组装类型的PCB元件放置精度要求

2020-05-27

当印刷電(diàn)路板（PCB）取代了过去缓慢且笨重的手工接線(xiàn)板和系统时，它成為(wèi)一种新(xīn)颖的技术，使電(diàn)子工程师能(néng)够相对快速，轻松且廉价地组装复杂的電(diàn)子系统。结果，電(diàn)子工业付出了巨大的努力来使这些板的制造尽可(kě)能(néng)容易。已投入大量资金并用(yòng)于设计软件，以帮助设计，制造，组装，检查和测试印刷電(diàn)路板。

这些技术使電(diàn)子业務(wù)的设计工程师可(kě)以投资于改进的工艺，这些工艺可(kě)以减小(xiǎo)零件的尺寸，可(kě)以生产表面贴装（SM）和球栅阵列（BGA）封装，可(kě)以减小(xiǎo)PCB的線(xiàn)宽和尺寸。其他(tā)功能(néng)，使用(yòng)X射線(xiàn)成像仪更好地检查卡片等。 

设计软件中缓慢引入的人工智能(néng)（AI）意味着一些关键工作，例如PCB组件的放置精度仍由布局工程师手动控制。作為(wèi)一名设计工程师，您将需要确保对零件放置精度的了解，以确保设计的稳定性。 

整个设计生涯中元件放置的演变

我使用(yòng)绕線(xiàn)方法设计了低密度，一次性電(diàn)路板。然后是制造印刷電(diàn)路板的机会。我从简单的PCB（通孔零件，合理(lǐ)稀疏的设计）到简单的甚至大型SMT零件开始。这意味着跟随PCB设计过程的手工焊接过程在早期也相当简单。 

但是，在您的职业生涯中越走越遠(yuǎn)，您就被分(fēn)配使用(yòng)高密度的PCB，以便在脆弱的设计环境中使用(yòng)细小(xiǎo)的SMT，BGA和QFN零件制造，并使用(yòng)细線(xiàn)和布局中的组件之间的小(xiǎo)间距。这使“组装” PCB成為(wèi)设计工程师必须应对的新(xīn)变量。对于某些人来说，这可(kě)能(néng)是一个令人不快的惊喜，但是我相信要预先警告。

将零件放置在PCB上

可(kě)以通过许多(duō)不同方式之一来组装PCB。设计工程师在着手设计PCB之前，应先考虑一下特定的组装技术，例如机器组装，手动组装，混合组装（人工和红外烤箱）等。这些选择通常取决于成本，时间，数量，以及工程师正在考虑的设计类型。

许多(duō)注意事项驱动着将零件放置在PCB上的过程。信号長(cháng)度（最小(xiǎo)和最大），易于组装以及易于测试对于组装PCB都至关重要。下面，我们将探讨装配各个方面的独特组件。 

大会类型和DFA重要指南 

在整个電(diàn)子行业中，几乎可(kě)以肯定，您将要处理(lǐ)许多(duō)不同种类的装配。重要的是要使自己了解每个过程所涉及的内容，每种组装形式的优势和典型用(yòng)途，以及如何很(hěn)好地优化DFA流程以与最终PCB的生产相吻合。

机器组装中的PCB元件放置

通常可(kě)以使用(yòng)机器组装并将其用(yòng)于大批量生产。PCB上的组件占地面积必须精确，并且必须遵守所有(yǒu)设计规则。机器组装不能(néng)提供任何灵活性，而这可(kě)以通过在回路中使用(yòng)人员来制造PCB来获得。 

机器组装的卡的精度是绝对的。它使用(yòng)最昂贵的工业机器按照规则设计并完成了PCB的组装。对非重复工程时间的需求意味着该方法通常保留用(yòng)于大批量焊接。 

可(kě)能(néng)被全自动系统（机器装配）拒绝的违反设计规则的实例

手工组装和焊桥问题

手工组装是最慢的技术。这是耗时的并且需要人类的全职工作。它也容易出错。焊桥造成的短路毁坏了许多(duō)工程师的职业。结果，大多(duō)数机构与两名技术人员合作-组装人员和质量保证（QA）技术人员，他(tā)们检查组装人员的工作以确保PCB上的焊锡桥不会長(cháng)大。

组装技术人员必须是一个非常有(yǒu)天赋的人。它们使您违反了机器甚至混合式装配商(shāng)所不允许的设计规则。因此，如果设计（一般是小(xiǎo)批量设计）违反设计规则以实现紧凑性，那么手工焊接是必经之路。

混合组件中的红外烤箱或波峰焊

其余市场则由混合组装方法占据，在该方法中，技术人员将组件放置在卡上，并使用(yòng)IR烤箱或波峰焊机完成焊接过程。 

混合组件通常使用(yòng)模板和焊膏来创建涂有(yǒu)焊料的PCB，其中组装技术人员只需将零件放在指定的脚印上，然后将填充的卡放在烤箱中即可(kě)完成回流/焊接过程。如果在烤箱焊接过程中发生诸如垂直提升之类的错误，则混合装配器必须在零件之间留有(yǒu)足够的空间以手工放置它们并重新(xīn)加工焊接卡。质量检查技术人员也可(kě)能(néng)是该生产線(xiàn)的一部分(fēn)。

高密度PCB设计中的元件放置

制造高密度PCB的需求产生了新(xīn)的诱惑，这些诱惑在稀疏的设计中不会出现。从事高密度设计活动时，请不要忘记即使在高密度系统中，也必须遵循旧的设计方法。 

设计人员拒绝遵循的最常见的做法之一是丢弃参考代码，这会导致密度明显增加。但是，组装者仍然需要此信息来组装卡。删除这些指示符意味着工程师现在负责创建其他(tā)文(wén)档，以在组装PCB的过程中帮助和指导组装技术人员。 

请记住– PCB，例如原理(lǐ)图或程序，在成為(wèi)现实之前要经历开发过程时可(kě)能(néng)要经过很(hěn)多(duō)人的努力，因此每个步骤都必须包含足够的文(wén)档，以允许其他(tā)人与您的创作进行交互。始终考虑一下在您之后与您的设计进行交互的人将如何看待您的设计选择。 

我们所有(yǒu)人都相信，下一个可(kě)能(néng)不会為(wèi)您的小(xiǎo)工具付出高昂代价的人。设计和装配团队中的某个人可(kě)能(néng)必须将您的PCB转换為(wèi)完全可(kě)操作的電(diàn)子系统，才能(néng)将您的梦想变為(wèi)现实。