何春燕
（佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司 广东佛山）
摘要：随着社会技术的发展，电子产品向着体积变小、功能变强的趋势发展，而且伴随着这一过程PCB设计的难度也越来越大。但是在产品生产过程中通过制造性设计印制的电路板可以解决在电路板设计和制造间的工艺接口问题，而且由于可制造性设计的开发周期短，不仅在设计生产过程中提高了产品的质量同时还降低了企业的生产成本，一举两得，是一种非常有效的设计生产方式。本文对于生产过程中PCB的设计加工以及相关生产材料、比如电子元件的选用方面做了具体的介绍，并将制造性技术分析融合到了PCB的设计中，在PCB的设计过程中应该注意的一些问题做了分析，有助于提高设计质量。
关键词：机械自动化；可制造性技术；PCB设计
在目前的电子产品设计过程中，为了满足电子产品高速发展的需求，在对电子产品进行PCB设计技术中已经采用大量的BGA、PGA和CSP等高度的产品集成器装置，这也让PCB的设计过程变得更加复杂，进而时产品的生产工艺也变得复杂起来。而对于产品的电子设计，尤其是对于电路板的设计，在进行PCB设计过程中需要特别的进行注意，这一因素也是在产品的DFM（产品的可制造性设计）过程中必须要加以考虑的一个因素。这对于提高产品的可靠性有着非常重要的影响。但是现在由于在产品的PCB设计阶段存在一些缺陷，比如没有考虑到实际生产过程中的生产要求，这就会造成在产品的生产制造过程中产品装配、调试等各个阶段都会出现困难，最终影响产品的生产质量。而这又会导致企业对产品进行多次返工，造成产品生产周期被拖长，企业成本提高，为企业带来巨大压力。这一方面是由于在产品的设计过程中设计人员没有对产品的可制造性进行充分的分析，另一方面，也是因为对于PCB设计的不熟悉造成的。尤其是在随着产品的发展在PCB设计过程中引入了制造性技术分析以后。
一、可制造性技术分析理论
可制造性分析技术又称为DMF技术，这一技术在生产过程中主要是对产品自身的外观的物理性和内在系统的各部分之间的关系进行设计与分析，并且在这一过程中对整个系统的产品设计进行融合与优化。总体来说，对于产品设计生产过程中，运用可制造性分析技术可以大大缩短产品的生产周期，这也同时降低了企业的生产成本，提高了企业的经济效益。
将可制造性分析技术理论运用到传统的PCB产品设计中是未来产品设计研发的一种主要趋势。在产品的PCB设计中，传统的工作方式是采用串行的方式进行，这导致在生产过程中很多问题只有出现之后才能被发现，无法提前预防。这时需要重新返回到PCB设计阶段对产品的设计进行修改。这样一来大大加长了产品的生产周期，抬高了生产成本。如果出现严重问题，可能需要对整个设计过程进行修改，这会对企业造成重大损失。那么通过引入可制造性分析技术以后，在对产品进行PCB设计阶段，可以预先对产品的设计过程进行可制造性分析，便于及时发下设计中存在的问题，及时进行修改。这种分析理论主要是采用将产品的设计重心质量前移的手法进行的。通过在产品设计阶段融入制造分析，重新对产品的PCB设计进行评估。
二、PCB可制造性设计的应用
2.1 对使用元器件进行选择
在对PCB设计进行可制造性技术分析中首先需要对所需要的器件进行选择，要根据工艺的线路进行器件类型选择，目的一定是精简生产工序，减少半成品周转次数，提高生产效率与器件自动化率。对于在设计中已经确定了的电路板的设计工艺线路安装在PCB板上的，那么优先选用的器件顺序是贴片——机插——手插，优选原则：最大可能单一元件类型，即全SMT或者全AI，能贴片绝不机插，能机插绝不手插。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在设计过程中要首先确保电路的可靠性，在设计环境多能允许的条件下，对于机械的故障分析以及在一些特殊器件的要求确定应该选择的元器件是陶瓷的还是塑料封装的。比如典型的物料选型中，玻璃封装器件容易破损且不良率较高，应避免使用，优先选用相同规格塑封贴片封装替代，如玻璃封装稳压二极管、热敏电阻，优选使用塑封贴片封装替代；贴片IC为避免连焊，波峰工艺要求芯片引脚中心距≥0.65mm，锡膏工艺要求芯片引脚中心距≥0.5mm。同时，选择的元器件的的尺寸和和封装包装对于产品设计的影响也很关键，这一问题在选择过程中也必须要加以重视。
2.2元器件的布局
在产品的电路板中，元件是基本的组成单位。电路板上的任意一个元件的选择及布局都会影响在PCB设计过程中的焊接。因此在产品的PCB设计过程中对于元件的布局和选择都有非常高的要求。元件的选择及布局不仅是对于PCB设计有重要影响，对于产品的生产效率及生产成本也会产生重要的影响。一般在PCB设计过程中，要把设计电路细分成各单元电路，并且依据电路中的电流信号流向进行分类排放。对于单元电路的排放一定要按规律进行，注意区分电路的输入级和输出级以及高低分交叉，尽可能的按照一致的方向进行摆列。这样更利于设计者在设计过程中发现问题，排出故障。
元件的布局不仅对PCB设计构成重要影响，同时对于生产过程中的焊接工艺也产生重要影响。不同的元件布局对于产品的电气性能和机械结构都有着不同的影响。所以在对元件进行布局时，也要考虑到产品焊接工艺的特点。这一点要求在布局过程中要使元件分布均匀，因为一些质量较大的元件热容量较大，在焊接时会对周围的温度产生吸热效应，导致局部温度过低影响焊接工艺，出现虚焊现象。而且分布均匀也更有利于在焊接时的承重效果，不会导致PCB因外力变形。对元件的布局时还要尽可能的进行有序的排放，这样有利于在PCB设计时对元件进行故障检测。同时，元件布局需满足生产中的自动化要求，按照自动化设备的规格去设计元件的封装、成型方式、布局才能符合可制造性的要求。
2.3组装过程的可制造分析
在PCB设计过程中，对光板的分析也是一种经常需要考虑的要素。通过对光板进行分析可以有效的在设计前发现可能存在的问题，在设计前就将这些问题解决掉。同时在PCB设计过程中通过引入可制造性技术分析，对于设计中的钻孔、信号、以及电源地层等因素进行检查和分析，会使得到的相关的数据更具有可参考性。
而在对线路板进行组装的时候，同过模拟装配的方式对组装过程进行分析，这可以很好的帮助设计者发现这一过程中存在的问题，及时进行改正。对于组转过程中器件的引脚与焊盘之间的对应关系要进行仔细检查，对于器件和器件之间的间距也要进行查看，如果间距过小非常容易引起器件之间的相互碰撞，而焊接时也会由于间距过小造成接触不良等现象。这会使线板的组装不紧密进而在使用过程中发生问题。所有检查完毕后如果发现有电路板的下方存有孔洞，那么一定要及时进行处理，否则可能会引起漏锡现象。有些电路板中由于设计是疏忽会缺少测试点，对于这种现象也要及时的进行处理，否则将会影响到后续的调试工作。
结论
通过将可制造性技术分析应用到PCB设计中，在产品的设计阶段大大减少了产品自身存在的质量安全隐患，有利于让设计者及时发现问题并进行修正。这一方面减少了设计的重复性、同时避免了这些问题在产品在生产过程中或生产后才被发现，从而要进行重复生产，延长了生产周期并提高了企业的生产成本，这非常不利于一个企业的发展。同时，通过引入可制造性技术分析，也有利于产品生产过程的标准化和规范化，对于提高产品的质量有非常大的帮助作用。
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论文作者:何春燕
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/23
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