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沒有設(shè)計(jì)好的PCB,完好印刷后會(huì)產(chǎn)生什么效果

發(fā)布時(shí)間:2019-06-20  閱讀量:2739

不少PCB初學(xué)者對(duì)于設(shè)計(jì)中一些與印刷工藝相關(guān)的細(xì)節(jié)問題重視不足或易忽視,從而有可能對(duì)正在進(jìn)行的印刷工藝或其它相關(guān)制造或維修工藝造成不便,影響生產(chǎn)的可行性、效率性和經(jīng)濟(jì)性。故本文將一些易被設(shè)計(jì)人員忽視或不重視的與印刷工藝相關(guān)的PCB不良設(shè)計(jì)予以歸納,以便相關(guān)設(shè)計(jì)人員盡快掌握好PCB設(shè)計(jì)。

 

工藝邊設(shè)計(jì)

  PCB最常見且最適宜印刷設(shè)備工作的外形是矩形,故而對(duì)PCB進(jìn)行外形設(shè)計(jì)時(shí),在滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)PCB外形尺寸的要求下,一般會(huì)盡可能將一些不是矩形的特殊形狀通過添加適宜的虛擬板將其添補(bǔ)為矩形。

通過虛擬板轉(zhuǎn)矩形板的異形PCB單板或拼板

  但是僅將PCB的外形設(shè)計(jì)為矩形并不能保證PCB板一定能適宜印刷設(shè)備。因?yàn)橛∷⒃O(shè)備多采用邊固定的方式來固定PCB板,因此,若板上元件布局過于靠近PCB板邊緣則有可能在制造過程中損壞板邊的元件或焊盤,也可能因?yàn)樵c板邊間隙過小無法滿足設(shè)備的固定要求。所以一般情況下需要在PCB外圍設(shè)計(jì)適宜的工藝邊。

  在PCB工藝流程中,工藝邊的預(yù)留對(duì)于后續(xù)的SMT貼片加工具有十分重要的意義。工藝邊就是為了輔助生產(chǎn)插件走板、焊接波峰在PCB板兩邊或者四邊增加的部分,主要為了輔助生產(chǎn),不屬于PCB板的一部分,生產(chǎn)完成后需去除。

  進(jìn)行工藝邊設(shè)計(jì)之前應(yīng)先確定PCB的傳輸方向。一般情況下,PCB的長邊對(duì)應(yīng)SMT生產(chǎn)時(shí)的傳輸方向,這樣印刷的行程最短,并且PCB在生產(chǎn)過程中的形變最小。對(duì)于拼板時(shí)也將長邊方向作為傳送方向,但對(duì)短邊與長邊之比大于80%的PCB,也可以用短邊傳送。

  由于不同SMT設(shè)備制造商對(duì)工藝邊的要求不同,如歐美SMT設(shè)備制造商的工藝邊為3mm,日本SMT設(shè)備制造商的工藝邊為5-8mm,韓國SMT設(shè)備制造商的工藝邊為5mm。因此,若條件允許,可將工藝邊的寬度設(shè)為8-10mm。

添加了工藝邊的PCB板

  對(duì)于PCB長邊只一側(cè)的元件外側(cè)距板邊緣小于3mm的,則只需在對(duì)應(yīng)側(cè)邊加工藝邊即可,即工藝邊并不需成對(duì)加。

添加單側(cè)工藝邊的PCB板

Mark點(diǎn)設(shè)計(jì)

MARK點(diǎn)分類:

1、單板MARK,其作用為單塊板上定位所有電路特征的位置,必不可少;

2、拼板MARK,其作用拼板上輔助定位所有電路特征的位置,輔助定位;

3、局部MARK,其作用定位單個(gè)元件的基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記,以提高貼裝精度(QFP、CSP、BGA等重要元件必須有局部MARK),必不可少;

  利用印刷機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行大批量電子產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí),多使用Mark點(diǎn)來保證每批用于生產(chǎn)的PCB板面正確、位置精準(zhǔn)。Mark點(diǎn)是一種特殊的光學(xué)定位符號(hào),生產(chǎn)時(shí),印刷機(jī)利用自身的攝像頭照射Mark點(diǎn),將得到的影像坐標(biāo)與之前在系統(tǒng)中所預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。若坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)一致或者在其允許的范圍內(nèi),則機(jī)器判定該P(yáng)CB板為當(dāng)前需要進(jìn)行生產(chǎn)的,并讓PCB板進(jìn)入機(jī)器內(nèi)開始相應(yīng)的工序;反之,則認(rèn)為進(jìn)板錯(cuò)誤,停止進(jìn)板并進(jìn)行報(bào)警。

  但Mark若設(shè)計(jì)不良則可能影響機(jī)器的識(shí)別,出現(xiàn)誤判。一般說來,設(shè)計(jì)人員能設(shè)計(jì)正確的Mark點(diǎn)外形和尺寸,但在Mark點(diǎn)布局時(shí)卻不一定合理。例如同形狀的Mark點(diǎn)按對(duì)稱方式放置于PCB板的對(duì)角處,一旦PCB板面反轉(zhuǎn)1800以錯(cuò)誤方向進(jìn)板時(shí),機(jī)器也會(huì)誤認(rèn)為是正確的,從而出現(xiàn)誤報(bào)的情況。

對(duì)稱設(shè)計(jì)的Mark點(diǎn)引起的設(shè)備誤判

  對(duì)此情況,可以將同形狀的Mark點(diǎn)按不對(duì)稱方式設(shè)計(jì),也可以使用不同形狀Mark點(diǎn),這樣的防呆設(shè)計(jì)可以保證機(jī)器正確識(shí)別PCB板。

Mark點(diǎn)布局不對(duì)稱設(shè)計(jì)

采用對(duì)稱布局但形狀不同的Mark點(diǎn)設(shè)計(jì) 

 

焊盤設(shè)計(jì)

  在進(jìn)行PCB電路板設(shè)計(jì)時(shí),元件所用封裝一般會(huì)盡可能使用系統(tǒng)自帶封裝庫內(nèi)的元件封裝。但是由于各元件制造企業(yè)生產(chǎn)的元件外形尺寸不一定完全一致,且各電子制造企業(yè)所用設(shè)備的生產(chǎn)能力各有不同,因此,系統(tǒng)自帶封裝中的焊盤設(shè)計(jì)不一定能滿足所有元件的生產(chǎn)需求,需要根據(jù)產(chǎn)品試生產(chǎn)的結(jié)果來進(jìn)行調(diào)整。例如,某細(xì)間距SOP封裝元件在印刷和焊接時(shí)易出現(xiàn)橋連缺陷,若設(shè)計(jì)人員僅調(diào)整工藝或設(shè)備參數(shù),而不仔細(xì)核對(duì)焊盤圖形與所需焊接的元器件的封裝外形、焊端、引腳、中心距等與焊接有關(guān)的尺寸匹配性,一味照抄照搬系統(tǒng)封裝庫內(nèi)的焊盤設(shè)計(jì)參數(shù),則有可能一直無法解決此缺陷。但不加分析或隨意抄用或調(diào)用封裝庫內(nèi)焊盤圖形是許多設(shè)計(jì)人員易出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題,且在出現(xiàn)制造缺陷后又容易被忽略掉。

  例如,當(dāng)如圖所示的某細(xì)間距SOP封裝元件在印刷和焊接時(shí)易出現(xiàn)橋連缺陷時(shí),可以將原有元件焊盤寬度適當(dāng)減。ǖ坏眯∮谝_本體寬度)并延長焊盤長度方向尺寸,這樣一來,可以加大焊盤間的有效間距并擴(kuò)展焊膏長度方向的延伸范圍,減少橋連缺陷。若橋連易在焊接過程中發(fā)生于SOP封裝末端,則可在封裝末端增設(shè)偷錫焊盤,以吸納多余焊料。

偷錫焊盤設(shè)計(jì)

 

  若發(fā)生橋連缺陷的是插件且元件每排引腳較多時(shí),當(dāng)相鄰焊盤邊緣間距為0.6mm-1.0mm時(shí),則可以考慮將插件焊盤由常用的圓形焊接改為橢圓形焊盤,既加大焊盤間的有效間距又不影響引腳焊接后的可靠性。


插件圓形焊盤改橢圓焊盤設(shè)計(jì)

  除了在文中提到的一些在印刷環(huán)節(jié)中易忽視的設(shè)計(jì)問題外,還有其它一些易被設(shè)計(jì)人員忽視的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問題,比如選擇阻焊膜材料和涂敷方式時(shí),不考慮材料性能和工藝特點(diǎn),出現(xiàn)如綠油太厚造成錫膏印刷工藝難控:阻焊膜在基板制造時(shí)固化不良而泄氣,形成焊點(diǎn)氣孔:材料吸濕而造成阻焊膜在回流時(shí)的脫離等。由于電子產(chǎn)品制造技術(shù)發(fā)展迅速,與之相關(guān)的制造工藝和制造設(shè)備也不斷更新變化,了解并掌握工藝、材料和設(shè)備對(duì)電路設(shè)計(jì)方面的要求,將有助于更加合理地設(shè)計(jì)電路,提高產(chǎn)品的可制造性。 


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