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1、SMT印制电路板的印制电路板的可制造性设计及审核可制造性设计及审核顾霭云顾霭云 基板材料选择基板材料选择 布线布线 元器件选择元器件选择 焊盘焊盘 印制板电路设计印制板电路设计测试点测试点 PCB设计设计可制造（工艺）性设计可制造（工艺）性设计 导线、通孔导线、通孔 可靠性设计可靠性设计 焊盘与导线的连接焊盘与导线的连接 降低生产成本降低生产成本 阻焊阻焊 散热、电磁干扰等散热、电磁干扰等 印制电路板（以下简称印制电路板（以下简称PCB）设计是表面组装技术设计是表面组装技术的重要组成之一。的重要组成之一。PCB设计质量是衡量表面组装技术水平设计质量是衡量表面组装技术水平的一个重要标志，是保证表
2、面组装质量的首要条件之一。的一个重要标志，是保证表面组装质量的首要条件之一。 PCB设计包含的内容：设计包含的内容： 可制造性设计可制造性设计DFMDFM（Design For ManufactureDesign For Manufacture）是保证是保证PCBPCB设计质量的最有效的方法。设计质量的最有效的方法。DFMDFM就是从产品就是从产品开发设计时起，就考虑到可制造性和可测试性，使设开发设计时起，就考虑到可制造性和可测试性，使设计和制造之间紧密联系，实现从设计到制造一次成功计和制造之间紧密联系，实现从设计到制造一次成功的目的。的目的。 DFMDFM具有缩短开发周期、降低成本、提高产品
3、质具有缩短开发周期、降低成本、提高产品质量等优点，是企业产品取得成功的途径。量等优点，是企业产品取得成功的途径。 HPHP公司公司DFMDFM统计调查表明统计调查表明: :产品总成本产品总成本60%60%取决于产品的最初设计，取决于产品的最初设计，7575的制造成的制造成本取决于设计说明和设计规范，本取决于设计说明和设计规范，70708080的的生产缺陷是由于设计原因造成的。生产缺陷是由于设计原因造成的。新产品研发过程新产品研发过程 方案设计方案设计 样机制作样机制作 产品验证产品验证 小批试生产小批试生产 首批投料首批投料 正式投产正式投产传统的设计方法与现代设计方法比较传统的设计方法与现代
4、设计方法比较 传统的设计方法传统的设计方法 串行设计串行设计 重新设计重新设计 重新设计重新设计 生产生产 1# n# 现代设计方法现代设计方法 并行设计并行设计CE 重新设计重新设计 生产生产 及及DFM 1# SMTSMT工艺与传统插装工艺有很大区别，对工艺与传统插装工艺有很大区别，对PCBPCB设计有专门要求。除了满足电性能、机械结构、等设计有专门要求。除了满足电性能、机械结构、等常规要求外，还要满足常规要求外，还要满足SMTSMT自动印刷、自动贴装、自动印刷、自动贴装、自动焊接、自动检测要求。特别要满足再流焊工艺自动焊接、自动检测要求。特别要满足再流焊工艺的再流动和自定位效应的工艺特点
5、要求。的再流动和自定位效应的工艺特点要求。 SMTSMT具有全自动、高速度、高效益的特点，不具有全自动、高速度、高效益的特点，不同厂家的生产设备对同厂家的生产设备对PCBPCB的形状、尺寸、夹持边、的形状、尺寸、夹持边、定位孔、基准标志图形的设置等有不同的规定。定位孔、基准标志图形的设置等有不同的规定。 不正确的设计不仅会导致组装质量下降，还会造成贴不正确的设计不仅会导致组装质量下降，还会造成贴装困难、频繁停机，影响自动化生产设备正常运行，影响装困难、频繁停机，影响自动化生产设备正常运行，影响贴装效率，增加返修率，直接影响产品质量、产量和加工贴装效率，增加返修率，直接影响产品质量、产量和加工成
6、本，严重时还会造成印制电路板报废等质量事故。成本，严重时还会造成印制电路板报废等质量事故。 又由于又由于PCBPCB设计的质量问题在生产工艺中是很难甚至设计的质量问题在生产工艺中是很难甚至无法解决的，如果疏忽了对设计质量的控制，在批生产中无法解决的，如果疏忽了对设计质量的控制，在批生产中将会带来很多麻烦，会造成元器件、材料、工时的浪费，将会带来很多麻烦，会造成元器件、材料、工时的浪费，甚至会造成重大损失。甚至会造成重大损失。内容一一 不良设计在不良设计在SMTSMT生产制造中的危害生产制造中的危害二二 目前国内目前国内SMTSMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施印制电路板设计中的常见问题及
7、解决措施三三. . SMT工艺对工艺对PCB设计的要求设计的要求四四. . SMT设备对设备对PCB设计的要求设计的要求五五. 提高提高PCBPCB设计质量的措施设计质量的措施六六. SMT印制板可制造性设计（工艺性）审核印制板可制造性设计（工艺性）审核一一 不良设计在不良设计在SMTSMT生产制造中的危害生产制造中的危害 1. 1. 造成大量焊接缺陷。造成大量焊接缺陷。 2. 2. 增加修板和返修工作量，浪费工时，延误工期。增加修板和返修工作量，浪费工时，延误工期。 3. 3. 增加工艺流程，浪费材料、浪费能源。增加工艺流程，浪费材料、浪费能源。 4. 4. 返修可能会损坏元器件和印制板。返
8、修可能会损坏元器件和印制板。 5. 5. 返修后影响产品的可靠性返修后影响产品的可靠性 6. 6. 造造成成可可制制造造性性差差，增增加加工工艺艺难难度度，影影响响设设备备利利用用率率，降低生产效率。降低生产效率。 7 7最最严严重重时时由由于于无无法法实实施施生生产产需需要要重重新新设设计计，导导致致整整个个产品的实际开发时间延长，失去市场竞争的机会。产品的实际开发时间延长，失去市场竞争的机会。二二 目前国内目前国内SMTSMT印制电路板设计中的常见问题印制电路板设计中的常见问题及解决措施及解决措施1. PCB1. PCB设计中的常见问题（举例）设计中的常见问题（举例）(1) (1) 焊盘结
9、构尺寸不正确焊盘结构尺寸不正确 以以ChipChip元件为例：元件为例： a a 当当焊焊盘盘间间距距G G过过大大或或过过小小时时，再再流流焊焊时时由由于于元元件件焊焊端端不不能能与与焊盘搭接交叠，会产生吊桥、移位。焊盘搭接交叠，会产生吊桥、移位。 焊盘间距焊盘间距G G过大或过小过大或过小 b b 当当焊焊盘盘尺尺寸寸大大小小不不对对称称，或或两两个个元元件件的的端端头头设设计计在在同同一一个个焊盘上时，由于表面张力不对称，也会产生吊桥、移位。焊盘上时，由于表面张力不对称，也会产生吊桥、移位。(2) (2) 通孔设计不正确通孔设计不正确 导导通通孔孔设设计计在在焊焊盘盘上上，焊焊料料会会从
10、从导导通通孔孔中中流流出出，会会造造成焊膏量不足。成焊膏量不足。 印制导线印制导线 不正确不正确 正确正确 导通孔示意图导通孔示意图(3) (3) 阻焊和丝网不规范阻焊和丝网不规范 阻阻焊焊和和丝丝网网加加工工在在焊焊盘盘上上，其其原原因因：一一是是设设计计；二二是是PCBPCB制造加工精度差造成的。其结果造成虚焊或电气断路。制造加工精度差造成的。其结果造成虚焊或电气断路。(4) (4) 元器件布局不合理元器件布局不合理 a a 没有按照再流焊要求设计，再流焊时造成温度不均匀。没有按照再流焊要求设计，再流焊时造成温度不均匀。b b 没有按照波峰焊要求设计，波峰焊时造成阴影效应没有按照波峰焊要求
11、设计，波峰焊时造成阴影效应。(5) (5) 基准标志基准标志(Mark)(Mark)、PCBPCB外形和尺寸外形和尺寸、PCBPCB定位孔和夹持边的设定位孔和夹持边的设置不正确置不正确 a a 基准标志基准标志(Mark)(Mark)做在大地的网格上，或做在大地的网格上，或MarkMark图形周围有阻焊图形周围有阻焊膜，由于图象不一致与反光造成不认膜，由于图象不一致与反光造成不认MarkMark、频繁停机。频繁停机。 b b 导轨传输时，由于导轨传输时，由于PCBPCB外形异形、外形异形、PCBPCB尺寸过大、过小、或由尺寸过大、过小、或由于于PCBPCB定位孔不标准，造成无法上板，无法实施机
12、器贴片操作。定位孔不标准，造成无法上板，无法实施机器贴片操作。 c c 在定位孔和夹持边附近布放了元器件，只能采用人工补贴。在定位孔和夹持边附近布放了元器件，只能采用人工补贴。 d d 拼板槽和缺口附近的元器件布放不正确，裁板时造成损坏元拼板槽和缺口附近的元器件布放不正确，裁板时造成损坏元器件。器件。(6) PCB(6) PCB材料选择、材料选择、PCBPCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适厚度与长度、宽度尺寸比不合适 a a 由由于于PCBPCB材材料料选选择择不不合合适适，在在贴贴片片前前就就已已经经变变形形，造造成贴装精度下降。成贴装精度下降。 b b PCBPCB厚厚度度与与长长度度、宽宽
13、度度尺尺寸寸比比不不合合适适造造成成贴贴装装及及再再流流焊焊时时变变形形，容容易易造造成成焊焊接接缺缺陷陷，还还容容易易损损坏坏元元器器件件。特特别别是是焊接焊接BGABGA时容易造成虚焊。时容易造成虚焊。 虚焊虚焊(7) BGA(7) BGA的常见设计问题的常见设计问题 a a 焊盘尺寸不规范，过大或过小。焊盘尺寸不规范，过大或过小。 b b 通孔设计在焊盘上，通孔没有通孔设计在焊盘上，通孔没有做埋孔处理做埋孔处理 c c 焊盘与导线的连接不规范焊盘与导线的连接不规范 d d 没有设计阻焊或阻焊不规范。没有设计阻焊或阻焊不规范。(8) (8) 元器件和元器件的包装选择不合适元器件和元器件的包
14、装选择不合适 由由于于没没有有按按照照贴贴装装机机供供料料器器配配置置选选购购元元器器件件和和元元器器件件的的包装包装，造成无法用贴装机贴装。，造成无法用贴装机贴装。(9)齐套备料时把编带剪断。齐套备料时把编带剪断。(10)PCB外外形形不不规规则则、PCB尺尺寸寸太太小小、没没有有加加工工拼拼板板造造成成不不能上机器贴装能上机器贴装等等。等等。2 2消除不良设计，实现消除不良设计，实现DFM的措施的措施(1) (1) 首先管理层要重视首先管理层要重视DFM，编制本编制本企业的企业的DFM规范文件。规范文件。(2) 制订审核、修改和实施的具体规定，建立制订审核、修改和实施的具体规定，建立DFM
15、的审核制度。的审核制度。(3)(3)设计人员要熟悉设计人员要熟悉DFM设计规范，并按设计规范进行新产品设计。设计规范，并按设计规范进行新产品设计。 (4) (4) 外外协协加加工工时时，在在新新产产品品设设计计前前就就要要与与SMTSMT加加工工厂厂建建立立联联系系， SMTSMT加加工工厂厂应应将将本本企企业业的的DFM设设计计规规范范交交给给客客户户。必必须须按按照照SMTSMT加加工工厂厂的的DFM设设计计规规范范进进行行设设计计。以以提提高高从从设设计计到到制制造造一一次次成成功功率率，减减少少工工程变更次数。程变更次数。(5) (5) 工工艺艺员员应应及及时时将将制制造造过过程程中中
16、的的问问题题反反馈馈给给设设计计人人员员，不不断断改改进进和和完善产品的完善产品的DFM设计。设计。1. 1. 印制板的组装形式及工艺流程设计印制板的组装形式及工艺流程设计1.1 1.1 印制板的组装形式印制板的组装形式1.2 1.2 工艺流程设计工艺流程设计1.2.1 1.2.1 纯表面组装工艺流程纯表面组装工艺流程(1) 单面表面组装工艺流程施加焊膏 贴装元器件 再流焊。(2) 双面表面组装工艺流程A面施加焊膏 贴装元器件 再流焊 翻转PCB B面施加焊膏 贴装元器件 再流焊。 1.2.2 1.2.2 表面贴装和插装混装工艺流程表面贴装和插装混装工艺流程(1) (1) 单面混装（单面混装（SMDSMD和和THCTHC都在同一面）都在同一面）A A面施加焊膏面施加焊膏 贴装贴装SMD SMD 再流焊再流焊 A A面插面插装装THC BTHC B面波峰焊。面波峰焊。(2) (2) 单面混装（单面混装（SMDSMD和和THCTHC分别分别在在PCBPCB的两面）的两面）B B面施加贴装胶面施加贴装胶 贴贴装装SMD SMD 胶固化胶固化 翻转翻转PCB PCB A A面插装面插装THC
