PCBA組裝可靠性設(shè)計(jì)

組裝可靠性，也稱(chēng)工藝可靠性，通常是指PCBA裝焊時(shí)不被正常操作破壞的能力。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，很容易使焊接好的焊點(diǎn)或元器件遭到損壞或損傷。

BGA、片式電容、晶振等應(yīng)力敏感器件，容易因機(jī)械或熱應(yīng)力破壞，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該布局在PCB不容易變形的地方，或進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，或采用適當(dāng)?shù)拇胧┮?guī)避。

(1）應(yīng)力敏感元器件應(yīng)盡可能布放在遠(yuǎn)離PCB裝配時(shí)易發(fā)生彎曲的地方。如為了消除子板裝配時(shí)的彎曲變形，應(yīng)盡可能將子板上與母板進(jìn)行連接的連接器布放在子板邊緣，距離螺釘?shù)木嚯x不要超過(guò)10mm。

再比如，為了避免BGA焊點(diǎn)應(yīng)力斷裂，應(yīng)避免將BGA布局在PCB裝配時(shí)容易發(fā)生彎曲的地方。BGA的不良設(shè)計(jì)，在單手拿板時(shí)很容易造成其焊點(diǎn)開(kāi)裂。

(2)對(duì)大尺寸BGA的四角進(jìn)行加固。

PCB彎曲時(shí)，BGA四角部位的焊點(diǎn)受力大，容易發(fā)生開(kāi)裂或斷裂。因此，對(duì)BGA四角進(jìn)行加固，對(duì)預(yù)防角部焊點(diǎn)的開(kāi)裂是十分有效的，應(yīng)采用專(zhuān)門(mén)的膠進(jìn)行加固，也可以采用貼片膠進(jìn)行加固。這就要求元件布局時(shí)留出空間，在工藝文件上注明加固要求與方法。

以上兩點(diǎn)建議，主要是從設(shè)計(jì)方面考慮的，另一方面，應(yīng)改進(jìn)裝配工藝，減少應(yīng)力的產(chǎn)生，如避免單手拿板、安裝螺釘使用支撐工裝。因此，組裝可靠性的設(shè)計(jì)不應(yīng)僅局限于元件的布局改進(jìn)，更主要的應(yīng)從減少裝配的應(yīng)力開(kāi)始—采用合適的方法與工具，加人員的培訓(xùn)，規(guī)范操作動(dòng)作，只有這樣才能解決組裝階段發(fā)生焊點(diǎn)失效的問(wèn)題。

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PCB板在線(xiàn)測(cè)試設(shè)計(jì)要求

    在線(xiàn)測(cè)試(In-Circiut Test)是指采用隔離技術(shù)，在被測(cè)試PCB上的測(cè)試點(diǎn)施加測(cè)試探針來(lái)測(cè)試器件、電路網(wǎng)絡(luò)特性的一種電性能測(cè)試方法。    在線(xiàn)測(cè)試(In-Circiut Test)是指采用隔離技術(shù)，在被測(cè)試PCB上的測(cè)試點(diǎn)施加測(cè)試探針來(lái)測(cè)試器件、電路網(wǎng)絡(luò)特性的一種電性能測(cè)試方法。

    通?？蛇M(jìn)行下列測(cè)試:

   (I)元器件及網(wǎng)絡(luò)連線(xiàn)的開(kāi)路、短路及其連接故障;

   (2)缺件、錯(cuò)件、壞件及插件錯(cuò)誤;

   (3)對(duì)所有模擬器件進(jìn)行參數(shù)測(cè)試(是否超出規(guī)格書(shū)要求);

   (4)對(duì)部分集成電路(IC)進(jìn)行功能檢測(cè);

   (5)對(duì)LSI、VLSI連接或焊接故障進(jìn)行檢測(cè);

   (6)對(duì)在線(xiàn)編程錯(cuò)誤的存儲(chǔ)器或其他器件進(jìn)行檢測(cè)。

   由于它是通過(guò)測(cè)試針床進(jìn)行檢測(cè)的，PCBA的設(shè)計(jì)需要考慮測(cè)試針床的制作與可靠測(cè)試要求。

   (1)進(jìn)行ICT測(cè)試的PCBA至少在PCB的對(duì)角線(xiàn)上設(shè)計(jì)兩個(gè)非金屬化孔作定位孔。定位孔徑可以自行規(guī)定一個(gè)尺寸，如3.00+0.08/0mm。定位孔離邊距離沒(méi)有特別要求，留有1.50mm以上有效距離即可。推薦按孔中心距離邊5.00mm以上的距離設(shè)計(jì)。

   (2)在線(xiàn)測(cè)試點(diǎn)指探針測(cè)試的接觸部位，主要有三種:

   ①?gòu)碾娐肪W(wǎng)絡(luò)專(zhuān)門(mén)引出的工藝焊盤(pán)或金屬化通孔;

   ②打開(kāi)防焊層的過(guò)錫通孔;

   ③通孔插裝器件的焊點(diǎn)。

   (3)測(cè)試點(diǎn)的設(shè)置要求:

   ①如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是連接到插裝元件上，那么不需要設(shè)置測(cè)試點(diǎn)。

   ②如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中連接的所有元件都是邊界掃描器件(即數(shù)字器件)，那么此網(wǎng)絡(luò)不需要設(shè)計(jì)測(cè)試點(diǎn)。

   ③除了上述兩種情況外，每個(gè)布線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)都應(yīng)當(dāng)設(shè)置一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，在單板電源和地走線(xiàn)上，每2A電流至少有一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試點(diǎn)盡量集中在焊接面，且要求均勻分布在單板上。

   ④測(cè)試點(diǎn)的密度不超過(guò)30個(gè)/in的平方。

   (4)測(cè)試點(diǎn)尺寸要求。

   測(cè)試焊盤(pán)或用作測(cè)試的過(guò)孔孔盤(pán)，小焊盤(pán)直徑(指孔盤(pán)的外徑)應(yīng)大于等于0.90mm，推薦1.00mm。相鄰測(cè)試點(diǎn)中心距應(yīng)大于等于1.27mm，推薦1.80mm。

   (5)測(cè)試點(diǎn)與阻焊覆蓋過(guò)孔的小間隔為0.20mm，推薦0.30mm。

   (6)測(cè)試點(diǎn)與器件焊盤(pán)的小間隔為0.38mm，推薦1.00mm。

   (7)如果元器件封裝體高度小于等于1.27mm,測(cè)試點(diǎn)與器件體的距離應(yīng)大于等于0.38mm，推薦0.76mm;如果元器件封裝體高度在1.27~6.35mm范圍內(nèi)，測(cè)試點(diǎn)與器件體的距離應(yīng)大于等于0.76mm，推薦1.00mm;如果元器件高度超過(guò)6.35mm，則距離應(yīng)大于等于4.00mm，推薦5.00mm。

   (8)測(cè)試點(diǎn)與沒(méi)有阻焊的銅箔導(dǎo)體的距離應(yīng))0.20mm，推薦0.38mm。

   (9)測(cè)試點(diǎn)與定位孔的距離應(yīng))4.50mm。

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PCBA加工，再流焊接面元件的布局設(shè)計(jì)

再流焊接具有良好的工藝性，對(duì)元器件的布局位置、方向與間距沒(méi)有特別的要求。再流焊接面上元器件的布局主要考慮焊膏印刷鋼網(wǎng)開(kāi)窗對(duì)元器件間距的要求、檢查與返修...再流焊接具有良好的工藝性，對(duì)元器件的布局位置、方向與間距沒(méi)有特別的要求。再流焊接面上元器件的布局主要考慮焊膏印刷鋼網(wǎng)開(kāi)窗對(duì)元器件間距的要求、檢查與返修的空間要求，工藝可靠性要求。

一.表面貼裝元器件禁布區(qū)。

①傳送邊(與傳送方向平行的邊)，距離邊5mm范圍為禁布區(qū)。5mm是所有SMT設(shè)備都可以接受的一個(gè)范圍。

②非傳送邊(與傳送方向垂直的邊)，離邊2~5mm范圍為禁布區(qū)。理論上元器件可以布局到邊。但由于鋼網(wǎng)變形的邊緣效應(yīng)，必須設(shè)立2~5mm以上的禁布區(qū)，以保證焊膏厚度符合要求。

③傳送邊禁布區(qū)域內(nèi)不能布局任何種類(lèi)的元器件及其焊盤(pán)。非傳送邊禁布區(qū)內(nèi)主要禁止布局表面貼片元器件，但如果需要布局插裝元器件，應(yīng)考慮防波峰焊接向上翻錫工裝的工藝需求。

二.元器件應(yīng)盡可能有規(guī)則地排布。

有極性的元器件的正極、IC的缺口等統(tǒng)一朝上、朝左放置。有規(guī)則的排列方便檢查，有利于提高貼片速度。

三.元器件盡可能均勻布局。

均勻分布有利于減少再流焊接時(shí)板面上的溫差，特別是大尺寸BGA,QFP,PLCC的集中布局，會(huì)造成PCB局部低溫。

四.元件之間的間距(間隔)主要與裝焊操作、檢查、返修空間等要求有關(guān)。

對(duì)于特殊需要，如散熱器的安裝空間、連接器的操作空間，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。

五.雙面采用再流焊接的板(如雙面全SMD板、掩膜選擇焊雙面板)，通常都是先焊元件數(shù)量和種類(lèi)比較少的那面(Bottom面)。

此面要經(jīng)受二次再流焊接過(guò)程，其上不能布放引腳少且比較重、比較高的元器件。一般經(jīng)驗(yàn)是布局在Bottom面上的BGA器件，焊縫能夠承受的大重力為0.03g/mm',其余封裝為0.5g/mm'。

六.盡可能避免雙面鏡像貼裝BOA設(shè)計(jì)。

據(jù)有關(guān)試驗(yàn)研究，這樣的設(shè)計(jì)焊點(diǎn)可靠性降低50%左右。

七.再流焊接焊料是定量供給的，因此，應(yīng)避免在焊盤(pán)上打孔。如果需要可以采用塞孔電鍍?cè)O(shè)計(jì)(Plating Over Filled Via, POFV )。

八.BGA、片式電容、晶振等應(yīng)力敏感器件，應(yīng)避免布局在拼版分離邊或連接橋附近，裝配時(shí)容易使PCB發(fā)生彎曲的地方。

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