一、PCBA設(shè)計(jì)方案介紹

PCBA是英文Printed Circuit Board +Assembly的簡稱，簡單地說PCB空板經(jīng)過SMT上件，再經(jīng)過DIP插件的整個(gè)制程，簡稱PCBA。通俗的說是PCB是沒有上元器件的線路板，PCBA是焊接上電子元器件的線路板。PCBA是所有電子產(chǎn)品組件中最為重要的組成部分，類似于人體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。電子產(chǎn)品的大腦：CPU就安裝在PCBA上面。一般消費(fèi)類電子產(chǎn)品的壽命，運(yùn)行速度，可靠性和穩(wěn)定性，與PCBA有最直接的關(guān)系。PCBA的質(zhì)量也是電子產(chǎn)品整體質(zhì)量最直接的決定者。

二、PCBA設(shè)計(jì)功能介紹

所有電子產(chǎn)品的核心部分，都是由PCBA組成;所有的功能的實(shí)現(xiàn)，都離不開PCBA。以臺式電腦為例，機(jī)箱以內(nèi)的單元，除了散熱部分是不含有PCBA的，剩下的所有功能單元都有PCBA的身影。硬盤、電源里面都有PCBA的身影。主機(jī)以外的顯示器里面有顯示驅(qū)動板(PCBA)和液晶屏，而液晶屏里面也還有PCBA。鼠標(biāo)，鍵盤，甚至是無線鍵鼠的藍(lán)牙接收器里面也有一片小小的PCBA。所以，PCBA就是電子行業(yè)里面所有功能的的基礎(chǔ)單元。

三、PCBA設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1、布線密度高，體積小，重量輕，利于電子設(shè)備的小型化。

2、由于圖形具有重復(fù)性和一致性，減少了布線和裝配的差錯(cuò)，節(jié)省了設(shè)備的維修、調(diào)試和檢查時(shí)間。

3、利于機(jī)械化、自動化生產(chǎn)，提高了勞動生產(chǎn)率并降低了電子設(shè)備的造價(jià)。

4、設(shè)計(jì)上可以標(biāo)準(zhǔn)化，利于互換。

四、PCBA方案設(shè)計(jì)流程

1、建立封裝庫中沒有的封裝。貼片加工中在設(shè)計(jì)PCBA板圖時(shí)，苦原理圖中的某元器件在封裝庫中找不到封裝模型，則需利用元件封裝模型編輯器來新建，要保證所用到的元器件的封裝模型在封裝庫(可以是多個(gè)庫文件)中是齊全的，才能保證PCBA設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。

2、設(shè)置PCB板圖設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，設(shè)置PCB板的層數(shù)、尺寸、顏色等。

3、載入網(wǎng)絡(luò)表。載入由原理圖生成的網(wǎng)絡(luò)表，將元件封裝模型自動載入PCB設(shè)計(jì)窗口內(nèi)。

4、布局。可采用自動布局和人工布局相結(jié)合的方法，將元件封裝模型放在PCB規(guī)劃范圍內(nèi)的適當(dāng)位置，即讓元件布局整齊、美觀、利于布線。

5、布線。設(shè)定布線設(shè)計(jì)規(guī)則，開始自動布線，如果布線沒有完全成功，可進(jìn)行手工調(diào)整。

6、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。對設(shè)計(jì)完的PCB板進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃檢查(檢查元件是否重疊、網(wǎng)絡(luò)是否短路等)，若有錯(cuò)誤則根據(jù)錯(cuò)誤報(bào)告進(jìn)行修改。

7、PCB板仿真分析。對PCB板的信號處理進(jìn)行仿真分析，主要分析布局布線對各參數(shù)的影響，以便進(jìn)步完善、修改。

8、保存輸出。設(shè)計(jì)好的PCB板圖可以保存、分層打印、輸出PCB設(shè)計(jì)文件等。

五、PCBA技術(shù)制作時(shí)元件布局規(guī)則

1、元器件的外側(cè)距板邊的距離為5mm;

2、貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于2mm;

3、金屬殼體元器件和金屬件(屏蔽盒等)不能與其它元器件相碰,不能緊貼印制線、焊盤,其間距應(yīng)大于2mm、定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其它方孔外側(cè)距板邊的尺寸大于3mm;

4、發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線和熱敏元件;高熱器件要均衡分布;

5、按電路模塊進(jìn)行布局,實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為一個(gè)模塊,電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則,同時(shí)數(shù)字電路和模擬電路分開;

6、定位孔、標(biāo)準(zhǔn)孔等非安裝孔周圍1、27mm內(nèi)不得貼裝元、器件,螺釘?shù)劝惭b孔周圍3、5mm(對于M2、5)、4mm(對于M3)內(nèi)不得貼裝元器件;

7、臥裝電阻、電感(插件)、電解電容等元件的下方避免布過孔,以免波峰焊后過孔與元件殼體短路;

8、電源插座要盡量布置在印制板的四周,電源插座與其相連的匯流條接線端應(yīng)布置在同側(cè)、特別應(yīng)注意不要把電源插座及其它焊接連接器布置在連接器之間,以利于這些插座、連接器的焊接及電源線纜設(shè)計(jì)和扎線。

六、PCBA組裝工藝流程

1、單面SMT貼裝

將焊膏添加到組件墊，PCB裸板的錫膏印刷完成之后，經(jīng)過回流焊貼裝其相關(guān)電子元器件，然后進(jìn)行回流焊焊接。

2、單面DIP插裝

需要進(jìn)行插件的PCB板經(jīng)生產(chǎn)線工人插裝電子元器件之后過波峰焊，焊接固定之后剪腳洗板即可。但是波峰焊生產(chǎn)效率較低。

3、單面混裝

PCB板進(jìn)行錫膏印刷，貼裝電子元器件后經(jīng)回流焊焊接固定，質(zhì)檢完成之后進(jìn)行DIP插裝，然后進(jìn)行波峰焊焊接或是手工焊接，如果通孔元器件較少，建議采用手工焊接。

4、單面貼裝和插裝混合

有些PCB板是雙面板，一面貼裝，另一面進(jìn)行插裝。貼裝和插裝的工藝流程跟單面加工是一樣的，但PCB板過回流焊和波峰焊需要使用治具。

5、雙面SMT貼裝

某些PCB板設(shè)計(jì)工程師為了保證PCB板的美觀性和功能性，會采用雙面貼裝的方式。其中A面布置IC元器件，B面貼裝片式元器件。充分利用PCB板空間，實(shí)現(xiàn)PCB板面積最小化。

6、雙面混裝

雙面混裝有以下兩種方式，第一種方式PCBA組裝三次加熱，效率較低，且使用紅膠工藝波峰焊焊接合格率較低不建議采用。第二種方式適用于雙面SMD元件較多，THT元件很少的情況，建議采用手工焊。若THT元件較多的情況，建議采用波峰焊。

七、PCBA板設(shè)計(jì)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1、嚴(yán)重缺點(diǎn)(以CR表示)：凡足以對人體或機(jī)器產(chǎn)生傷害或危及生命安全的缺點(diǎn)如：安規(guī)不符/燒機(jī)/觸電等。

2、主要缺點(diǎn)(以MA表示)：可能造成產(chǎn)品損壞，功能異常或因材料而影響產(chǎn)品使用壽命的缺點(diǎn)。

3、次要缺點(diǎn)(以MI表示)：不影響產(chǎn)品功能和使用壽命，一些外觀上的瑕疵問題及機(jī)構(gòu)組裝上的輕微不良或差異的缺點(diǎn)。

八、PCBA清洗方法

1、人工清洗

一般的中小型PCBA加工廠會采用人工清洗的方法，清洗的成本低，相對比較劃算。

人工清洗的工具主要有：清洗槽、噴霧罐、刷子、IPA或VIGON EFM、手套、去離子水、擦拭紙、風(fēng)槍、密封袋。

人工清洗的步驟：

1)在IPA或VIGON EFM中清洗線路板,或是將IPA和EFM噴涂在線路板表面，每4平方英寸使用約10毫升。

2)使用濕潤的柔軟短毛刷連續(xù)擦拭線路板約10秒鐘。

3)使用去離子水進(jìn)行漂洗，每4平方英寸約10毫升。有效去除潛在的污染物殘留。

4)手持電路板邊緣,用干凈的無絨擦拭布抹除過多余的去離子水。

5)對線路板潔凈度進(jìn)行目檢。

6)如有需要，使用風(fēng)槍對線路板進(jìn)行烘干。

7)如果在涂覆前需要對線路板或元器件進(jìn)行一段時(shí)間的存儲，請將線路板或元器件放入含干燥劑的密封袋中。

2、自動化清洗

自動化清洗工藝分為：水清洗、半水清洗和溶劑清洗三種方式。

自動化清洗的工具和材料主要有: 水清洗機(jī)、去離子水系統(tǒng)、電導(dǎo)率測試儀、燒杯、去離子水。

自動化清洗操作步驟：

1、制取去離子水：利用電滲析裝置和離子交換樹脂罐制取去離子水。

2、電導(dǎo)率測試：使用電導(dǎo)率測試儀分別測試水經(jīng)過電滲析與離子交換樹脂罐之后的電導(dǎo)率，若均符合指標(biāo)要求，則可以用于水清洗。

3、引入水清洗機(jī)：將儲水罐中的去離子水引入至水清洗機(jī)。

4、設(shè)定清洗機(jī)參數(shù)：沖洗室與漂洗室設(shè)定為60±10℃;干燥室設(shè)定為60℃～90℃。

5、設(shè)定鏈速：一般控制鏈速在50～150cm/min。

6、PCBA清洗完成后從清洗機(jī)取出并存放至防靜電周轉(zhuǎn)容器中，要求防靜電周轉(zhuǎn)容器清潔無塵以避免清洗后的PCBA二次污染。

九、PCBA設(shè)計(jì)方案開發(fā)商

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