如何通過標(biāo)準(zhǔn)化的PCBA設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評審識別潛在的可制造性問題
在PCBA加工領(lǐng)域，很多項(xiàng)目在量產(chǎn)階段爆發(fā)的災(zāi)難，往往在設(shè)計(jì)圖紙落筆的那一刻就埋下了伏筆。作為在生產(chǎn)一線摸爬滾打多年的工程師，我見過太多因?yàn)樽呔€離板邊太近導(dǎo)致分板時(shí)電容開裂，或者因?yàn)榉庋b焊盤不規(guī)范造成的成批虛焊。這些問題的根源，在于研發(fā)端與制造端之間存在一道隱形的墻。想要拆掉這道墻，最有效的手段就是建立一套標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評審制度，也就是我們常說的DFM（可制造性設(shè)計(jì)）審查。它不僅僅是查漏補(bǔ)缺，更是為了確保設(shè)計(jì)出的電路板能夠高效、高良率地轉(zhuǎn)化為實(shí)物。
一、布局階段的“空間博弈”評審
在評審的初始環(huán)節(jié)，我們目光聚焦在元器件的物理排列上。高密度布線往往讓工程師追求極致的緊湊，但在PCBA貼片機(jī)眼中，空間就是良率。
評審員會重點(diǎn)核查高大元件是否阻擋了小型SMD元件的紅外熱風(fēng)路徑，避免回流焊時(shí)的“陰影效應(yīng)”。同時(shí)，針對那些貼片后需要二次手工焊接或返修的接插件，必須預(yù)留出烙鐵頭或熱風(fēng)槍的操作空間。如果布局太擠，后期的維護(hù)成本將成倍增加。此外，針對板邊元器件的禁布區(qū)設(shè)置，必須嚴(yán)格匹配工廠的分板設(shè)備參數(shù)，防止分板應(yīng)力直接震碎脆弱的陶瓷貼片電容。
二、焊盤與阻焊的“細(xì)節(jié)較量”
焊盤設(shè)計(jì)是PCBA加工中最容易產(chǎn)生低級錯誤的地方。評審中，我們會利用專業(yè)的DFM軟件結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)，掃描每一處焊盤比例。
如果兩個(gè)相鄰焊盤之間的阻焊橋（Solder Mask Dam）太窄，甚至完全缺失，那么在波峰焊或回流焊過程中，橋連短路的概率將直線飆升。針對QFN、BGA等底部焊墊封裝，評審員會檢查散熱焊盤上的過孔是否進(jìn)行了塞孔處理。如果沒有處理，錫膏會在加熱時(shí)順著過孔流失，導(dǎo)致正面元件焊接不飽滿，甚至在背面形成多余的錫珠。這些隱藏在封裝下的風(fēng)險(xiǎn)，只有在評審表單上一項(xiàng)項(xiàng)核對，才能做到萬無一失。
三、工藝邊與Mark點(diǎn)的“定位精度”
一套成熟的PCBA設(shè)計(jì)，必須充分考慮到自動化生產(chǎn)線的“感受”。評審單上有一項(xiàng)必填內(nèi)容：工藝邊寬度與Mark點(diǎn)布局。
貼片機(jī)和軌道式輸送設(shè)備需要依靠板邊的工藝邊進(jìn)行抓取和傳送。如果為了節(jié)省板材而取消工藝邊，或者M(jìn)ark點(diǎn)設(shè)計(jì)在反射率不佳的區(qū)域，會導(dǎo)致設(shè)備頻繁停機(jī)報(bào)警，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的貼裝位移。我們會建議客戶在拼板設(shè)計(jì)時(shí)，將Mark點(diǎn)對稱布置在對角線，并確保其周圍有足夠的避空區(qū)，讓光學(xué)相機(jī)的“眼睛”能夠精準(zhǔn)捕捉。
四、熱平衡與熱應(yīng)力的“穩(wěn)定性考量”
大面積鋪銅與細(xì)小引腳之間的連接方式，往往決定了焊點(diǎn)的強(qiáng)度。在評審過程中，我們會重點(diǎn)檢查電源層與大焊盤連接時(shí)是否采用了“十字花”熱隔離焊盤。
直接連接大面積銅箔會導(dǎo)致焊接時(shí)散熱過快，造成局部冷焊。而在雙面貼片的場景下，評審員還會關(guān)注兩面元件的重量分布，防止在二次過爐時(shí)，由于背面元件過重且錫膏表面張力不足導(dǎo)致的掉件風(fēng)險(xiǎn)。通過模擬熱風(fēng)循環(huán)的路徑，優(yōu)化阻焊開窗和走線密度，能顯著降低成品在服役過程中的熱疲勞隱患。
標(biāo)準(zhǔn)化的評審不是為了否定設(shè)計(jì)方案，而是為了給量產(chǎn)上保險(xiǎn)。一個(gè)在評審環(huán)節(jié)多花兩小時(shí)的項(xiàng)目，往往能在產(chǎn)線上省下兩周的返工時(shí)間。如果您正在準(zhǔn)備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，擔(dān)心由于設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)疏忽導(dǎo)致打樣失敗或量產(chǎn)良率低迷，不妨把專業(yè)的事交給專業(yè)的團(tuán)隊(duì)。您可以聯(lián)系我們的項(xiàng)目工程師，提交您的PCB設(shè)計(jì)源文件，我們將為您免費(fèi)出具一份全方位的《PCBA可制造性風(fēng)險(xiǎn)評審報(bào)告》，幫您在投產(chǎn)前掃清所有隱形障礙，讓您的設(shè)計(jì)更貼合實(shí)戰(zhàn)。