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摘要：目前的电子产品日新月异，要求电路基板的高密度组装，安装方式通过表面安装SMT）代替贯通孔插入THT已经是历史的必然，印制板技术正在高密度、多层化的方向急速发展。另一方面，印制板的合理设计是SMT技术的关键，是SMT技术质量的保证，有助于提高生产率。本文描述了表面安装PCB设计中应考虑的制造过程问题，并向PCB设计人员提供参考。
1、首先
随着通讯、电子产品市场竞争不断激化，产品生命周期不断缩短，企业现有产品升级和新产品投入速度对该企业的生存和发展起着越来越重要的作用。在制造阶段，越来越多的有识之士要求在生产中用较少的引进时间获得更高的制造性和制造品质的新产品核心竞争力。
在电子产品的制造中，随着产品的小型化、复杂化，电路基板的组装密度越来越高，相应地生成并得到广泛使用的下一代SMT组装过程，设计者必须从最初就考虑制造性。设计时如果考虑到不完备导致生产性恶化，必须修正设计。一定会延长产品的引进时间，增加引进成本。PCB即使布局微小变更，印制板和SMT重新制作焊接糊剂印刷网板的费用也要从数千元到数万元以上，必须重新调试模拟电路。引进时间推迟的话，企业有可能在市场上错过好机会，在战略上处于非常不利的位置。但是，如果不进行修正而勉强生产的话，必然会使产品存在制造缺陷，制造成本剧增，支付的代价会更大。因此，企业在设计新产品时，越早考虑设计的制造性问题，越有利于有效引进新产品。
2、PCB设计的情况下考虑的内容
PCB设计的制造性分为两种，一种是指生产印制电路板的加工技术性。第二个是指电路及结构上的部件及印制电路板的组装工艺性。对于生产印制电路板的加工工艺性，一般的PCB制造商由于其制造能力的影响，向设计者提供非常详细的要求，所以实际上应用状况比较好，但是根据笔者的理解，实际上并不十分重视第二类，即面向PCBA的组装可制造性设计。本说明书的重点是，在PCB设计的阶段，还说明设计者必须考虑的制造性问题。
PCBA组装用可制造性设计请求PCB设计者在设计PCB的初期考虑以下内容。
2.1选择适当的组装方式及零件配置
组装方式的选择及零件布局PCB是制造性非常重要的方面，对组装效率及成本、产品质量有很大影响，但实际上笔者接触过相当多PCB，在一些基本原则上也不足。
（1）选择适当的组装方式
一般来说PCB对于不同的组装密度，推荐的组装方法如下。
作为电路设计工程师，必须正确认识设计PCB的组装工序的流程。这可以避免犯原则性的错误。在选择组装方式时，除了考虑PCB的组装密度、布线的难易之外，还必须基于该组装方式的典型流程，考虑企业自身的工艺设备水平。如果本公司没有优秀的峰值焊接技术，选择上表的第五个组装方式，可能会给自己带来很大的麻烦。另外，在焊接面有实施峰值焊接过程的计划的情况下，应避免焊接面配置少数SMD而使流程复杂化。
（2）零件布局
PCB上元设备的布局对生产率和成本有相当重要的影响，是测量PCB设计的组装性的重要指标。一般来说，元装置被排列成尽可能均匀、规则地、对齐并且在相同方向上以极性分布排列。规则排列容易检查，贴片/有利于提高插件速度，均匀分布有利于优化散热和焊接过程。另一方面，为了简化工艺流程，PCB设计人员必须始终明确在PCB的任意一个方面只能采用回流焊接和峰值焊接的一个组焊接过程。这一点在组装密度大、PCB的焊接面必须大量分布贴片元设备的情况下特别需要注意。设计者考虑在焊接面上的粘贴元件上使用怎样的群焊接过程，贴片最好使用硬化后的峰值焊接过程，可以同时焊接元件面上的穿孔元件的销。但是，峰值焊接贴片元件有相对严格的限制，只能焊接0603以上尺寸的薄板式电阻容量、SOT、SOIC（针脚间隔ge。1mm高不到2.0mm。分布在焊接面上的部件，优选销的方向与峰值焊接时PCB的输送方向垂直，保证部件两侧的焊接端和引线同时焊接，相邻部件之间的排列顺序和间隔也应满足峰值焊接的要求，避免ldquo。屏蔽效果rdquo。采用峰值焊接SOIC等多脚部元件时，在锡流方向的最后2个（各边各1）的焊接脚上设置锡垫，防止焊接。
类似类型的部件应在同一方向配置在板上，以便于粘贴、检查、焊接。例如，可以加快插入速度，从而容易发现错误，例如将所有径向电容的负极朝向板材的右侧，将所有两列直插封装（（DIP）的切口标记朝向相同方向。如图2所示，A板采用了该方法，所以能够容易地发现逆电容器，B板的检索需要很多时间。实际上，一个公司制造的所有线路基板元件的方向都可以标准化，一部分基板的布局也有可能不被许可，但是这应该是努力的方向。
另外，类似的元件类型应尽可能地一起接地，所有元件的第一步应在相同的方向上。
但是，笔者确实遭遇了相当多的PCB，组装密度太大，PCB的焊接面也必须分布钽电容、贴片电感等高元件和细间距的SOIC、TSOP等元件。在这种情况下，采用双面印刷膏贴片后只能回流焊接，但插件元件必须尽量集中元件分布，适应手工焊接。另一种可能性是，为了适应最新的选择性峰值焊接过程，尽量将元件面的穿孔元件分布在几个主要直线上，避免手动焊接，提高效率，保证焊接质量。离散焊接点分布是选择性峰值焊接的禁忌，使加工时间加倍。
印制板在调整文档中部件的位置时，必须注意部件和丝印符号必须一一对应。如果不移动部件移动其旁边的丝绸印刷符号，将会造成制造中的重大质量隐患。因为在实际生产中，丝绸印刷符号是具有指导生产作用的行业语言。
2.2PCB必须配置自动化生产所需的钳位边缘定位标记、过程定位孔。
现在PCBA组装是自动化程度最高的行业之一，用于生产的自动化设备都要求自动转运PCB。由此，在PCB的传送方向（一般是长边方向）上，上下有3-5mm以上的宽度的钳位边缘，有利于自动传送，避免靠近板缘的部件不能通过钳位自动组装。
定位标记为了当前广泛使用的光学定位装置，PCB为了光学识别系统校正PCB的正确定位和PCB的加工误差，PCB至少两种？需要提供3个定位标记。在通常使用的定位标记中，必须在PCB的对角线上分布两个标记。在定位标记的选择中，一般使用实心圆垫等标准图形，为了便于识别，在标记的周围应该有其他的电路特征或没有标记的空白区域，尺寸优选不小于标识的直径，标志距离板的边缘应该在5mm以上。
PCB在自身的制造中以及组装中的半自动插件、ICT测试等工序中，需要在PCB角部设置2~3个定位孔。
2.3为了提高生产性和灵活性，合理使用拼板。
在外形尺寸小PCB或外形安装不规则PCB的情况下，由于受到很多限制，所以如图5所示，一般以拼板的方法将几个小PCB接合到适当的尺寸PCB。一般，单侧尺寸不满150mm的PCB考虑采用拼板方式，通过2缀、3缀、4缀等，将大PCB尺寸订在适当的加工范围内，通常宽度150mm~250mm，长度250mm~350mm的PCB在自动化组装中是适当的尺寸。
拼板通过设计提高生产率
另一种拼板方式，是将两面配置了SMD的PCB正反地订在大的板上拼板通称阴阳缀，一般是考虑了网板费用的节约，通过这样的拼板，原本需要双面网板，但现在只打开一张网板就可以了。另外，技术人员在编制贴片机执行程序时，采用阴阳补丁PCB编程效率也高。
拼板时的子板之间的连接可以采用双面对刻V型槽、在长沟孔上加圆孔等方式，但是为了容易最终的分板，需要考虑尽量将分离线放置在一条直线上，并且分离边不太接近PCB，在分板时容易损伤。
另一个非常经济的拼板不是对PCB进行拼板，而是对网板的网孔图案进行拼板。随着全自动焊接糊剂印刷机的应用，现在相对先进的印刷机（例如DEK265）以790times的尺寸被容许。在790mm的钢网上，开设了多面PCB的网孔图形，可以将一张钢网用于多个产品的印刷，是非常节约成本的方法，特别适合小批量多品种的厂家。
2.4可测性设计的考虑
SMT的可测性设计主要以现在的ICT装备状况为对象。在电路和表面安装印制板SMB设计时考虑后期产品制造的试验问题。可测性设计的改进必须考虑工艺设计和电气设计的要求。
2.4.1工艺设计要求
定位精度、基板制造程序、基板的大小、探测类型是影响探测可靠性的主要原因。
（1）正确的定位孔。在基板上设置正确的定位孔，定位孔误差应该是plusmn。在0.05mm以内设置至少两个定位孔，距离越远越好。采用非金属化定位孔，减少镀锡层的厚度，使其不能达到公差要求。在基板被全面制造之后分别进行测试时，定位孔必须设置在主板和各独立的基板上。
（2）试验点的直径在0.4mm以上，相邻试验点的间隔最好在2.54mm以上，1.27mm以下。
（3）试验面不能放置超过*mm的部件，过高的部件会导致在线测试夹具探头与试验点接触不良。
（4）为了避免探头和零件的碰撞损伤，最好将试验点放置在零件周围1.0mm以外。定位孔的环状周围3.2mm以内不得有部件或试验点。
（5）试验点不能设置在PCB边缘部5mm的范围内，该5mm的空间用于保证夹具的夹持。通常，在传送带式的制造装置中也要求与SMT装置同样的处理边缘。
（6）所有检测点都优选选择镀锡或软质容易穿透且不易氧化的金属导体，以保证可靠的接触并延长探测的使用寿命。
（7）试验点不能用溶剂化晶体管或文字墨水覆盖。否则，试验点接触面积缩小，测试可靠性降低。
2.4.2电气设计要求
（1）要求尽量通过孔将零部件面的SMC/SMD试验点拉入焊接面，孔的直径大于1mm。由此，可以在单面针床上测试在线测试，能够降低在线测试的成本。
（2）各电气节点需要1个测试点，各IC需要pOWER及GROUND的测试点，能够尽量接近该元件，最好在距离IC2.54mm的范围内。
（3）在电路的走线设置了试验点时，可以将其宽度扩大到40mil宽度。
（4）将试验点均匀分布在印制板中。如果集中在有探针的区域，则较高的压力会使被测对象板或针床变形，进而一部分探测不能与试验点接触。
（5）在电路板上的供电电路中，在电源解联电容器或电路板上的其他部件与电源短路的情况下，必须按区域设定测试断点，以使故障点的检索更快且正确。设计断点时，必须考虑恢复试验断点后的电力负荷能力。
通过延长线在零件引线附近设置测试垫，利用开孔的焊盘设置测试节点，测试节点严禁选择为零件的焊接点，这样的测试将虚焊节点在探测压力作用下按压到理想的位置由此隐藏了焊接故障，有可能产生所谓的quord。故障屏蔽效果rdquo。由于定位误差引起的偏压，探测可能直接作用于元设备的端点或针，从而导致元设备损坏。
3、结束语
以上是在一些PCB设计的情况下应考虑的主要原则，在朝向PCBA组装PCB可制造性设计中，与结构部件的配合空间的合理配置、丝网印刷的图形和文字的合理分布、重或发热大的设备的适当分布的位置、在适当的位置设置试验点和试验空间、铆接、使用铆接工艺安装连接器等设备时，模具与分布在附近的元件之间的干扰等是PCB设计阶段应考虑的问题。优秀的PCB设计者不仅要考虑如何获得良好的电性能和美观的布局，还要考虑PCB设计的制造性，追求高品质、高效率和低成本。
