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PCBA设计

作者:莫伟雄 2019-04-19 15:13:51 浏览:30

  近些年,随着科学技术的不断进步与发展,PCB/PCBA的布线布局也更趋向于精密化,这就对生产有了更高的要求,换句话来说,对生产的可靠性有了更大的要求,生产过程中的可靠性高了,生产出来的产品才会有更高的可靠性。我爱物联网对PCB/PCBA的可制造性和可靠性设计的提出有效的提高了电路工业设计的工艺水平,然而由于对PCB/PCBA的可制造性和可靠性设计的研究还缺少相对比较成熟的理论,所以在PCB/PCBA的可制造性和可靠性设计中还存在一些人为因素和技术上的问题,剖析问题的成因,提出有效的实现PCB/PCBA可制造性和可靠性设计的改进举措具有非常重要的意义。

  目录

  一、PCBA设计方案介绍

  二、PCBA设计功能介绍

  三、PCBA设计的特点

  四、PCBA方案设计流程

  五、PCBA技术制作时元件布局规则

  六、PCBA组装工艺流程

  七、PCBA板设计检验标准

  八、PCBA清洗方法

  九、PCBA设计方案开发商

  PCBA板内板如何设计?

  PCBA有哪些设计方案?

  PCBA设计的费用多少?

  PCB与PCBA有什么区别?

  正文

  一、PCBA设计方案介绍

  PCBA是英文Printed Circuit Board +Assembly 的简称,简单地说PCB空板经过SMT上件,再经过DIP插件的整个制程,简称PCBA 。通俗的说是PCB是没有上元器件的线路板,PCBA是焊接上电子元器件的线路板。PCBA是所有电子产品组件中最为重要的组成部分,类似于人体的神经网络。电子产品的大脑:CPU就安装在PCBA上面。一般消费类电子产品的寿命,运行速度,可靠性和稳定性,与PCBA有最直接的关系。所以,PCBA的质量也是电子产品整体质量最直接的决定者。

  二、PCBA设计功能介绍

  所有电子产品的核心部分,都是由PCBA组成;所有的功能的实现,都离不开PCBA。以台式电脑为例,机箱以内的单元,除了散热部分是不含有PCBA的,剩下的所有功能单元都有PCBA的身影。硬盘、电源里面都有PCBA的身影。主机以外的显示器里面有显示驱动板(PCBA)和液晶屏,而液晶屏里面也还有PCBA。鼠标,键盘,甚至是无线键鼠的蓝牙接收器里面也有一片小小的PCBA。所以,PCBA就是电子行业里面所有功能的的基础单元。

  三、PCBA设计的特点

  1、布线密度高,体积小,重量轻,利于电子设备的小型化。

  2、由于图形具有重复性和一致性,减少了布线和装配的差错,节省了设备的维修、调试和检查时间。

  3、利于机械化、自动化生产,提高了劳动生产率并降低了电子设备的造价。

  4、设计上可以标准化,利于互换。

  四、PCBA方案设计流程

  1、建立封装库中没有的封装。贴片加工中在设计PCBA板图时,苦原理图中的某元器件在封装库中找不到封装模型,则需利用元件封装模型编辑器来新建,要保证所用到的元器件的封装模型在封装库(可以是多个库文件)中是齐全的,才能保证PCBA设计的顺利进行。

  2、设置PCB板图设计参数。根据电路系统设计的需要,设置PCB板的层数、尺寸、颜色等。

  3、载入网络表。载入由原理图生成的网络表,将元件封装模型自动载入PCB设计窗口内。

  4、布局。可采用自动布局和人工布局相结合的方法,将元件封装模型放在PCB规划范围内的适当位置,即让元件布局整齐、美观、利于布线。

  5、布线。设定布线设计规则,开始自动布线,如果布线没有完全成功,可进行手工调整。

  6、设计规则检查。对设计完的PCB板进行设计规划检查(检查元件是否重叠、网络是否短路等),若有错误则根据错误报告进行修改。

  7、PCB板仿真分析。对PCB板的信号处理进行仿真分析,主要分析布局布线对各参数的影响,以便进步完善、修改。

  8、保存输出。设计好的PCB板图可以保存、分层打印、输出PCB设计文件等。

  五、PCBA技术制作时元件布局规则

  1、元器件的外侧距板边的距离为5mm;

  2、贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;

  3、金属壳体元器件和金属件(屏蔽盒等)不能与其它元器件相碰,不能紧贴印制线、焊盘,其间距应大于2mm、定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm;

  4、发热元件不能紧邻导线和热敏元件;高热器件要均衡分布;

  5、按电路模块进行布局,实现同一功能的相关电路称为一个模块,电路模块中的元件应采用就近集中原则,同时数字电路和模拟电路分开;

  6、定位孔、标准孔等非安装孔周围1、27mm内不得贴装元、器件,螺钉等安装孔周围3、5mm(对于M2、5)、4mm(对于M3)内不得贴装元器件;

  7、卧装电阻、电感(插件)、电解电容等元件的下方避免布过孔,以免波峰焊后过孔与元件壳体短路;

  8、电源插座要尽量布置在印制板的四周,电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧、特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间,以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。

  六、PCBA组装工艺流程

  1、单面SMT贴装

  将焊膏添加到组件垫,PCB裸板的锡膏印刷完成之后,经过回流焊贴装其相关电子元器件,然后进行回流焊焊接。

  2、单面DIP插装

  需要进行插件的PCB板经生产线工人插装电子元器件之后过波峰焊,焊接固定之后剪脚洗板即可。但是波峰焊生产效率较低。

  3、单面混装

  PCB板进行锡膏印刷,贴装电子元器件后经回流焊焊接固定,质检完成之后进行DIP插装,然后进行波峰焊焊接或是手工焊接,如果通孔元器件较少,建议采用手工焊接。

  4、单面贴装和插装混合

  有些PCB板是双面板,一面贴装,另一面进行插装。贴装和插装的工艺流程跟单面加工是一样的,但PCB板过回流焊和波峰焊需要使用治具。

  5、双面SMT贴装

  某些PCB板设计工程师为了保证PCB板的美观性和功能性,会采用双面贴装的方式。其中A面布置IC元器件,B面贴装片式元器件。充分利用PCB板空间,实现PCB板面积最小化。

  6、双面混装

  双面混装有以下两种方式,第一种方式PCBA组装三次加热,效率较低,且使用红胶工艺波峰焊焊接合格率较低不建议采用。第二种方式适用于双面SMD元件较多,THT元件很少的 情况,建议采用手工焊。若THT元件较多的情况,建议采用波峰焊。

  七、PCBA板设计检验标准

  1、严重缺点(以CR表示):凡足以对人体或机器产生伤害或危及生命安全的缺点如:安规不符/烧机/触电等。

  2、主要缺点(以MA表示):可能造成产品损坏,功能异常或因材料而影响产品使用寿命的缺点。

  3、次要缺点(以MI表示):不影响产品功能和使用寿命,一些外观上的瑕疵问题及机构组装上的轻微不良或差异的缺点。

  八、PCBA清洗方法

  1、人工清洗

  一般的中小型PCBA加工厂会采用人工清洗的方法,清洗的成本低,相对比较划算。

  人工清洗的工具主要有:清洗槽、喷雾罐、刷子、IPA或VIGON EFM、手套、去离子水、擦拭纸、风枪、密封袋。

  人工清洗的步骤:

  1)在IPA或VIGON EFM中清洗线路板, 或是将IPA和EFM喷涂在线路板表面,每4平方英寸使用约10毫升。

  2)使用湿润的柔软短毛刷连续擦拭线路板约10秒钟。

  3)使用去离子水进行漂洗,每4平方英寸约10毫升。有效去除潜在的污染物残留。

  4)手持电路板边缘, 用干净的无绒擦拭布抹除过多余的去离子水。

  5)对线路板洁净度进行目检。

  6)如有需要,使用风枪对线路板进行烘干。

  7)如果在涂覆前需要对线路板或元器件进行一段时间的存储,请将线路板或元器件放入含干燥剂的密封袋中。

  2、自动化清洗

  自动化清洗工艺分为:水清洗、半水清洗和溶剂清洗三种方式。

  自动化清洗的工具和材料主要有: 水清洗机、去离子水系统、电导率测试仪、烧杯、去离子水。

  自动化清洗操作步骤:

  1、制取去离子水:利用电渗析装置和离子交换树脂罐制取去离子水。

  2、电导率测试:使用电导率测试仪分别测试水经过电渗析与离子交换树脂罐之后的电导率,若均符合指标要求,则可以用于水清洗。

  3、引入水清洗机:将储水罐中的去离子水引入至水清洗机。

  4、设定清洗机参数:冲洗室与漂洗室设定为60±10℃;干燥室设定为60℃~90℃。

  5、设定链速:一般控制链速在50~150cm/min。

  6、PCBA清洗完成后从清洗机取出并存放至防静电周转容器中,要求防静电周转容器清洁无尘以避免清洗后的PCBA二次污染。

  九、PCBA设计方案开发商

  我爱物联网科技创始人莫伟雄,市场营销出身,但很早就认识到未来技术才是企业最大竞争力,毅然投入技术研发领域,专门针对传统企业如何智能升级,帮助传统企业插上技术的翅膀,在万物互联方面,我爱物联网提供业界物联网PaaS+SaaS 服务,完美结合雾计算和云计算,快速从底层融合各种传感信息和第三方系统,一键搭建 “云+联网模块+APP控制端”基础设施搭建。帮助客户在打造智能产品快速升级迭代,在大数据与AI方面,我爱物联网与腾讯、阿里进行战略合作,实现物联网数据与互联网数据的全面融合。而且和各大硬件厂商合作,为客户提供性价比最佳的硬件模块控制板。软件的快速迭代,硬件的成本控制能力,大数据以及多兼容性的连接是未来企业核心的关键,我爱物联网将坚持与客户共同成长的理念,做客户最可靠的技术研发合伙人。

  PCBA板内板如何设计?

  贴片加工中PCBA线路板最重要的一个设计就是板图设计,那么对于板图设计需要注意哪些问题呢?下面6108技术小编就为大家整理介绍。

  1、建立封装库中没有的封装。贴片加工中在设计PCBA板图时,苦原理图中的某元器件在封装库中找不到封装模型,则需利用元件封装模型编辑器来新建,要保证所用到的元器件的封装模型在封装库(可以是多个库文件)中是齐全的,才能保证PCBA设计的顺利进行。

  2、设置PCB板图设计参数。根据电路系统设计的需要,设置PCB板的层数、尺寸、颜色等。

  3、载入网络表。载入由原理图生成的网络表,将元件封装模型自动载入PCB设计窗口内。

  4、布局。可采用自动布局和人工布局相结合的方法,将元件封装模型放在PCB规划范围内的适当位置,即让元件布局整齐、美观、利于布线。

  5、布线。设定布线设计规则,开始自动布线,如果布线没有完全成功,可进行手工调整。

  6、设计规则检查。对设计完的PCB板进行设计规划检查(检查元件是否重叠、网络是否短路等),若有错误则根据错误报告进行修改。

  7、PCB板仿真分析。对PCB板的信号处理进行仿真分析,主要分析布局布线对各参数的影响,以便进步完善、修改。

  8、保存输出。设计好的PCB板图可以保存、分层打印、输出PCB设计文件等。

  PCBA有哪些设计方案?

  PCBA方案设计服务非常适用于没有自建设计团队的中小型企业或个人,我爱物联网方案将客户的设计理念转化为具体可行的技术解决方案,从功能需求探讨到软硬件设计和产品制造,提供一站式的整体制造方案。

  PCBA方案设计流程:

  1、产品设计

  客户跟我们的设计师团队进行沟通,描述对产品设计的想法,功能要求和外观等方面面的要求,设计师团队根据客户需求快速响应,48小时给出设计方案和文件。

  2、选料

  决定产品设计方案后,对产品进行选料,让客户生活得更美好的理念,从客户产品形态和功能上出发,选择产品所需的各种电子元器件,IC、电容和电池、CPU、Sensor等等,这些决定了产品的续航能力。

  3、结构设计

  PCB文件和结构设计,生成PCB打样文件,保证产品打样和生产的可靠性,功能性,稳定性和可行性。允许根据产品要求对设计进行结构验证,大大降低交付风险。

  4、DFM分析

  工程师针对性的分析PCB打样文件,进一步优化线路和元器件的布局,执行DFM分析,识别PCBA设计方案的缺陷,进行改进提升,提升PCBA制造良率, 降低售后服务成本。

  5、产品打样

  PCBA板打样是实现产品的设计理念,工程师团队在快速定下PCBA设计方案后,快速打样服务,缩短技术准备、元器件采购、PCBA工艺流程控制、PCBA测试等各环节时间,并严控质量。

  6、制造服务

  从设计到量产的过程中,我们努力缩短产品研发周期,优化设计,实现量产。我爱物联网拥有7条全自动SMT生产线和2条DIP插件线,实现量产标准化,自动化,提高生产效率。实现客户产品快速推向市场的要求。

  PCBA设计的费用多少?

  PCBA方案设计是为客户提供的PCBA解决方案,涉及到确定产品的功能需求,然后进行原理图、PCB图层设计、选择元器件、输入程序,最后使用软件进行仿真等设计流程。PCBA方案设计的费用主要与设计的难易程度有关,价格在1万到20万之间。具体详细问题可以咨询我爱物联网方案。

  PCBA方案设计的价格计算方法如下:

  PCBA方案设计的工时费+抽成

  PCBA方案设计的工时由参与设计的人数乘以工作的时长,如今市场上的一个工时的成本大概在300-400之间,一个工时的费用与设计的难易度有比较大的关系。抽成一般根据客户卖出的多少来选择抽成比例,抽成的费用一般需要双方来约定,抽成的比例在1%-5%之间。

  PCB与PCBA有什么区别?

  一些刚开始接触电子制造行业的人,可能对PCBA和PCB不是很清楚,还可能把两种混淆,小编刚接触电子行业时,也遇到这样的问题。为了让大家能快速辨别它们,减少不必要的烦恼,接下来6108技术小编小编就介绍一下PCB与PCBA的区别。

  1、PCB

  PCB有很多种称呼,可称为电路板、线路板、印刷线路板等等,是重要的电子部件,用来支撑电子元器件,实现电子元器件的连接。

  2、PCBA

  PCBA是英文Printed Cirruit Board Assembly的缩写,不过在国外,一般把PCBA译为PCB Assembly。是将PCB空板经过SMT贴片、DIP插件和测试等制程,形成一个成品,简称PCBA。

  3、PCBA与PCB的区别

  PCB是一块空的板子,在板子的表面什么东西都没有;而PCBA是在空的PCB上加工,安装电阻、电容、芯片等元器件,形成有一定功能的板子,所有电子产品的核心部分都是由PCBA组成的。

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