三、???电容器从原理设计应用到电路板功能实现的生产制造过程

从原理设计到产品功能实现的研发流程：

原理图设计 → PCB设计 → 印制板投板 → 电路板焊接 → 单板调试 →小批量试制→现场试用→批量生产。

?

1、原理图设计阶段：

确定电路功能的具体实现方式，确定元器件选型。包括元器件类别、规格、封装方式。

生成文件有：原理图文件、BOM单。

?

2、PCB设计阶段：

按照选定的元器件封装方式，及印制板机械尺寸要求进行排版、布线。

生成文件有：PCB文件、制板加工说明、焊接工艺文件。

电路板如果在焊接工艺上出现问题，会导致焊接缺陷、焊接质量下降从而影响电路板的合格率，进而导致整机的质量不可靠。所以在PCB设计阶段就要重点进行考虑，一些注意事项有：

l??????? 元器件封装库的设计。

l??????? 所有器件的整体布局排版。

l??????? 焊盘设计。

l??????? 走线方式。

?

具体分析如下：

????????PCB的设计影响焊接质量

在布局上，PCB板尺寸过大时，虽然焊接较容易控制，但印刷线条长，阻抗增大，抗噪声能力下降，成本增加；过小时，则散热下降，焊接不易控制，易出现相邻线条相互干扰，如线路板的电磁干扰等情况。因此，必须优化PCB板 设计：（1）缩短高频元件之间的连线、减少EMI干扰。（2）重量大的（如超过20g）元件，应以支架固定，然后焊接。（3）发热元件应考虑散热问题，防止元件表面有较大的ΔT产生缺陷与返工，热敏元件应远离发热源。（4）元件的排列尽可能平行，这样不但美观而且易焊接，宜进行大批量生产。电路板设计为4∶3的矩形{zj0}。导线宽度不要突变，以避免布线的不连续性。电路板长时间受热时，铜箔容易发生膨胀和脱落，因此，应避免使用大面积铜箔。

????????电路板PCB设计类型

PCB板的设计类型主要有：插装与表贴混合、全部表贴器件单面贴装、双面贴装。采用波峰焊，波峰焊前要对贴片元件涂胶；另外，涂胶时，如果器件焊盘比较近（如0603），容易使胶覆盖焊盘，造成波峰焊时引脚虚焊。

?

3、印制板投板

根据设计的PCB文件，及“制板加工说明”进行投板。

“制板加工说明”包括：设计是几层板、尺寸、板材、铜皮厚度、最小环宽、最小线径、阻抗匹配情况等等。（举例）

?

4、电路板焊接

电路板在工艺过程中的热变形对组装质量与可靠性的影响越来越大。做温度曲线是PCB 装配中的一个关键元素，它用来决定过程机器的设定和确认工艺的连续性。与供应商沟通，针对不同的元件，为一个特定的工艺确定{zj0}的曲线参数。通过实施经典的PCB 温度曲线，PCB 的报废率将会降低。

????????一个典型的温度曲线包含几个不同的阶段 -初试的升温(ramp)、保温(soak)、向回流形成峰值温度(spike to reflow)、回流(reflow)和产品的冷却(cooling)。作为一般原则，所希望的温度坡度是在2～4 °C范围内，以防止由于加热或冷却太快对板和/或元件所造成损害。

????????在产品的加热期间，许多因素可能影响装配的品质。必须小心的是，不要超过板上任何温度敏感元件的{zg}温度和加热速率。如一些温度敏感器件在焊接说明中要加说明（举例光电管）。理想地，装配上所有的点应该同时、同速率达到相同的峰值温度，以保证所有零件在炉内经历相同的环境。在回流区之后，产品冷却，固化焊点，将装配为后面的工序准备。控制冷却速度也是关键的，冷却太快可能损坏装配，冷却太慢可能造成脆弱的焊点。

????????由于器件与PCB基板之间以引脚相连，再流焊焊接过程中两者通过引脚进行热传导。必须估计器件和PCB之间的{jd1}热传导系数，主要考虑其层数以及其上金属布线对于材料参数的影响。

????????焊盘的可焊性影响焊接质量

焊盘孔可焊性不好，将会产生虚焊缺陷，影响电路中元件的参数，导致多层板元器件和内层线导通不稳定，引起整个电路功能失效。影响电路板可焊性的因素主要有：（1）焊料的成份和被焊料的性质。焊料是焊接化学处理过程中重要的组成部分，其中杂质含量要有一定的分比控制，以防杂质产生的氧化物被助焊剂溶解。（2）焊接温度和金属板表面清洁程度也会影响可焊性。

????????翘曲产生的焊接缺陷

电路板和元器件在焊接过程中产生翘曲，由于应力变形而产生虚焊、短路等缺陷。翘曲往往是由于PCB的上下部分温度不平衡造成的。对大的PCB，由于板自身重量下坠也会产生翘曲。普通的BGA器件距离印刷电路板约0．5mm，如果电路板上器件较大，随着线路板降温后恢复正常形状，焊点将长时间处于应力作用之下，如果器件抬高0．1mm就足以导致虚焊开路。

在PCB产生翘曲的同时，元器件本身也有可能产生翘曲，位于元件中心的焊点被抬离PCB、产生空焊。当只使用焊剂而没有焊膏填补空白时，这种情况经常发生。使用焊膏时，由于形变而使焊膏与焊球连在一起形成短路缺陷。另一个产生短路的原因是回焊过程中元件衬底出现脱层，该缺陷的特征是由于内部膨胀而在器件下面形成一个个气泡，在X射线检测下，可以看到焊接短路往往在器件中部。

?

5、实验板调试

此阶段为实验板试制阶段，主要验证电路板所实现的功能。发现一些问题，然后确定问题产生的原因：属于原理设计、元器件选型、元器件质量、PCB设计、印制板制板、焊接等问题？确定问题属于哪一阶段产生，相应进行更改。

?

6、小批量试制

实验板调试没发现问题，可以进行小批量试制。一些问题可能在单板调试过程中不容易发现，有可能会在小批量试生产中体现出来。

?

?