隨著電子產(chǎn)品日益復(fù)雜化和小型化，對(duì)PCBA（印刷電路板組裝）的可靠性提出了更高的要求。從多層PCB結(jié)構(gòu)到高精密封裝如BGA（球柵陣列），設(shè)計(jì)的每個(gè)細(xì)節(jié)都可能影響組裝的成功率和長(zhǎng)期性能。

深圳宏力捷電子是專(zhuān)業(yè)PCB設(shè)計(jì)公司，可承接多層、高精密/BGA封裝以及盲孔/埋孔的PCB設(shè)計(jì)畫(huà)板服務(wù)，客戶(hù)只需提供原理圖，我們可完成電路板布局、建立BOM表、搜尋供應(yīng)商及購(gòu)料、樣品制作等服務(wù)。

當(dāng)前PCB設(shè)計(jì)中存在的可靠性問(wèn)題

在PCBA設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常遇到以下常見(jiàn)可靠性問(wèn)題：

1. 熱量管理不足：未能有效規(guī)劃熱通道，導(dǎo)致局部過(guò)熱，影響焊接質(zhì)量和電子元件壽命。

2. 信號(hào)完整性問(wèn)題：高速信號(hào)路徑設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致信號(hào)干擾和傳輸損失。

3. 電源完整性不足：不穩(wěn)定的電源分布會(huì)引起電壓波動(dòng)，影響電路穩(wěn)定性。

4. BGA封裝焊接困難：BGA的高密度引腳布局在設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)易引發(fā)焊接缺陷，如橋接或空洞。

5. 盲孔/埋孔設(shè)計(jì)不合理：在多層PCB中，盲孔和埋孔如果未正確設(shè)計(jì)，可能導(dǎo)致信號(hào)層間的不可靠連接和生產(chǎn)復(fù)雜性。

解決方法與設(shè)計(jì)改進(jìn)

要提升PCBA組裝的可靠性，以下設(shè)計(jì)改進(jìn)和策略至關(guān)重要：

1. 合理規(guī)劃電路板布局

- 電源和地平面分離：確保電源和地平面層次設(shè)計(jì)，避免電磁干擾，增強(qiáng)電源完整性。

- 優(yōu)化熱管理：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用熱過(guò)孔和銅填充，以有效分散熱量。對(duì)于高功率器件，建議使用熱導(dǎo)材料和熱槽設(shè)計(jì)。

- 布線(xiàn)原則：高速信號(hào)線(xiàn)應(yīng)盡量縮短，保持平行路徑之間的距離，以減少串?dāng)_。同時(shí)采用“差分信號(hào)對(duì)”布線(xiàn)以提高抗干擾性。

2. 針對(duì)BGA封裝的設(shè)計(jì)方法

- 焊盤(pán)設(shè)計(jì)：BGA焊盤(pán)需精確設(shè)計(jì)，避免焊接中橋接問(wèn)題。建議使用非阻焊掩膜下沉設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)焊點(diǎn)強(qiáng)度。

- 逃生布線(xiàn)：設(shè)計(jì)BGA逃生路徑時(shí)需采用階梯式扇出方案，減少電路擁擠，保證信號(hào)完整性。

- X射線(xiàn)檢測(cè)：在制造過(guò)程中，使用X射線(xiàn)檢測(cè)BGA焊點(diǎn)，確保焊接質(zhì)量無(wú)缺陷。

3. 盲孔/埋孔的設(shè)計(jì)與布局

- 分層設(shè)計(jì)：在多層PCB中，盲孔和埋孔需根據(jù)層數(shù)合理分布，以減少跨層信號(hào)傳輸問(wèn)題。

- 減小生產(chǎn)誤差：確保盲孔和埋孔的孔徑和深徑比在工藝標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以提高生產(chǎn)一致性和板材穩(wěn)定性。

- 信號(hào)傳輸路徑優(yōu)化：通過(guò)使用短路徑和屏蔽層設(shè)計(jì)來(lái)減少傳輸損耗，提高信號(hào)質(zhì)量。

PCB設(shè)計(jì)中的流程優(yōu)化

為了確保PCBA組裝的高可靠性，還需優(yōu)化設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全流程：

1. 建立完善的BOM表和元件篩選

- BOM表的完整性：確保BOM表信息詳盡，包括元件型號(hào)、封裝規(guī)格和電氣參數(shù)，以減少采購(gòu)和組裝環(huán)節(jié)的誤差。

- 可靠供應(yīng)商選擇：使用合格供應(yīng)商篩選系統(tǒng)，確保元件來(lái)源穩(wěn)定且符合規(guī)格。

2. 材料購(gòu)料與質(zhì)量監(jiān)控

- 統(tǒng)一購(gòu)料：與可靠供應(yīng)商合作，統(tǒng)一批量購(gòu)料，減少批次差異。

- 質(zhì)量檢測(cè)：購(gòu)料后進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，確保元件在裝配前符合性能要求。

案例分析

某客戶(hù)在進(jìn)行高密度BGA和盲孔設(shè)計(jì)時(shí)遇到了焊接良率低的問(wèn)題。通過(guò)重新優(yōu)化PCB布局、改善熱管理和調(diào)整BGA焊盤(pán)設(shè)計(jì)，最終成功提高了整體組裝可靠性，焊接良率由原先的85%提升至97%以上。這顯示出合理的設(shè)計(jì)和布局對(duì)PCBA可靠性的顯著提升。

總結(jié)

通過(guò)優(yōu)化電路板布局、特別處理高精密封裝及復(fù)雜的盲孔/埋孔設(shè)計(jì)，并合理管理從BOM到購(gòu)料的供應(yīng)鏈，可以顯著提升PCBA組裝的可靠性。我們公司的一站式PCB設(shè)計(jì)打樣服務(wù)結(jié)合了豐富的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，可為客戶(hù)提供高可靠性、定制化的PCBA解決方案。