印制板PCB设计质量的审核(二)

    【集萃网观察】5. 审核SMT印制板的布局PCB设计

　　SMT印制板PCB设计中SMD等元器件的布置是关系到获得稳定的焊接质量的重要保障，因此在PCB设计和审核SMT印制板PCB设计中应注意以下几个方面。

　　5.1 在采用波峰焊接时，应尽量去除“阴影效应”，即器件的管脚方向应平行于锡流方向。

　　5.2 SMD在PCB上应均匀分布，特别是大功率器件和大质量器件必须分散布置。大功率器件如果加装散热器时应排布散热器的位置和固定方式，热敏感器件应远离散热器，大质量的器件应考虑加装器件固定架或固定盘。

　　5.3 SMD在PCB上的排列，原则上应随元器件类型改变而变化，但同时SMD尽可能采取一个方向、一个间距、一个极性排列。这样有利于贴装、焊接和检测。

　　5.4 考虑到元器件制造误差、贴装误差以及检测和返修之需，相邻元器件焊盘之间间隔不能太近，建议按下述原则PCB设计。

　　（1）PLCC、QFP、SOP各自之间和相互之间间距≥2.5mm。

　　（2）PLCC、QFP、SOP与Chip、SOT之间间距≥1.5mm。

　　（3）Chip、SOT相互之间间距≥0.7mm。

　　5.5 采用波峰焊焊接的PCB面（一般是PCB背面），元器件的布局按以下要求PCB设计。

　　（1）波峰焊不适合于细间距QFP、PLCC、BGA和小间距SOP器件的焊接，也就是说在要波峰焊的PCB面尽量不要布置这类器件。

　　（2）当元件尺寸相差较大的贴片元器件相邻排列且间距较小时（一般指其间隔小于相邻元件中较大一个元件的高度），较小的元器件应排在首先进入焊料波的位置。一般将PCB长尺寸边作为传送边，布局时将小元件置于它相邻大元件的同一侧。

　　5.6 插装元件布局

　　（1）元件尽可能有规则地分布排列，以得到均匀的组装密度；

　　（2）大功率元件周围不应布置热敏元件，要留有足够的距离；

　　（3）装在印制板组件上的元件不允许重叠。

　　所有不绝缘的金属外壳元件，如钽电容、有金属基底的扁平组件，当它们跨越印制导线时，应当用指定材料加以绝缘，如套管和绝缘带。插件元件极性尽量同一方向布置。

　　5.7 电路易扭曲变形，受力部位元件的布置应考虑PCB变形对元件可靠性的影响，如图3所示。

　　6. 审核SMT印制板过孔与焊盘的PCB设计

　　6.1焊盘原则上应尽量避免PCB设计过孔，如果孔和焊点靠得太近，通孔由于毛细管作用可能把熔化的焊锡从元器件上吸走，造成焊点不饱满或虚焊。第六届装联学会论文集中，有人尝试直接在焊盘上使用了过孔PCB设计，原因是元器件密度较高，是多层板，PCB设计时过孔尽量设置在焊盘的顶端，过孔必须小于焊盘，要求过孔越小越好，最小钻孔直径控制在0.3mm。这种方式在工艺和质量控制手段上相对要复杂一些，因此如果在条件许可的情况下，仍应尽量避免在焊盘上PCB设计过孔。

　　6.2进行SMT印制板焊盘的PCB设计有一些标准和资料都描述得很清楚，审核也是以这些标准为依据。但是有几个容易忽视的问题值得注意。

　　（1）SOP、QFP、PLCC、BGA存在着英制和公制两种规格，而且除了PLCC外，其它封装形式很不标准，各厂家生产的封装尺寸不完全一致。PCB设计时，应以供应商提供的封装结构尺寸来进行PCB设计。要求PCB设计者应掌握器件供应商的资料，在电路PCB设计工作中，应随时更新和增补元器件材料库，保证PCB设计者能从库中直接调用器件时不会发生记录与器件不符现象。

　　（2）当采用波峰焊接工艺时，插脚的焊盘通孔，一般应比引脚线径大0.05?0.30mm，其焊盘的直径应不大于孔径的3倍。由于器件的生产企业的不同，批次的不同，引线管脚尺寸常有误差，往往生产中才发现有器件无法插入孔径的问题，在PCB设计过程中是难以审核出这种问题，该问题只能在材料的入库前检验把关，因此材料检验机构应具备与PCB设计同样的详细器件资料。

　　6.3 SMT印制板可测试性焊盘PCB设计的审核。在规模生产中，SMT印制板的测试主要采用ICT（在线测试）方式，在使用针床接触式测试时，应注意审核的主要内容。

　　（1）定位孔PCB设计的尺寸和精度要求，在印制板规划图中已规划出定位孔尺寸和精度，PCB设计中定位孔按对角PCB设计，孔径应符合所选ICT设备定位销的尺寸及公差要求。在印制板面积较大时，最好PCB设计三个定位孔，呈三角形排列；

　　（2）测试点的焊盘尺寸应大于0，9mm；

　　（3）采用真空吸附，针床接触测试方式时，尽量将需要测试点的焊盘PCB设计在一个平面（对于双层板或多层板），可以减少测试工序，测试点将均匀地分布在印制板上，保持板面受力均匀；

　　（4）测试点焊盘的位置应尽量布置在网格上。

　　7. 审核PCB设计输出资料的齐套性

　　在进行完资料检查后，SMT印制板的PCB设计者应向制造商提供以下磁盘文件和说明文件。

　　（1）PCB制造用主要菲林文件，包括每层布线图、字符图、阻焊图；

　　（2）钻孔图，不需孔金属化的要标明（包括孔径、金属化状态）；

　　（3）外形图（包括定位孔尺寸及位置要求）；

　　说明性文件应包括以下内容：

　　（1）基板材料，最终厚度及公差要求；

　　（2）镀层厚度，孔金属化最终尺寸要求；

　　（3）丝印油墨材料及颜色：

　　（4）阻焊膜材料及厚度；

　　（5）PCB拼版图纸；

　　（6）其它必须要说明的特殊要求。

　　三、SMT印制板的PCB设计质量审核质量记录

　　在SMTPCB设计加工过程中，任何一个环节出现的问题均有可能造成产品质量的降低，因此在质量控制中应有一套严谨的质量保障体系。印制板的PCB设计人员首先应明确PCB设计质量是关系到产品质量的前提，完成功能的PCB设计并不意味任务的结束，他仍需组织试制、样机评审、PCB设计的更改与完善直至交付批量生产，在这些过程中质量记录是很重要的信息也是PCB设计者改进的依据，它一直贯穿于产品的PCB设计至生产过程中。

　　在印制板完成工程PCB设计后，要求PCB设计人员首先应完成电性能的验证，同时按下述内容自审布板的内容：

　　（1）SMT板型PCB设计是否考虑了最大限度地减少组装流程的问题，即双面板的PCB设计能否用单面板代替，PCB每一面是否能用一种组装流程完成，能否最大限度地不用手工焊；

　　（2）PCB是否留出工艺传送边；

　　（3）PCB是否PCB设计出定位基准符号，尺寸是否正确，定位基准符号周围是否有1.0一1.5mm无阻焊区；

　　（4）PCB非接地安装孔是否标明非金属化；

　　（5）SMD的布局是否均匀，大元件是否分散布局；

　　（6）SMD之间的间距是否利于检测和修补；

　　（7）SMD的排布是否按照一个极性、一个引线位向的原则排列；

　　（8）对于采用波峰焊的P哪上，元器件引线的排列是否严格按照一个引线位向排列，一大一小相邻很近（相邻距离小于大元件高度）元件的排列是否利于消除遮蔽现象；

　　（9）PCB上SMD引线与焊盘尺寸是否一致；

　　（10）轴向插装元件立式安装时的插孔跨距是否大小合适；

　　（11）径向插装元件插孔跨距是否与元件引线中心距一致；

　　（12）相邻插装元件之间的间距是否利于手工插装作业；

　　（13）每个插装元件安装空间是否足够；

　　（14）PCB的元件标识符是否易于看到，有极向元件极性是否标出，比第一脚位置是否标出； （15）勘皿焊盘与引线的连接、SMD焊盘与导通孔的连接是否符合工艺要求；

　　（16）测试焊盘是否考虑；

　　（17）阻焊膜是否将不需要焊接的金属导体全部覆盖；

　　（18）PCB安装时，是否有导电地方同机架相碰；

　　（19）PCB外形形状和尺寸是否与结构件PCB设计一致；

　　（20）PCB上接插件位置是否利于布线和插拔；

　　（21）PCB布线密度（间隔和线宽）是否满足电气性能要求；

　　（22）小尺寸板是否考虑了拼版制造。

　　上述内容经过PCB设计自审后，一般能避免许多常见问题的出现。PCB设计资料交由工艺工程人员进行复审，复审的内容与PCB设计自审的内容相似，在审核过程中工艺工程人员逐项完成印制板的PCB设计审核，并在“印制板PCB设计工艺联络单”中记录审核过程中的质量问题，该记录将作为PCB设计者更改依据，也作为生产中跟踪生产效果和质量状态依据。

　　在实际工作中，我们应充分地认识PCB设计质量的重要性，加强PCB设计质量工作中的自审和复审工作就一定能取得理想的实际效果。