pcb优化

　　优化设计概念

　　优化设计指的是从多种预备方案中选出最佳方案。优化设计以数学手段为基础，借助计算机，根据性能最大化的目标，建立函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。

　　优化设计理念

　　优化设计，由美国在90年代提出，简称DFX。DFX包括可制造性设计、可测试设计、可组装设计、可环保设计(Design for Environment, DFE); 为PCB可制造性设计(Design for Fabrication of the PCB, DFF)；可周转性设计(Design for Sourcing, DFS); 可靠性设计(Design for Reliability, DFR); 为成本而设计(Design for Cost, DFC)，国内一般都统称为可制造性设计(DFM)。这种设计概念及设计方法可缩短产品投放市场的时间、降低制造成本、提高产量和产品质量。优化设计应贯穿于整个设计过程，而非最终出图前。

　　PCB优化设计基本原则

　　1.SMT工艺流程的确定。

　　在产品设计的概念启动阶段(Concept Start，CS)就应根据产品规划的要求，确定产品生产的工艺流程。PCB的表面组装方式有以下六种(见下页表3-1)：

六种组装方式

　　几种典型的组装工艺流程如下：

　　(1) 单面混装(SMD和THC都在A面)

　　A面印刷焊膏→元器件贴装→回流焊→A面插装THC→B面过波峰焊→检测

　　(2) 双面混装(THC在A面，A、B两面都有SMD)

　　A面印刷焊膏→元器件贴装→回流焊→翻板→B面印胶或点胶→元器件贴装→胶固化→A面插装THC→B面过波峰焊→检测

　　或采用下面的流程：

　　B面印刷焊膏→元器件贴装→回流焊→翻板→A面印刷焊膏→元器件贴装→回流焊→A面插装THC→B面过波峰焊→检测

　　(3) 双面表面组装

　　A面印刷焊膏→元器件贴装→回流焊→翻板→B面印刷焊膏→元器件贴装→回流焊→检测

　　选择表面组装工艺流程应考虑的主要因素：

　　(1) PCB板的组装密度；

　　(2) SMT设备条件；

　　(3) 成本、效率。

　　一般原则：在回流焊接设备和波峰焊接设备都具备的条件下，优先选择回流焊接；选择产品组装方式时一般优选单面混装和单面全表面组装；尽量避免PCB两面都有大比重IC等器件。

　　2.PCB基材的选择

　　用于PCB板的基材品种很多，主要分为两大类：有机类基板材料和无机类基板材料。有机类基板又称为覆铜箔层压板(Copper Clad Laminates, CCL)是制造PCB的主要材料。而无机类基板主要是陶瓷板和瓷釉包覆钢基板。例如我们大量使用的双面板FR-4就是玻璃布基CCL。

　　选择基材应考虑以下因素：选择基材应根据PCB的使用条件以及机械、电性能要求；根据PCB结构确定基材的覆铜箔层数(单面、双面或多层板)；根据 PCB尺寸和元器件重量确定基材的厚度；基材参数Tg、CTE及平整度等符合要求；价格因素等。用于SMT工艺的PCB基材有以下要求：

　　(1) 玻璃化转变温度(Tg)较高。玻璃化转变温度(glass transition temperature, Tg)是聚合物特有的性能，是决定材料性能的临界温度，是选择基板的一个关键参数。环氧树脂的Tg在125~140℃左右，再流焊温度在245℃左右，远远高于PCB基板的Tg，高温容易造成PCB的热变形，严重时会损坏元件。因此，在选择基材时选择Tg较高的基材，建议Tg在140℃以上。

　　(2) 热膨胀系数(CTE)低。对于多层板结构的PCB来说，由于X、Y方向(即长、宽方向)和Z方向(即厚度方向)的热膨胀系数不一致，容易造成PCB变形，严重时会造成金属化孔断裂和损坏元件。如图3.2所示。

　　(3) 耐热性高。通常PCB要经过两次回流，为保证二次贴片的可靠性，必须要求PCB的一次高温后变形要小。T260的推荐值为30分钟以上，T288的推荐值是大于五分钟。

　　(4) 平整度好。一般PCB所允许的翘曲率在0.75%，对于PCB厚度为1.6mm的基板，上翘曲≤0.5mm，下翘曲≤1.2mm。

　　(5) 良好的电气性能。由于通信技术向高频化的发展，PCB的高频特性要求也随之提高。频率的增高会引起PCB基材的介电常数(ε)增大，导致电路信号的传输速度下降。其他电气性能指标还有介质损耗角正切、抗电强度、绝缘强度、抗电弧强度等。