。元器件布局的间距应满足安装和维修的要求。
    ② 元器件安装孔的检查。元器件安装孔应有足够的插装引线和焊接的间隙。一般孔径应大于引线直径0.2～0.3mm。
    ③ 焊盘尺寸的检查。焊盘大小应满足焊接要求。
    ④ 散热器的安装空间检查。检查需要加固或外加散热器的元器件是否留有安装加固件和散热器的安装空间。
    ⑤ 元器件的散热检查。检查元器件的散热方式和散热通道是否合适。
    ⑥ 检查元器件与板边的距离。检查元器件距离板边缘的最小距离是否符合要求。
    ⑦ 元器件体下面的过孔检查。金属外壳元器件体下面的过孔不应露出焊盘，应有阻焊膜覆盖。
    2）SMT形式的印制板的可制造性检查由于SMT形式的印制板一般采用机械自动安装，故除了应进行上述THT形式的各项检查外，还需要检查以下几项。
    ① 焊盘尺寸的检查。根据元器件的封装形式，检查焊盘的尺寸能否满足焊接的要求。
    ② 网印图形窗口的检查。所提供的焊盘漏印焊膏的丝印图形应与焊盘对应一致，而且漏印窗口尺寸应与焊盘尺寸匹配。
    ③ 定位标志的检查。元器件安装的定位标志和安装的极性标志应清楚可辨。
    ④ 检查大功率器件周边的间隙。为了便于安装、维修和降低热效应影响，超大规模集成电路周围2mm之内不应设置其他元器件和过孔。
    4．印制板可制造性的一些具体参数目前典型标准工艺所能达到的，并能保证产品质量的标准技术要求和可靠性要求的一些印制板可制造性的具体参数如下所示。
    ① 印制导线最小宽度和间距对1、2级产品板为0.1～0.3mm；对3级产品板为大于等于0.13mm；对HDI板可以小于0.1mm。
    ② 最小孔径一般为0.1～0.3mm（积层式多层板的孔径可小于等于0.1mm）。
    ③ 最小连接盘宽度大于等于0.05mm，最小焊盘环宽应大于等于0.1mm。
    ④ 最小孔径应能保证镀覆孔内有足够的铜导电层厚度，保证元件插装或层间互连的可靠性。
    ⑤ 板厚度与镀覆孔直径比值简称厚径比。应根据产品不同、复杂性水平和印制板制造商的极限工艺要求，选择适合的厚径比。
    ⑥ 板的外形尺寸公差应符合相应可制造性水平等级，其最小值应大于等于0.13mm。
    ⑦ 元器件体距离板的边缘的最小距离，即保证安装和绝缘的最小距离应大于等于4mm。
    ⑧ 表面安装元器件相互之间设置的最小距离应大于等于0.5mm；大功率器件周围2mm内不应设置元器件。
    ⑨ 机械安装孔边缘与板边缘的距离至少要大于板的厚度

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