PCB部落格 - 通孔電路的可製造性設計

本文將闡述設計通孔時需要考慮的一些制造技術問題 PCB電路板 為設計人員提供參攷. 可製造性設計是一種新的設計方法. 它保證了生產過程的質量，有助於提高生產效率.

1引言

對於電子產品設計者，尤其是電路板設計者來說，產品的可製造性設計是必須考慮的因素。 如果PCB板設計不符合可製造性設計要求，產品的生產效率將大大降低，在嚴重情况下，設計的產品可能根本無法製造。 通孔科技至今仍在使用，DFM可以在提高通孔製造的效率和可靠性方面發揮重要作用。 DFM方法可以幫助通孔製造商减少缺陷並保持競爭力。 本文介紹了一些與通孔插入相關的DFM方法。 這些原則是一般性的，但不一定適用於所有情况。 然而，PCB板設計人員和使用通孔科技的工程師表示，這仍然有幫助。

2.排版和佈局

設計階段的合理佈局可以省去製造過程中的許多麻煩。

1）使用大型板材可以節省資料，但由於翹曲和重量，在生產中很難運輸。 它需要用特殊的夾具固定，囙此儘量避免使用大於23英寸的板面。 它是將所有板的尺寸控制在兩個或三個以內，這有助於縮短產品更換時調整導軌、重新排列條碼讀取器位置等造成的停機時間，而板尺寸的小變化也可以减少波峰。焊料溫度分佈的數量。

2）將不同類型的拼圖包含在一塊板中是一種很好的設計方法，但只有那些最終形成一種產品並具有相同生產要求的板才能以這種管道設計。

3）應在電路板周圍提供一些邊框，特別是當電路板邊緣有組件時，大多數自動組裝設備要求電路板邊緣至少有5mm的區域。

4）儘量在電路板的上表面（元件表面）進行佈線，電路板的下表面（焊接表面）很容易損壞。 不要靠近電路板邊緣佈線，因為生產過程被電路板邊緣夾住，邊緣上的佈線可能會被波峰焊接設備或框架輸送機的鉗口損壞。

5）對於具有較高引脚數的設備，如插頭或扁平電纜，應使用橢圓形焊盤，而不是圓形焊盤，以防止波峰焊接期間的焊料橋接（圖1）。

6）使定位孔的間距及其與部件之間的距離盡可能大，並根據插入設備標準化和優化尺寸； 不要電鍍定位孔，因為電鍍孔的直徑難以控制。

7）在最終產品中，儘量使用定位孔作為PCB板的安裝孔，這樣可以减少生產過程中的鑽孔過程。

8）測試電路圖案可佈置在電路板的廢料側，用於過程控制，其可用於在製造過程中監測表面絕緣電阻、清潔度、可焊性等。

9）對於較大的電路板，在波峰焊接過程中，應在中央留出一個通道，以支撐電路板的中心位置，防止電路板下垂和焊料飛濺，並幫助電路板表面始終焊接。

10）在佈局設計中應考慮針床的可測試性。 在線上測試期間，可以使用平焊盤（無引線）與引脚進行更好的連接，從而可以測試所有電路節點。

3.部件的定位和放置

1）根據網格圖案位置將組件排列成行和列，所有軸向組件應彼此平行，這樣軸向插入機在插入時不需要旋轉PCB板，因為不必要的旋轉和移動會大大降低插入器的速度。

2）類似的元件應以相同的管道在電路板上佈置。 例如，使所有徑向電容器的負極朝向電路板的右側，使雙列直插式封裝的所有槽口標記朝向相同的方向，等等，這樣可以加快插入速度，更容易發現錯誤。 如圖3所示，由於A板採用了這種方法，囙此可以很容易地找到反向電容器，而B板蒐索需要更多的時間。 實際上，一家公司可以將其製造的所有電路板組件的方向標準化，某些電路板佈局可能不一定允許這樣做，但這應該是一項努力。

3）將雙列直插式封裝組件、連接器和其他高引脚數組件的方向與波峰焊接的方向對齊，這可以减少組件引脚之間的焊料橋。

4）充分利用絲網印刷對電路板進行標記，例如繪製一個用於粘貼條碼的框架，列印一個箭頭以訓示電路板的波峰焊接方向，並使用虛線在底面上描繪組件的輪廓（這樣電路板只需要絲網印刷）等。

5）繪製部件參攷和極性訓示，並且在部件插入後仍然可見，這有助於檢查和故障排除，也是一項很好的維護工作。

6）組件與電路板邊緣之間的距離應至少為1.5mm（3mm），這將使電路板更易於傳輸和焊接，並且對週邊組件的損壞將更小。

7）當板表面上方組件之間的距離需要超過2mm時（如發光二極體、大功率電阻器等），應在其下方添加墊片。 如果沒有墊片，這些元件在運輸過程中會被“擠壓”，在使用過程中會受到衝擊和衝擊。

8）避免將組件放置在PCB的兩側，因為這將大大新增組裝勞動力和時間。 如果組件必須放置在底面上，它們應該物理上靠近，以允許遮罩和剝離焊料遮罩帶。

9）試著在PCB上均勻分佈組件，以减少翹曲，並有助於在波峰焊接期間均勻分佈熱量。

4.機器插入

1）板上所有組件的襯墊應為標準襯墊，且應使用行業標準的間隔距離。

2）所選部件應適合機器插入。 記住工廠設備的條件和規格，並提前考慮組件的包裝形式，以更好地匹配機器。 對於异形部件，包裝可能是一個更大的問題。

3）如果可能，盡可能使用徑向元件的軸向類型，因為軸向元件的插入成本相對較低，並且如果空間非常寶貴，也可以優選徑向元件。

4）如果電路板上只有少量軸向元件，則應將它們全部轉換為徑向元件，反之亦然，以便完全消除插入過程。

5）在佈置板表面時，應從電力間距的角度考慮引脚的彎曲方向和自動插入機的部件所達到的範圍，同時應確保引脚的彎曲不會導致錫橋。

5.電線和連接器

1）不要將電線或電纜直接連接到PCB，而是使用連接器。 如果導線必須直接焊接到電路板上，則導線的末端應使用導線端接至電路板的端子。 從電路板引出的電線應集中在電路板的某個區域，以便它們可以嵌套在一起，以避免影響其他組件。

2）使用不同顏色的導線以防止裝配過程中出現錯誤。 每個公司都可以採用自己的一套顏色方案，例如所有產品數據線的高位用藍色表示，低位用黃色表示，等等。

3）連接器應具有更大的襯墊，以提供更好的機械連接，高引脚數連接器的引線應倒角，以便於插入。

4）避免使用雙列直插式封裝插座，這除了延長組裝時間外，這種額外的機械連接將降低長期可靠性，並且插座僅在維護原因需要DIP現場更換時使用。 DIP的質量在今天已經取得了長足的進步，不需要頻繁更換。

5）應在電路板上刻上識別方向的標記，以防止安裝連接器時出錯。 連接器焊點是機械應力集中的地方，囙此建議使用一些夾緊工具，如鍵和卡扣。

6.整個系統

1）在設計印刷電路板之前，應選擇組件，這可以實現佈局並幫助實現本文中描述的DFM原則。

2）避免使用一些需要機器壓力的零件，如線銷、鉚釘等。除了安裝緩慢，這些零件可能會損壞電路板，而且維護成本也很低。

3）使用以下方法儘量減少電路板上使用的組件類型：用行電阻器替換單個電阻器； 用六針連接器替換兩個三針連接器； 如果兩個部件的值相似，但公差不同，則在兩個位置使用公差較低的部件； 使用相同的螺釘固定板上的各種散熱器。

4）設計為可在現場配寘的通用板。 例如安裝一個開關，將中國使用的電路板改為出口型號，或使用跳線將一種型號改為另一種型號。

7.一般要求

1）在電路板上塗覆保形塗層時，工程設計時應在圖紙上標記不需要塗層的部分，設計時應考慮塗層對導線間電容的影響。

2）對於通孔，為了確保焊接效果，銷和孔之間的間隙應在0.25mm和0.70mm之間。 較大的孔徑有利於機器插入，而較小的孔徑需要良好的毛細管效應，囙此需要在兩者之間取得平衡。

3）應選擇已根據行業標準進行預處理的組件。 組件製備是生產過程中的一個有效部分，除了新增額外的步驟（具有相應的靜電損壞風險和較長的交付週期），它還新增了出錯的機會。

4）應為大多數採購的手動插入組件設定規格，使電路板焊接表面上的引線長度不超過1.5mm，這可以减少組件準備和引脚修剪的工作量，並且可以通過波峰焊接設備更好地打磨電路板。

5) Avoid using snaps to install smaller mounts and radiators, 因為這非常緩慢，需要工具, 應該嘗試使用袖子, 塑膠快速連接鉚釘, 雙面膠帶, 或使用焊點進行機械連接 PCB板.