通孔插装PCB板的设计分析

文章摘要：通孔插装PCB板的设计分析在电子产品设计中，可制造性设计是生产工艺质量的保证，并有助于提高生产效率，产品的可制造性设计(Design For Manufacture，简称DFM)是一个必须要考虑的因素。目前通孔插装技术(Through Hole Technology，简称THT)仍然在使用，DFM在提高通孔插装制造的效率和可靠性方面可以起到很大作用，DFM方法能有助于通孔插装制造商降低缺陷并保持竞争力。本文将就通孔插装PCB设计时需考虑的一些制造工艺性问题进行阐述，给设计人员提供一个参考。1、排版与布局在设计阶段排版得当可避免很多制造过程中的麻烦。(1)用大的板子可以节约材料，但由于翘曲和重量

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通孔插装PCB板的设计分析

在电子产品设计中，可制造性设计是生产工艺质量的保证，并有助于提高生产效率，产品的可制造性设计(Design For Manufacture，简称DFM)是一个必须要考虑的因素。目前通孔插装技术(Through Hole Technology，简称THT)仍然在使用，DFM在提高通孔插装制造的效率和可靠性方面可以起到很大作用，DFM方法能有助于通孔插装制造商降低缺陷并保持竞争力。本文将就通孔插装PCB设计时需考虑的一些制造工艺性问题进行阐述，给设计人员提供一个参考。
　　1、排版与布局
　　在设计阶段排版得当可避免很多制造过程中的麻烦。
　　(1)用大的板子可以节约材料，但由于翘曲和重量原因它在生产中运输会比较困难，它需要用特殊的夹具进行固定，因此应尽量避免使用大于23×30cm的板面。最好是将所有板子的尺寸控制在两三种之内，这样有助于在产品更换时缩短调整导轨、重新摆放条形码阅读器位置等所导致的停机时间，而且板面尺寸种类少还可以减少波峰焊温度曲线的数量。
　　(2)在一个板子里包含不同种拼板是一个不错的设计方法，但只有那些最终做到一个产品里并具有相同生产上艺要求的板才能这样设计。
　　(3)在板子的周围应提供一些边框，尤其在板边缘有元件时，大多数自动装配设备要求板边至少要预留5mm的区域。
　　(4)尽量在板子的顶面(元件面)进行布线，线路板底面(焊接面)容易受到损坏。不要在靠近板子边缘的地方布线，因为生产过程中都是通过板边进行抓持，边上的线路会被波峰焊设备的卡爪或边框传送器损坏。
　　(5)对于具有较高引脚数的器件如接线座或扁平电缆，应使用椭圆形焊盘而不是圆形以防止波峰焊时出现锡桥(图1)。
　　(6)尽可能使定位孔间距及其与元件之间的距离大一些，并根据插装设备对其尺寸进行标准化和优化处理；不要对定位孑L做电镀，因为电镀孔的直径很难控制。
　　(7)尽量使定位孔也作为PCB在最终产品中的安装孔使用，这样可减少制作时的钻孔工序。
　　(8)可在板子的废边上安排测试电路图样以便进行工艺控制，在制造过程中可使用该图样监测表面绝缘阻抗、清洁度及可焊性等等。
　　(9)对于较大的板子，应在中心留出一条通路以便过波峰焊时在中心位置对线路板进行支撑，防止板子下垂和焊锡溅射，有助于板面焊接一致。
　　(10)在排版设计时应考虑针床可测性问题，可以用平面焊盘(无引线)以便在线测试时与引脚的连接更好，使所有电路节点均可测试。
　　2、元件的定位与安放
　　(1)按照一个栅格图样位置以行和列的形式安排元件，所有轴向元件应相互平行，这样轴向插装机在插装时就不需要旋转PCB，因为不必要的转动和移动会大幅降低插装机的速度。像图2上这些45度角元件实际上无法由机器插入。
　　(2)相似的元件在板面上应以相同的方式排放。例如使所有径向电容的负极朝向板件的右面，使所有双列直插封装(DIP)的缺口标记面向同一方向等等，这样可以加快插装的速度并更易于发现错误。如图3所示，由于A板采用了这种方法，所以能很容易地找到反向电容器，而B板查找则需要用较多时间。实际上一个公司可以对其制造的所有线路板元件方向进行标准化处理，某些板子的布局可能不一定允许这样做，但这应该是一个努力的方向。
　　(3)将双列直插封装器件、连接器及其他高引脚数元件的排列方向与过波峰焊的方向重直，这样可以减少元件引脚之间的锡桥。
　　(4)充分利用丝印在板面上作记号，例如画一个框用于贴条形码，印亡一个箭头表示板子过波峰焊的方向，用虚线描出底面元件轮廓(这样板子只需进行一次丝印即可)等等。
　　(5)画出元件参考符(CRD)以及极性指示，并在元件插入后仍然可见，这在检查和故障排除时很有帮助，并且也是一个很好的维护性工作。
　　(6)元件离板边缘应至少有1．5mm(最好为3mm)的距离，这将使线路板更加易于进行传送和波峰焊接，且对外围元件的损坏更小。
　　(7)元件高出板面距离需超过2mm时(如发光二极管、大功率电阻器等)，其下面应加垫片。如果没有垫片，这些元件在传送时会被“压扁”，并且在使用中容易受到震动和冲击的影响。

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