組裝類(lèi)型的PCB元件放置精度要求

2020-05-27

當印刷電路板（PCB）取代了過(guò)去緩慢且笨重的手工接線(xiàn)板和系統時(shí)，它成為一種新穎的技術(shù)，使電子工程師能夠相對快速，輕松且廉價(jià)地組裝復雜的電子系統。結果，電子工業(yè)付出了巨大的努力來(lái)使這些板的制造盡可能容易。已投入大量資金并用于設計軟件，以幫助設計，制造，組裝，檢查和測試印刷電路板。

這些技術(shù)使電子業(yè)務(wù)的設計工程師可以投資于改進(jìn)的工藝，這些工藝可以減小零件的尺寸，可以生產(chǎn)表面貼裝（SM）和球柵陣列（BGA）封裝，可以減小PCB的線(xiàn)寬和尺寸。其他功能，使用X射線(xiàn)成像儀更好地檢查卡片等。 

設計軟件中緩慢引入的人工智能（AI）意味著(zhù)一些關(guān)鍵工作，例如PCB組件的放置精度仍由布局工程師手動(dòng)控制。作為一名設計工程師，您將需要確保對零件放置精度的了解，以確保設計的穩定性。 

整個(gè)設計生涯中元件放置的演變

我使用繞線(xiàn)方法設計了低密度，一次性電路板。然后是制造印刷電路板的機會(huì )。我從簡(jiǎn)單的PCB（通孔零件，合理稀疏的設計）到簡(jiǎn)單的甚至大型SMT零件開(kāi)始。這意味著(zhù)跟隨PCB設計過(guò)程的手工焊接過(guò)程在早期也相當簡(jiǎn)單。 

但是，在您的職業(yè)生涯中越走越遠，您就被分配使用高密度的PCB，以便在脆弱的設計環(huán)境中使用細小的SMT，BGA和QFN零件制造，并使用細線(xiàn)和布局中的組件之間的小間距。這使“組裝” PCB成為設計工程師必須應對的新變量。對于某些人來(lái)說(shuō)，這可能是一個(gè)令人不快的驚喜，但是我相信要預先警告。

將零件放置在PCB上

可以通過(guò)許多不同方式之一來(lái)組裝PCB。設計工程師在著(zhù)手設計PCB之前，應先考慮一下特定的組裝技術(shù)，例如機器組裝，手動(dòng)組裝，混合組裝（人工和紅外烤箱）等。這些選擇通常取決于成本，時(shí)間，數量，以及工程師正在考慮的設計類(lèi)型。

許多注意事項驅動(dòng)著(zhù)將零件放置在PCB上的過(guò)程。信號長(cháng)度（最小和最大），易于組裝以及易于測試對于組裝PCB都至關(guān)重要。下面，我們將探討裝配各個(gè)方面的獨特組件。 

大會(huì )類(lèi)型和DFA重要指南 

在整個(gè)電子行業(yè)中，幾乎可以肯定，您將要處理許多不同種類(lèi)的裝配。重要的是要使自己了解每個(gè)過(guò)程所涉及的內容，每種組裝形式的優(yōu)勢和典型用途，以及如何很好地優(yōu)化DFA流程以與最終PCB的生產(chǎn)相吻合。

機器組裝中的PCB元件放置

通?？梢允褂脵C器組裝并將其用于大批量生產(chǎn)。PCB上的組件占地面積必須精確，并且必須遵守所有設計規則。機器組裝不能提供任何靈活性，而這可以通過(guò)在回路中使用人員來(lái)制造PCB來(lái)獲得。 

機器組裝的卡的精度是絕對的。它使用最昂貴的工業(yè)機器按照規則設計并完成了PCB的組裝。對非重復工程時(shí)間的需求意味著(zhù)該方法通常保留用于大批量焊接。 

可能被全自動(dòng)系統（機器裝配）拒絕的違反設計規則的實(shí)例

手工組裝和焊橋問(wèn)題

手工組裝是最慢的技術(shù)。這是耗時(shí)的并且需要人類(lèi)的全職工作。它也容易出錯。焊橋造成的短路毀壞了許多工程師的職業(yè)。結果，大多數機構與兩名技術(shù)人員合作-組裝人員和質(zhì)量保證（QA）技術(shù)人員，他們檢查組裝人員的工作以確保PCB上的焊錫橋不會(huì )長(cháng)大。

組裝技術(shù)人員必須是一個(gè)非常有天賦的人。它們使您違反了機器甚至混合式裝配商所不允許的設計規則。因此，如果設計（一般是小批量設計）違反設計規則以實(shí)現緊湊性，那么手工焊接是必經(jīng)之路。

混合組件中的紅外烤箱或波峰焊

其余市場(chǎng)則由混合組裝方法占據，在該方法中，技術(shù)人員將組件放置在卡上，并使用IR烤箱或波峰焊機完成焊接過(guò)程。 

混合組件通常使用模板和焊膏來(lái)創(chuàng )建涂有焊料的PCB，其中組裝技術(shù)人員只需將零件放在指定的腳印上，然后將填充的卡放在烤箱中即可完成回流/焊接過(guò)程。如果在烤箱焊接過(guò)程中發(fā)生諸如垂直提升之類(lèi)的錯誤，則混合裝配器必須在零件之間留有足夠的空間以手工放置它們并重新加工焊接卡。質(zhì)量檢查技術(shù)人員也可能是該生產(chǎn)線(xiàn)的一部分。

高密度PCB設計中的元件放置

制造高密度PCB的需求產(chǎn)生了新的誘惑，這些誘惑在稀疏的設計中不會(huì )出現。從事高密度設計活動(dòng)時(shí)，請不要忘記即使在高密度系統中，也必須遵循舊的設計方法。 

設計人員拒絕遵循的最常見(jiàn)的做法之一是丟棄參考代碼，這會(huì )導致密度明顯增加。但是，組裝者仍然需要此信息來(lái)組裝卡。刪除這些指示符意味著(zhù)工程師現在負責創(chuàng )建其他文檔，以在組裝PCB的過(guò)程中幫助和指導組裝技術(shù)人員。 

請記住– PCB，例如原理圖或程序，在成為現實(shí)之前要經(jīng)歷開(kāi)發(fā)過(guò)程時(shí)可能要經(jīng)過(guò)很多人的努力，因此每個(gè)步驟都必須包含足夠的文檔，以允許其他人與您的創(chuàng )作進(jìn)行交互。始終考慮一下在您之后與您的設計進(jìn)行交互的人將如何看待您的設計選擇。 

我們所有人都相信，下一個(gè)可能不會(huì )為您的小工具付出高昂代價(jià)的人。設計和裝配團隊中的某個(gè)人可能必須將您的PCB轉換為完全可操作的電子系統，才能將您的夢(mèng)想變?yōu)楝F實(shí)。