摘要：电子产品的质量与PCBA的设计与工艺管控息息相关，产品的品质直接影响企业的命运，从PCB布局规划、印刷制板、分切，到贴片焊接、三防涂覆、包装等方面，离不开一套完整的工艺控制规范作为指引。文章从PCBA设计中的工艺要求、生产阶段工艺要求，两方面来进行论述，以确保提升PCBA批量阶段的质量。

关键词：PCB（印刷电路板）、PCBA（电路板组件）、工艺规范、控制

电子产品在日常生活中已相当普及，如数码、家用电器、电动园林工具、智能家居等产品，这类产品的核心部件离不开PCBA（印刷电路板组件），其在设计、生产制造中的可靠、稳定、一致性，将决定该电子产品的品质优劣。因此，针对PCBA制订相应的工艺控制规范意义重大。

笔者从事电子产品的设计及生产工作多年，不同行业的电子产品，考虑到其研发水平、成本控制、生产条件、整机应用环境等，为确保PCBA的可靠性，应制订不同的规范要求;另外，PCBA生产工艺的考核，需贯穿从研发到生产、品质控制的整个流程，并且力求量化、细化，方便相关人员参照执行。本文面向消费类电子产品的PCBA，进行工艺控制规范化方面的探讨，以持续提升PCBA质量，希望对同业者有所启示。

1、 PCB设计的工艺控制要求

PCB的设计主要包括走线、元器件排布、丝印层标识、测试点与功能端口预留等，在保证功能合规性的前提下， 必须保障PCB适宜批量生产，使后续各道加工、装配便于操作，降低故障率，提升生产检测效率等。因此，在PCB设计上要保证工艺的科学性、合理性，达到产品的预期质量，具体有以下几点要求。

1.1PCB布板与机械加工位置的工艺控制要求：

为确保PCB/PCBA在加工、组装过程中避免机械应力损伤，PCB布板与机械加工位置应符合以下要求：

a. PCB布线设计时，确保走线位置离PCB边缘或机械加工孔边缘距离大于3mm，以避免PCB分切或结构配合时造成应力损伤;

b. PCB元器件排布时，确保元器件的外侧，离PCB边缘或机械加工孔边缘距离大于3mm，以避免PCB分切或结构配合时造成应力损伤。

走线与元器件排布是PCB设计中的主要操作步骤，也是后续印刷电路板、PCBA装配过程中容易产生断线、碰件、虚焊等故障的环节;因此，在设计过程中提前引入的加工工艺考量，将会对批量PCB的质量起到事半功倍的效果，重要程度不言而喻。

1.2 PCB丝印层标识内容的工艺控制要求：

为确保PCBA状态的惟一性，以及批量生产加工的准确、可靠、一致，同时考虑到后续PCBA的功能测试、问题分析、质量管控等，在进行PCB设计时，丝印层的标识内容应包含如下：

a. 电子元器件位号标识

b. 正负极性标识

c. 端子、焊盘标识

d. 测试点标识

e. PCB零件代码、版本号、设计日期等标识

要求上述标识信息应做到准确、完整、清晰、与原理图对应关系惟一、排列整齐有序、放置位置易辨识。

1.3 PCB功能测试点、端口预留的工艺控制要求：

为确保PCBA功能的可靠、完整，要求生产、品质管控过程中对PCBA每个功能点应做到应检尽检，因此，PCB设计时预留测试点应符合以下要求：

a. 输入端电源或信号，如AC电源、DC电源、NTC端口等

b. 输出控制端或信号，如电机端接口、IC/MCU关键输出端口等

c. 开关、按键接口等

d. 关键电源，如DC-DC转换电源，IC、MCU供电电源等

e. 程序下载口要求焊接插针，同时预留顶针测试点， 最小直径大于1mm

同时，测试点预留位置需考虑工装夹具容易介入，以提升批量检测的效率、准确性。参照要求：测试点与相邻器件、测试点最小距离应大于1mm

需要注意的是最终焊接状态不确定的焊盘，如焊接导线后的焊盘、焊接后的端子焊盘，因位移较大，不能作为有效测试点使用。

1.4 PCBA端子、插座排布位置以及颜色选择的工艺控制要求：

为确保PCBA在生产装配时的正确、可靠、高效，降低对于操作人员、设备的过度要求，减少品质故障点，对于PCBA上端子、插座的布置应符合以下要求：

a. PCB设计时对于端子、插座的选型，在同一PCB上，为起到防呆效果，避免造成生产操作错误，要求相同规格或型号的端子、插座，应采用不同颜色作区分，对应的公母端子、插座应匹配相同颜色;另外，相近尺寸或PIN数量相近，不易辨识的插座、端子也应符合上述规则;

b. PCB设计时，要求尽可能将端子、插座放置于PCB边缘位置，以方便生产时涂覆三防漆或灌胶，且不易被淹没，避免影响电气性能;

c. 线束端子排布位置及颜色选型参考

由以上可知，在PCB设计阶段，及时导入规范的工艺控制措施与要求，很多隐患可从源头上得到避免或彻底根除，降低后续生产发生问题的概率，从根本上保障了产品的可靠性与质量;此外，伴随产品的发展和客户的需求变化，也迫切要求技术人员加强学习，保持创新动力，引入更先进的设计理念与工艺控制技术，以应对日益多变的市场环境。

2、PCBA生产工艺规范与控制要求：

PCBA批量阶段过硬的品质要求，必然依靠完善的生产工艺流程与具体的控制方法来保证，包括：全面细致的供应与需求信息核实、SMT（表面贴装技术）贴片与人工焊接的工艺控制要求、PCBA的清洁与防护等工艺控制要求，具体见如下论述。

2.1供应方与需求方信息核实规则及要求：

为确保供方按需方要求生产加工PCBA，当供方接收到委托加工需求后，应重点核实以下信息：

a. PCBA零件代码、版本号、设计日期，需与文件相符。

b. BOM中料件品牌、型号、封装形式、数量，需与封样相符。

c. BOM中首选料切换为替代料，应提前与需方确认。

d. BOM中没有明确规定品牌、供应商的料件、辅料，应提前与需方确认。

e. 供方生产工艺文件、质量控制规范，应经过双方确认，方可批量导入。

f. 其它需补充确认事宜。

供方应对需求方所提供的信息、资料、样品等仔细核实，如有不一致应及时沟通、确认，如需求有所变化，要立即做出相应调整，最终双方要以书面的形式明确下来。

2.2SMT贴片焊接的工艺控制要求：

为保障PCBA的焊接质量可靠及一致性，对SMT焊接工艺要求如下：

a. 贴片所使用的焊锡等材料应符合RoHS，PAHS等环保指令要求。

b. 贴片器件参数应与BOM准确无误，无漏焊，无错件。

c. 贴片器件应整齐平整，无歪斜。

d. 焊点应饱满、光亮，无虚焊，无短路。

e. 首样需经检测确认后，方可批量生产。

2.3PCB分切工艺控制及要求：

PCB在批量生产过程中一般采用拼板形式，为方便分板，常在PCB设计时预留邮票孔、V割工艺方式;为保证PCBA生产的品质一致性，同时不影响结构装配，特对PCB分切工艺作如下要求：

a. 分切完成后的PCB结构尺寸，应符合有关PCB二维图纸尺寸;

b. 分切后的PCB公差尺寸，如图纸未明确，公差按±0.2mm控制;

c. 分切后的PCB，应无毛疵、无污垢;

d. 首样经检测确认后，方可批量生产;

2.4手工焊接、补充焊接的工艺控制及要求：

为保障PCBA的焊接质量可靠、稳定，对手工焊接、补充焊接的操作工艺要求如下：

a. 所有补充焊接的导线，须垂直插入焊盘底部，线皮紧贴PCB，焊接完成后的间隙<1mm，焊点高度1.5-2.5mm;

b. 所有补充焊接的端子，须插入焊盘底部，底座紧贴PCB，焊接完成后的间隙<0.2mm，焊接完成后焊点高度1.5-2.5mm;

c. 手工焊接的电子元器件，须保证紧贴PCB表面（有特殊要求的除外），焊接完成后焊点高度1.5-2.5mm;

d. 所有焊点必须保证焊接良好，垂直于焊盘中心，焊点表面光滑圆润，严禁虚焊、短路等不良现象;

e. 首样需经检测确认后，方可批量生产;

2.5PCBA外观清洗工艺控制及要求：

伴随电子行业的快速发展，电子元器件的集成度越来越高，封装向小型化、密集化演变，为防止加工过程中生产的锡渣、污垢、助焊剂等，残留在元器件PIN 脚之间，对PCBA造成短路、阻抗偏移、电信号畸变、腐蚀、氧化、污染等不良影响，同时为了保障PCBA外观清洁，为后续的点胶工艺、三防漆涂覆工艺做好必要准备;因此，引入PCBA的清洗控制工艺势在必行，基本要求如下：

a. 焊接完成后的PCBA采用洗板水清洗，推荐洗板水成份（碳氢化合物90%、活性剂10%），需使用专业PCB清洗毛刷。

b. 超声波水基清洗。

c. 清洗效果判定标准

2.6PCBA点胶工艺控制及要求：

PCBA上经常会使用较大体积的器件，如功率电感、电解电容、蜂鸣器、端子以及需要密封处理的器件，为了保障电子器件的稳定运行，在生产过程中需增加点胶工艺，要求如下：

a. 选择胶类包括硅胶、热熔胶、UV胶，须符合ROHS、PAHS等环保要求。

b. 选择胶类需具备密封绝缘、耐高低温（-40-200℃）、防水防潮、抗震、抗漏电、粘接力强。

c. 所选胶类不得腐蚀电子元器件、不得浸入到器件缝隙中，以及导致器件正常工作的其它影响。

d.  点胶固定元器件效果参考

2.7PCBA三防漆涂覆工艺控制及要求：

为使PCBA表面起到防潮、防霉菌、防腐蚀、防老化、防尘、防盐雾、电绝缘、阻燃、耐高低温冲击等作用，要求在PCBA表面涂覆三防漆，其主要成份为丙烯酸酯、硅酮、聚氨酯等，当PCBA产品受到操作环境不利因素影响时，可以降低或消除电子操作性能衰退状况，延长产品的使用寿命，因此在电子行业引入PCBA三防漆涂覆保护工艺非常必要，工艺控制及要求如下：

a. 所选三防漆需符合ROHS、PAHS等环保要求;

b. 涂覆后湿膜厚度参照范围：100-200um;干膜厚度参照范围：10-50um;

c. 严禁涂覆三防漆的区域，如轻触按键、塑料接插端子座、插针、焊盘、测试点、金属接触点、金属接插端子座;除以上区域，原则上PCBA正反面的区域都应覆盖;

d. 涂覆效果要求透明、光亮、厚度均匀、附着力强、无气泡、无干裂、无起翘等;

e.  三防漆涂覆效果参考

2.8 PCBA包装工艺控制及要求：

为保障PCBA在运输、周转、仓储过程中的安全、可靠，避免ESD、震动、温度及湿度等可能的损坏，包装工艺的控制与要求必不可少，根据具体的操作环境，工艺控制与要求如下：

a. 防静电要求：通常电子料件易受静电损坏，因此，包装时必须满足防静电要求，如采用专业防静电包装自封袋、防静电物料周转箱以及含有防静电剂的PE袋等;

b. 防潮要求： PCBA理想储存温度23±3℃，湿度55±10%RH，因此，要求PCBA采用真空袋包装、恒温恒湿储存，并注意添加干燥剂包;

c. 防震、防挤压要求：将每块 PCBA单独包装后，垂直放入包装箱，叠加不超过两层，确保其在周转、运输过程中不发生摇晃、摩擦、倾倒碰撞、挤压、变形等不利影响。

由上述各工序操作控制要求可见，在PCBA批量生产阶段，完善的PCBA生产工艺与考核指标将决定产品的品质可控性，因此，从发起生产需求到包装完成的整个流程，每一个环节都需引入规范的、可量化的操作要求，以及形象化的质量优劣参照标准，使品质目标的达成与生产工艺紧密结合起来。同时在生产制造的每个环节，品质也要严格监督工艺方案的执行，保证各项工艺控制要求正确落地，科学严谨地将每道工序管控起来，量化考核指标，形成闭环，最终确保产品的质量达到预期目标。

3、结语

综上所述，为保障批量阶段电子产品的质量可靠、稳定，完善的PCBA设计与工艺规范，将涉及开发到生产的各个环节，切实制订并导入相应的规范，必将为产品设计、品控、生产、物流包装等技术人员，提供“有章可循、有法可依”的理论依据;其意义，无论对于技术人员的快速成长、工作效率的提升，还是推动企业走向管理规范化、产品规模化、积聚综合实力，都将带来不可估量的现实意义。另外，伴随电子行业的迅速发展，有关PCBA的设计与工艺水平的提升，将是一项长期的研究课题，希望更多的同业者群策群力，携手为此做出自己的贡献。

参考文献：

[1]辜小兵，PCB 设计与制作 高等教育出版社

[2]田广锟 等编著，高速电路PCB设计与EMC技术分析 电子工业出版社

[3]林伟成，如何对电路板进行正确的超声波清洗 电子工艺技术 200503

作者简介：黄其庆 （1980—）男，电子工程师，设计研究方向为电动工具、园林工具、智能产品相关的锂电池管理、电机控制、PCBA工艺控制规范等。