电子产品设计师尤其是线路板设计人员来说，产品的可制造性是一个必须要考虑的因素，如果线路板设计不符合可制造性设计要求，将大大降低产品的生产效率，严重的情况下甚至会导致所设计的产品根本无法制造出来。目前通孔插装技术仍在电子工业中广泛使用，本文将介绍一些和通孔插装有关的可制造设计方法，以供与通孔插装技术打交道的PCB设计人员和工程师参考。


排版与布局


在设计阶段排版得当可避免很多制造过程中的麻烦，并将焊接缺陷降低到最低。在进行元器件布局时要考虑以下几点：

1）由于翘曲和重量原因较大尺寸的PCB在生产中运输会比较困难，它需要用特殊的夹具进行固定，因此应尽量避免使用大于23 30cm的板面。最好是将所有板子的尺寸控制在两三种之内，这样有助于在产品更换时缩短调整导轨、周转箱宽度等所引致的停机时间。

2）大多数自动装配设备要求PCB留出一定的边缘便于设备夹持。这个夹持边的范围应为5mm, 在此范围内不允许布放元器件和焊盘。

3）尽量在板子的顶面(元件面)进行布线，PCB底面(焊接面)容易受到损坏。不要在靠近板子边缘的地方布线，因为生产过程中都是通过板边进行抓持，边上的线路会被波峰焊设备的卡爪或边框传送器损坏。

4）对于具有较高引脚数的器件如接线座或扁平电缆，应使用椭圆形焊盘而不是圆形以防止波峰焊时出现锡桥(图1)。

5）尽可能使定位孔间距及其与元件之间的距离大一些，并根据插装设备对其尺寸进行标准化和优化处理；

6）尽量使定位孔也作为PCB在最终产品中的安装孔使用，这样可减少制作时的钻孔工序。

7）对于较大的PCB，应在板中心留出一条通路以便过波峰焊时在中心位置对线路板进行支撑，防止板子下垂和焊锡溅射，有助于板面焊接一致。

8）排版设计时应考虑针床可测性问题，可以用平面焊盘(无引线)以便在线测试时与引脚的连接更好，使所有电路节点均可测试。


元件的定位与安放


1）排列元件方向时要考虑轴向元件应相互平行，这样轴向插装机在插装时就不需要旋转PCB，因为不必要的转动和移动会大幅降低插装机的速度。

2）相似的元件在板面上应以相同的方式排放。例如使所有径向电容的负极朝向板件的右面，使所有双列直插封装(DIP)的缺口标记面向同一方向等等，这样可以加快插装的速度并更易于发现错误。如图2示，由于A板采用了这种方法，所以能很容易地找到反向电容器，而B板查找则需要用较多时间。

3）将双列直插封装器件、连接器及其它高引脚数元件的排列方向与过波峰焊的方向垂直，这样可以减少元件引脚之间的锡桥。

4）标出元件参考符(CRD)以及极性指示，并在元件插入后仍然可见，这在检查和故障排除时很有帮助，并且也是一个很好的维护性工作。

5）避免在PCB两面均安放元件，因为这会大幅增加装配的人工和时间。如果元件必须放在底面，则应尽量靠近以便一次完成防焊胶带的遮蔽与剥离操作。

6）尽量使元件均匀地分布在PCB上，以降低翘曲并有助于使其在过波峰焊时热量分布均匀。

7）功率器件应均匀地放置在PCB边缘或机箱内的通风位置上；

8）贵重的元器件不要布放在PCB的角、边缘，或靠近安装孔、槽、拼板的切割、豁口和拐角等处，以上这些位置是印制板的高应力区，容易造成焊点和元器件的开裂或裂纹。


结论


对于用通孔插装技术进行线路板组装的制造商来说，可制造性设计是一个极为有用的工具，它可节约大量费用并减少很多麻烦。使用可制造性设计方法能减少工程更改以及将来在设计上作出让步，这些好处都是非常直接的。希望本文介绍的这些原则能对相关设计人员有所帮助，并促进相互之间有更好的交流。