如何设计易于PCB制造

2019年5月22日,

无组件PCB制作

我的公公不是一个有学问的人，至少在正规教育方面是这样。然而，他拥有许多人不具备的自学能力。在很小的时候，他就被迫承担起养家糊口的重任，后来他辍学去学了一门手艺，以便有足够的收入来养家糊口。最终，他成为了一名伟大的机械师，有人说他是当地最好的汽车修理工。尽管我从他那里学到了几乎所有关于汽车的知识，但我也从他那里学到了对我作为电路设计师的职业生涯更有价值的东西:好的设计和坏的设计之间的区别。

一个好的设计是当设计师将谁将使用产品以及它将如何被构建到过程中。可用性是判断你的设计的主要标准之一，可制造性决定了它的质量，可靠地执行功能的能力，或者它是否能够被构建。对于PCB来说，制造过程有两个部分:制造，在这期间构造物理架构或PCB布局，和组装，组件安装在板上。这两点都很重要;然而，组装无法完成，直到成功的制造和布局期间的选择是直接正比于你的板是如何建立和它将花费多少。

首先，让我们深入了解一下制造。这将提供洞察，然后可以用来告知设计策略，以简化PCB制造，并支持创建高质量的产品。

PCB制作工艺

虽然合同制造商(CM)最常被雇来建造你的板子，理解PCB制造步骤可以提供启发和理解CM必须工作的约束条件。整个过程可以分为三个不同的阶段:制造、组件采购和组装。

虽然这三个阶段是不同的，但它们是相互关联的，许多设计选择和决策影响所有这三个阶段。例如，对于在组装过程中安装的每个组件，在制造过程中蚀刻在板上的垫片的足迹必须与获得的组件包类型完全匹配。下面，主要步骤在制造过程中列出了一些问题，可能会出现和威胁你的板的可制造性或质量。

PCB制作步骤和问题
步骤	描述	可制造性问题
形象塑造	在这里，外层和内层的图像被创建在板上。	图像错位会导致钻孔孔和安装孔出现问题。
蚀刻(内部层)	去除不需要的铜，只在痕迹和焊盘上留下所需的铜面积。	如果蚀刻操作不当，可能会发生许多跟踪问题。例如，未连接的痕迹将阻止信号流，这反过来停止制造，直到纠正。没有足够间距的焊道可能会防止焊锡遮蔽，如果没有纠正会导致短路。
分层盘旋飞行	在此步骤中，板层对齐并压紧。	对齐也是这里的一个主要问题。
钻孔	这些可以镀通孔(PTHs)，非镀通孔，或孔，如埋，盲或通孔。	对齐也是一个问题，但间距和间隙的问题会影响焊料掩蔽。此外，纵横比也很重要，因为它决定了可以使用哪种类型的钻井。
蚀刻(外层)	外层通常有完整的铜覆盖，蚀刻用于去除多余的痕迹和暴露痕迹和衬垫。	除了垫和痕迹之间的间距和间隙外，还有板边间隙需要处理。
孔板	电镀通孔(PTHs)和其他通孔的导电材料在这里进行。	孔环间隙可能是一个问题。另一种考虑是搭帐篷，把洞盖上，而不是留着洞。这里的一个主要问题是在装配过程中可能发生的放气。
焊接屏蔽	焊锡掩模(通常是绿色的)是用于除保护电路板的痕迹和焊盘外的表面各处的覆盖物。	这种覆盖层可以防止污染物，并防止组装问题，如可能导致短路和损坏的焊接桥接。
丝网印刷的印刷	丝印可以提供参考信息。这包括集成芯片(ICs)的引脚1指示，组件的参考编号，标志等。	丝网印刷错误不会阻止您的纸板被制作;但是，它可能会阻碍组装过程，并可能对操作产生负面影响。
完成应用程序	这一步主要是为板的铜区提供保护。	这一步有时被省略并且不影响板的制造。然而，它可能会影响你的董事会的运作寿命。

上面列出的许多问题将导致你的电路板的制造延迟，直到纠正，而其他可能导致装配的问题或者你的董事会在野外的行动。然而，纠正这些问题必须在初始或后续设计阶段，在制造之前完成。根据特定的问题以及发现和纠正问题的时间，可能会造成大量的时间损失和额外的成本。

易于PCB制造的设计过程

如上所述，设计中存在错误会导致问题。而且，如果在制造后发现，纠正这些可能是一个需要广泛修复的主要问题。事实上，除了重新设计之外，你可能还需要制作全新的电路板。

维修人员修理电路板

制造后修复PCB错误

幸运的是，这些问题可以通过采用易于PCB制造的设计策略来避免。该策略建立在为制造而设计(DFM)的基础上。通过遵循列出的指导方针，您可以显著地影响是否以及如何构建板。

DFM使用指南，以简化PCB制造

根据CM DFM设置DRC约束

有效使用DFM的第一个规则是，指导方针必须适用于CM所使用的设备，实际上是要建立电路板。尽管在某些情况下可能会广泛应用一些通用默认值，但建议不要依赖这些默认值，因为大多数CMs会为您提供规则和公差。在某些情况下，您可以下载一个DRC或规则文件，然后将其上传到PCB设计包中。如果可以获得工具可以使用的规则格式，为什么要手动将规则输入到系统中呢?询问PCB制造商。