合格PCB设计工程师必须注意的10个细节（上）

一个优秀的PCB设计工程师，必须综合生产工艺和测试工艺进行考虑，才能顺利地设计出好产品。这也涉及PCB设计中的可制造性和可测试性。在实际设计中，这两点往往容易被忽略。

笔者曾经在做Bonding、SMT、THT工艺焊接的OEM时，经常遇到由于设计者不了解生产、测试工艺，导致设计的PCB产品无法顺利加工，而遭到各OEM厂商的拒绝，最后要么造成批量报废，要么以极高的加工费向OEM厂商求饶，甚至需要请客送礼；这也是部分客户为降低损失、达成合同交货期而不得不实施的行为。

记得在99年时，曾接到中山客户的一个做手持对讲机项目，是10,000多片对讲机板的SMT加工，此板安装密集且为双面表贴，板上应用了大量的片状电感、小容量电容和片状可调电容。在加工打样后，发现以下问题：

1、 PCB为不规则图形，四周器件均靠近PCB外沿且无副边（工艺边），无法在贴片机上传输；

2、 PCB上没有设置Fiducial Mark（机器视觉识别标志），只好利用PCB上的器件焊盘做为Mark点，但由于焊盘离阻焊层太近，阻焊层的反光使得机器识别率低，机器经常停机报警；

3、 个别过孔（Via）离焊盘太近，回流时造成焊锡流失，焊盘上锡少；

4、 可调电容的焊盘设置的太宽，由于可调电容面积大、重量轻，当锡熔融时的浮力和表面的张力使得所有可调电容均出现漂移。

由于PCB存在以上问题，我们向客户表明无法承接此订单，但客户百般恳求，因为他们所接为国外订单，签有严格的合同及违约责任，且之前已经找过两个加工单位均被拒绝，生产时间非常紧迫。最后，我做了一个PCB的托模（将PCB嵌入式固定），才艰难的将此订单做完，为此客户也付出了近十倍的加工费。

以下所写文字，多来自于笔者多年的经验与工作中的案例，也是在产品设计中的一点思考，希望能对PCB设计工程师有所帮助。

1.0  了解焊接工艺和设备

很多的设计工程师并不了解组装工艺和设备，即认为产品的生产与自己无关；这样设计出的产品在组装时往往容易出现这样那样的问题，甚至直接影响到生产效率和成品率。这种问题在大批量生产时会尤为突出。所以对工艺和设备的了解是必要的。

例如：由于手工浸焊质量差、效率低、不能适应大生产和自动化作业的要求，取而代之的大都是波峰焊。但是，包括波峰焊、切脚机、贴片机、自动印刷机在内的几乎所有自动化设备均采用轨道式传输方式，而轨道式传输一般要求PCB要有至少两个平行的对边，且靠边的3～5mm不能有器件（要被压在轨道里）。所以在PCB设计时，若安装密集元件，当需要将器件放到靠近侧边时，就要考虑给PCB增加工艺边（即常说的“副边”）；若元件安装不是很密集，就应在设计时避免将器件放得太靠边。否则，PCB对于自动化设备的适用性就会受到限制。

1.1 当前主要的PCB装联工艺有：

SMT（Surface Mount Technology）表面安装工艺：适用于表贴元器件的焊接。

THT（Through Hole Technology）通孔工艺：主要以波峰焊接工艺为主，应用于通孔元件的焊接（少量场合，也有将其应用于表贴元器件）。

Bonding（邦定）工艺：主要应用于裸片（Bare Die）与PCB的装联。

1.2 本公司现有设备对PCB外形尺寸的要求：

2.0 再流焊接工艺要求元件的最小间距

再流焊接工艺有可能造成元件或引线之间的短路。究其原因，可能是因为以下几种情况：

钢网印刷的焊膏印象图形与焊盘图形未能完全吻合；

焊膏粘度偏低或触变性差，导致焊膏坍塌，形成焊膏连条，载流焊后形成小锡珠或桥接。

泳动效应。焊膏熔化时，元件受本身重力、焊锡润滑力、熔融焊膏表面张力的作用，可能偏离焊盘，与邻近焊盘搭接。

因此，放置的各元件之间必须有一定间距，以避免形成短路与桥接。一般情况下，相邻元件的安全间距应≥26mil。

3.0 波峰焊接工艺要求元件的最小间距

波峰焊接时，由于熔融焊锡张力、金属表面润滑等诸多因素，在间距过小的焊盘或通孔之间可能产生焊锡桥接。为了减少这种焊接缺陷，设计时应预保留元件间的合理间距。一般情况下，相邻元件（通孔元件）的安全间距应≥50mil。

4.0  Bonding（邦定）工艺对PCB的要求

4.1 邦定板的外形尺寸

邦定电路板的外形尺寸不宜设置得太大，一般情况下，建议小于100 mm×100mm。因为太大的PCB会对Bonding（邦定）工艺提出很高的要求，例如Bonder、邦定精度、铝盒等，且会使烘箱的使用效率降低。如果是外协加工的话，还可能导致加工费用增高。除非您具有相当于“ASM AB559A”的加工能力。如果需要应用于较大面积的PCB，建议先设计成模块化的小板，然后再进行组装，这样会具有更好的灵活性。

4.2 Bonding工艺对PCB镀层的要求

PCB的表面处理主要有裸铜（不镀）、镀镍、镀金、镀锡等几种，其中裸铜（不镀）和镀锡的PCB不能应用于Bonding工艺。所以，在设计Bonding板时，应避免采用裸铜（不镀）和镀锡工艺。

4.3 邦定位的布线宽度

邦定位的布线宽度允许在4mil～10mil之间变化，通常设计取5mil～6mil。

4.4 邦定位的阻焊设置

由于电路板的生产误差，可能导致金手指上附着部分油墨，导致邦定工艺打线不良。为避免这一问题，在阻焊层的邦定位置，应根据邦定位尺寸放置一个尺寸为ø200mil～ø500mil的实心圆。同时，这样也可以提高邦定胶与基板的附着力。

4.5 载片岛(衬底)的设计

载片岛的尺寸一般稍大于裸片的管芯尺寸或等于管芯尺寸。注意：载片岛上一般不可设置通孔，通孔会使粘片胶流失，从而造成固晶不良。

4.6 载片岛周围的距离

在载片岛与金手指之间，必须设置合理的间距，以适应邦定的生产工艺，便于邦定线弧的形成。

目前，国内邦定行业中，几乎均采用手工固晶，比较容易产生偏差或管芯偏移。因此，载片岛与金手指的间距设置十分重要。若此间距过小，可能会导致金手指与管芯衬底短路，或者形成一个固定阻值，导致芯片工作异常；若此距离过大，就会使邦定的线弧变长，胶点变大，可靠性降低。

一般的设置标准是，对于对于127×129mil  48线的管芯，此间距应≥32mil，在32mil～48mil之间。