可制造性设计知识

算是序吧！！本文件主要是针对目前公司新进技术、设计人员对工厂设备、设施不是很了解而做的一些介绍性知识，以加强公司产品设计的可制造水平。由于本人水平有限，引用的部分内容也是早期水平，可能与现在生产存在一些分歧，请大家多提意见以便改正。可制造性设计(DFM)

在生产制造过程中，会碰到各式各样的制造难题与制造浪费，这些问题如果只是用加强生产控制的手段去解决，并不能完全避免。究其原因，主要是设计及生产工艺问题，这就是所讲的可制造性设计。可制造性设计的英文解释为：DesignforManufacturing.可缩写为：DFM。它主要是研究产品本身的物理特征与制造系统各部分之间的相互关系，并把它用于产品设计中，以便将整个制造系统融合在一起进行总体优化，使之更规范，以便降低成本，缩短生产时间，提高产品可制造性和工作效率。它的核心是在不影响产品功能的前提下，从产品的初步规划到产品的投入生产的整个设计过程进行参与，使之标准化、简单化，让设计利于生产及使用。减少整个产品的制造成本（特别是元器件和加工工艺方面）。减化工艺流程，选择高通过率的工艺，标准元器件，选择减少模具及工具的复杂性及其成本。目前公司主要生产设备状况SMT生产设备对PCB设计的需求波峰焊工艺对PCB设计的需求无铅制程简介目前公司主要生产设备P115-1型贮能点焊机CLT-05型端子压模机目前公司主要生产设备ZDBX-3型电脑剥线机TXD-Ⅵ150型熔锡炉目前公司主要生产设备SMT-100S印刷机CP-45LV+贴片机目前公司主要生产设备CP-40LV贴片机YM84V2贴片机目前公司主要生产设备M-350-M型回流焊ULD-400B型下板机公司主要生产设备ST-9001D16三相校验台ST-9020D48单相校验台公司主要生产设备SPD-2200C型程控移印机EGW-1518超声波塑焊机公司主要生产设备S7型喷码机KBZ-1型打包机公司主要生产设备电阻成型机(U型)电阻成型机(F型)SMT生产设备对PCB设计需求表面贴装技术：英文名称为SurfaceMountTechnology，简称为SMT。它是随着工业化电子技术的发展而兴起的一代新型电子装联技术。它的核心是用手工或安装设备将电子元器件直接安装在印制电路板或其它基板的表面，形成电气连接，而不是沿用传统的将电子元器件插装在印制电路板的导电通孔中。现今大多数的电子产品制造商为了追求产品体积的缩小、成本的降低以及方便实行自动化生产，都在逐步或已经全面地采用了SMT工艺。所以，认识SMT工艺，了解SMT工艺中的关键环节，是摆在大多数设计者面前的问题。在SMT工艺中，PCB的设计是否合理，是对其影响最重要的一项因素。SMT生产设备对PCB设计需求确定工艺流程：1、单面SMT：a．模板印刷焊膏→元器件贴装→回流焊接→检修ｂ．贴片胶涂敷或印刷→元器件贴装→固化→波峰焊→检修2、双面SMT：A面模板印刷焊膏→Ａ面元器件贴装→回流焊接→Ａ面初检→翻板→Ｂ面印刷焊膏→Ｂ面元器件贴装→回流焊接→A、Ｂ面检修。SMT生产设备对PCB设计需求元器件的选择及封装、包装形式要求在设计时，要选择适合于SMT工艺生产的元器件。元器件选用时，在符合设计要求的前提下应尽可能地选用通用元器件和标准封装的元器件，而后再考虑异形元件。选用元器件时，应在保证产品功能实现的前提下，尽量选用同一封装规格的元器件，以利于高速生产。元器件的引脚共面性应不大于0.1mm，并且元件本身的耐热性、热冲击、热应力以及耐清洗性能都能符合要求。一般其应能在215℃左右受热20~60S，波峰焊260℃时10S。元器件引脚可焊性应良好。元器件的包装形式及包装尺寸公差应符合标准规定。一般情况下，尽量采用编带包装，这样元件不易氧化，贴装时供料也方便、快捷。

SMT生产设备对PCB设计需求SMT生产设备对PCB设计需求SOP封装SMT生产设备对PCB设计需求QFP封装SMT生产设备对PCB设计需求SMT生产设备对PCB设计需求PCB布局及焊盘图形制作要求热量分布均匀原则：元器件在PCB上布局应尽可能有规则均匀地分布排列（特别是大芯片），以便在回流焊接时，元件能得到均匀的焊接热量。从而减少立碑、虚焊、焊球等故障。这样，元器件的焊接质量就会提高。元器件在PCB上的方向排列统一原则：元件在PCB上的方向以及极性排列应有规律。原则上应随元件类型的改变而变化，针对SMD应尽可能地采取统一方向、统一极性、统一间距排列，方向应尽可能水平排列（与元器件供料方向一致）。这样有利于贴装、焊接、维修、检测。元件间距应符合相关国家标准或IPC系列标准。一般两个贴片元件之间距应≥1mm。SMT生产设备对PCB设计需求SMT生产设备对PCB设计需求PCB布局及焊盘图形制作要求贴装元件应尽量布于PCB的同一层，但必须要双面贴装时，PCB应有一面所布元器件均为比重较小的元件，工艺操作才比较简单一些。元器件的焊盘图形设计及放置应符合以下要求：焊盘设计与所选元器件应匹配。其宽度略小于或等于元件引脚宽度，长度随元件种类而定，影响不大，一般外露部分为元件高度的1~1.2倍即可。元件焊盘图形形状一般与元件引脚形状一致，但为了更好地固定异形元件，如圆柱形元件，可以采用“凹”字形焊盘设计。元件焊盘在与粗导线或大面积导电区相连时，在保证产品性能、功能的前提下，应采用不大于0.635mm的细导线相连，以保证其焊接热的隔离。在焊盘周围0.5mm之间不应布有过孔或通孔，以免流走焊锡。另外，导线应尽量在焊盘的中间引出。焊盘的可焊性应良好，焊盘表层应平整并无氧化

SMT生产设备对PCB设计需求典型SMT设备对PCB要求工艺边：PCB在SMT设备流程中，均是通过轨道运输来完成的。它在贴片机内定位时，为了保证能被可靠地固定，一般需在运输轨道边预留用5mm以上的尺寸让轨道夹持。因此，在制作PCB时，应考虑其传输方向预留5mm以上的尺寸无贴装元件，如果实在不能预留，应加上5mm工艺边；如果PCB设计不是矩形，应考虑加工艺框，使其有两平行边。以保证PCB在贴片机内定位和在其它SMT设备中被传输。定位孔：部分印刷机及贴片机，在给PCB定位时，使用定位销（针），这就要求PCB制作时需预留出定位孔。不同的设备对定位孔的要求可能不同，最常见定位孔要求如下：矩形设计PCB两端需有一对定位孔，孔径一般为￠4mm，两孔分别在PCB左、右下角。如果贴片设备是由右向左传输，则左孔中心位置应距PCB两边分别为5mm，右孔中心位置距PCB下边为5mm，距右边无要求。但两孔应处于PCB重心两侧，以便支撑PCB（如图3所示）。由左向右传输则反之。需要用在线测试设备检测PCB功能的产品，PCB对角也要有一对定位孔，其孔径及孔间距要求需根据测试设备而定。非矩形设计PCB参照矩形设计PCB加工艺边制作。SMT生产设备对PCB设计需求SMT生产设备对PCB设计需求典型SMT设备对PCB要求基准记号：在贴装时，为了对PCB的定位误差以及其翘曲、扭曲等变形做出修正，大多数贴片设备都采用光学基准记号定位。基准记号都用比较规则的几何形状来做，一般优先采用￠0.8mm~￠1.5mm的圆点或圆孔。基准记号可以用于PCB的整板级基准；细间距器件以及BGA、CSP元器件使用的元件级基准；拼板中子板的块基准。其制作要求如下：一般需2个基准点为一组，优先选用￠1.0mm的圆点或圆孔。板级基准应分布于PCB的一组对角，两基准点的位置应尽量以其连线为对角线的矩形能包络所有贴片元件为宜。同样，元件基准和块基准也类似分布于其对角。基准点为圆点（亮点）时，需留出比其大1.5mm的无阻层焊区，此区内要求无焊盘和导线出现。基准点为圆孔（暗点）时，要求留出比基准孔大1.5mm的圆环，此圆环要求渡锡，并且平整光亮。基准点的镀锡部分，经过热风整平等表面处理后，应在光学系统的照射下，与周边地方有高的对比度。这样，利于基准点的识别。PCB尺寸要求：不同的SMT设备对可以贴装的PCB尺寸要求不同。一般尺寸在50×50~350×250范围内。原则上PCB如果稍小，做成拼板可以提高贴装效率。PCB厚度以能承受贴装压力为易，在0.8mm~3.8mm之间。SMT生产设备对PCB设计需求SMT生产设备对PCB设计需求PCB标识及输出资料PCB板上应有PCB板的名称标识；元器件的位置、极性标识；PCB板号、生产日期等内容。为了便于产品质量的追溯，可在PCB上制作便于标识的标尺等。物料清单、PCB图、制作钢模板文件、贴片编程文件、以及其它说明性文件。如需测试还要原理图、网络表等内容。EMS的其它要求。SMT生产设备对PCB设计需求波峰焊工艺对PCB设计的需求波峰焊接就是利用焊接设备对已插入（已粘贴）在PCB上的元器件，通过熔融焊料形成的波峰流，将焊料填充于器件焊端与焊盘间，完成焊接实现机械与电气性能的连接的过程。合理地利用波峰焊接会使焊接质量及效率得到较大的提高，并能实现生产的自动化，提高产品的市场竞争力。下面针对波峰焊接技术对PCB设计的需求运用进行分析。波峰焊工艺对PCB设计的需求波峰焊典型生产工艺流程1、A面SMT，B面THT焊接，A面THT补焊：

A面模板印刷焊膏→元器件贴装→回流焊接→检修贴片→A面插件→B面波峰焊→B面剪脚→A面THT补焊→A、B面检修。2、A面SMT，A面THT焊接，B面THT补焊：A面贴片胶涂敷或印刷→Ａ面元器件贴装→回流焊固化→Ａ面初检→Ｂ面插件→A面波峰焊→A面剪脚→B面THT补焊→A、Ｂ面检修。3、双面SMT，B面THT焊接，A面THT补焊：A面模板印刷焊膏→元器件贴装→回流焊接→翻板→B面贴片胶涂敷或印刷→B面元器件贴装→回流焊固化→A面插件→B面波峰焊→B面剪脚→A面THT补焊→A、Ｂ面检修。波峰焊工艺对PCB设计的需求波峰焊工艺对PCB设计的需求在PCB组装过程中，PCB应留出一定的边缘以便于设备的夹持，一般沿PCB焊接传送方向两条边留出至少4mm夹持边，在这个范围内不允许布放器件和焊盘。不同的焊接设备对PCB尺寸要求不同。一般尺寸在50×50~300×400范围内。原则上PCB如果稍小，做成拼板可以提高效率。PCB厚度以能通过焊接设备为准在1.2mm~3.8mm之间。当PCB为不规则形状时（即非矩形），一般要加上工艺边，组成矩形以利于设备传送、焊接。元器件本身的耐热性、热冲击、热应力以及耐清洗性能都能符合要求。一般其应能在260℃时受热10S左右。波峰焊工艺对PCB设计的需求波峰焊工艺对PCB设计的需求重量、热量分布均匀原则：元器件在PCB上布局应尽可能有规则均匀地分布排列（特别是大器件），以便在波峰焊接时，元件能得到均匀的焊接热量，PCB在传送过程中也不易偏斜，从而减少虚焊、连焊、焊不到位等焊接不良现象。这样，元器件的焊接质量就会提高。插件元件应尽量布于PCB的同一层，以减少手工焊接器件数量，这样生产效率及产品质量都会得到提高。热冲击、热应力以及耐清洗性能都能符合要求。一般其应能在260℃时受热10S左右。元器件在PCB上的方向排列统一原则：元件在PCB上的方向以及极性排列应有规律。原则上应随元件类型的改变而变化，针对普通极性器件应尽可能地采取统一方向、统一极性、统一间距排列，这样有利于插件、维修、检测。元件间距应符合相关国家标准或IPC系列标准。一般两个元件之间距应≥1mm大间距SOP器件管脚排列方向应平行于锡流方向，并应尽量设置把不用的引脚置于后过波峰的一边；而DIP器件的管脚方向应尽量垂直于锡流方向。避免屏蔽及阴影效率应的发生。波峰焊工艺对PCB设计的需求波峰焊工艺对PCB设计的需求元器件的焊盘图形设计及放置应符合以下要求。焊盘设计与所选元器件应匹配。贴片元件其焊盘宽度略小于或等于元件引脚宽度，长度随元件种类而定，影响不大，一般外露部分为元件高度的1~1.2倍即可。元件焊盘图形形状一般与元件引脚形状一致，插件元件通孔尺寸与元件引脚要形成小间隙配合。各类元件焊盘在与粗导线或大面积导电区相连时，在保证产品性质、功能的前提下，应采用不大于0.635mm的细导线相连，以保证其焊接热的隔离。在焊盘周围0.5mm之间不应布有过孔或通孔，以免贴片元件流走焊锡，插件元件造成连焊。另外，导线应尽量在焊盘的中间引出。焊盘的可焊性应良好，焊盘表层应平整并无氧化。插件元件焊接面不用吃锡的过孔、测试孔尽量设计阻焊膜，以免浪费焊锡，堵塞测试孔。

波峰焊工艺对PCB设计的需求PCB标识及输出资料PCB板上应有PCB板的名称标识；元器件的位置、极性标识；PCB板号、生产日期等内容。物料清单、PCB图、特殊器件要求以及其它说明性文件。如需测试还要原理图、网络表等内容。EMS的其它要求

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