10个改进 PCB 可制造性设计的技巧,工程师必看!

在电子产品制造中,印刷电路板(PCB)设计至关重要。优秀的 PCB 设计师需兼顾电气性能、美观布局与可制造性设计,以实现高质量、高效率、低成本目标。PCB设计人员可以结合DFM,在整个 PCB 设计阶段的各个方面实现可制造性。

一、元件选择与装配

元件选择要综合考虑选择、采购、加工和维护等环节,结合多方意见确定更具优势的元件组合。合适的装配方法和元件布局对 PCB 可制造性影响重大。例如,更适合生产的装配方法能提高自动化生产效率、节省资源和资金,同时元件布局直接关系到装配效率、成本和产品质量。

二、PCB 布局

PCB 布局关键在于减少产品质量问题。设计师应关注以下因素:字符和图形标记清晰,为生产提供指导;易损元件周围留维护间隙,贵重元件勿放高应力区;元件按相同方向和极性布局可提高插入速度和生产效率,如无源元件长轴垂直于 PCB 移动方向等;功率器件放在边缘或通风位置;避免两面布局元件,若不得已则大元件放一面、小元件放另一面;可调元件布局要考虑整机结构和生产工艺,调整位置时确保与丝印符号对应。

三、其他重要因素

  1. PCB 外形尺寸

波峰焊允许的 PCB 最大宽度为 250 毫米,回流焊所需的 PCB 总尺寸为 330 毫米 ×250 毫米。按照黄金分割点 0.618 设计,可使 PCB 的物理尺寸比例达到最佳。同时,还需考虑整机装配过程中的周边空间要求、安装孔位置和特定元件位置,并对板框进行倒圆角处理,防止伤人且便于机械化生产。

2.定位孔

安装定位孔通常预先设计在板上,定位孔应为无孔状态(未进行金属化处理,不导电)。设计时要根据 PCB 安装的外部环境确定孔径和位置,并注意安装孔及其周围 1 毫米范围内不能放置元件和电线,防止短路。

3.夹紧边缘

生产中使用的自动化设备需要自动传输 PCB,因此在 PCB 的上下两侧需设置 3 - 5 毫米的顶部夹紧边缘,避免元件靠近板边缘影响自动装配。

4.定位标记

定位标记应分布在 PCB 的对角线上,周围要有无电路特征的开放区域,且尺寸不小于目标直径。标记不能位于夹紧边缘上,距板边距离应大于 5 毫米。同时,PCB 上的 PLCC 元件对角线上也应有相应定位标记。

5.PCB 厚度

PCB 厚度在 0.5 毫米至 4 毫米之间,常用深度为 1.6 毫米和 2.0 毫米。当板尺寸较大或一侧较长时,为防止变形和断裂,建议使用 2 毫米厚度。

6.PCB 翘曲

不平整的 PCB 会导致定位不准确,影响元件插入和自动插件安装,甚至使直插式元件的安装引脚难以剪断,无法安装在机箱中。对于表面贴装 PCB,翘曲必须小于 0.0075 毫米 / 毫米。

7.拼板

拼板有多种形式,子板之间的连接可采用双面雕刻的 V 形槽、锣槽、圆孔等。设计时要使分离线尽可能直,且分离边缘不能太靠近 PCB 线路,防止损坏内部电路。组装后,要考虑夹紧边缘对整个板的影响,带有芯片元件的子板要有定位标记。

PCB 线路

信号 PCB 中的线路不能设置得太薄,以免过度腐蚀导致信号线断开。

综上所述,提高 PCB 的可制造性设计需要综合考虑多个因素。随着表面贴装技术的不断发展,电子元件产品越来越小、多样化,可制造性设计也应越来越早地融入 PCB 设计中。只有这样,才能使产品满足高质量、高效率、低成本和最佳整体性能的要求。

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