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第11章 PCB的可制造性与可测试性
11
．1 PCB的可制造性
11
．1．1 PCB可制造性设计概述
可制造性设计也称为 DFM （ Design For Manufacture ），是一种全新的 PCB 设计方法
1
）
PCB
自身的可制造性，即
PCB
的设计要符合
PCB
现有的生产规范，如果不符合现有的生产工艺，电路板就无法顺利生产。
2
）
PCB
与元器件结合成电子产品的可制造性，即设计并生产出的
PCB
要能方便地与其他电子元件连接在一起，组合成真实的产品。
本节将对不同生产工艺下
PCB
的可制造性进行详细介绍。
11
．1．2 PCB生产工艺与设计
生产工艺、封装形式与PCB
的可制造性设计有着密切关系，了解企业自身的生产能力也是可制造性设计所必需的。
1、
贴装工艺（SMT）和PCB设计的关系
所谓表面贴装工艺技术，指的是有关如何将基板、元器件通过有效工艺材料和工艺组装起来，并确保有良好寿命的一门技术。
下面介绍一下常见的表面贴装工艺。
（
1
）锡膏丝印工艺
（
2
）点锡膏工艺
（
3
）黏胶应用
（
6
）回流焊接工艺
2
、PCB设计与IC芯片封装
封装形式就是指
IC
芯片的外壳。
（
1
）双列直插封装（
DIP
）
（
2
）小尺寸封装（
SOP
）塑料四边引出扁平封装（
PQFP
）
（
3
）球栅阵列（
BGA
）封装
球栅阵列（ Ball Grid Array Package ， BGA ）封装
要正确和有效地进行以上工作，必须具备良好的设备工程学和
SMT
工艺知识。
11
．1．3 PCB的可制造性设计规范
不同的
PCB
制造工艺对
PCB
的可制造性设计具有不同的要求，通常可分为通孔插装元器件的可制造性和表面贴装元器件的可制造性两类。
1
、通孔插装元器件的可制造性设计规范
目前通孔插装技术（
Through Hole Technology
，
THT
）仍在使用当中，在这种技术中采用可制造性设计可以大大地提高通孔插装制造的效率和可靠性。
（
1
）排版与布局的原则
（
2
）元件的定位与安放的原则
（
3
）机器插装的原则
（
4
）导线与连接器的原则
11
．1．4 PCB设计的检查
当
PCB
的布线设计完成后，检查的项目很多，主要可分为以下
4
个方面来检查。
1
．线的检查
2
．孔和焊盘的检查
3
．元器件的检查
4
．PCB的检查
11
．1．5 PCBDFM分析与优化工具CAM350简介
多年的实践已经证明，
PCB
的设计工程师需要清楚地了解有关制造加工方面的需求、限制以及在
PCB
设计阶段或之后的处理过程。
1
．CAM350的功能
（
1
）可制造性设计（
Designing For Fabrication
）
使用 DFF Audit ，能够确保设计中不会含任何制造规则方面的冲突（ Manufacturing Rule Violations ）。
（
2
）设计规则检查（
Design Rule Checking
）
CAM350 还具有检测各类型空间距离冲突的功能。
（
3
）数据输入和输出
2
．CAM350分析和优化的工具
（
1
）
Direct CAD
技术
（
2
）反向工程（
Reverse Engineering
）
（
4
）复合到层（
Composite-to-Layer
）
（
5
）自动化（
Automation
）和脚本（
Scripting
）
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11
．2 PCB的可测试性
11
．2．1 PCB的可测试性概述
可测试性的概念诞生于航空电子领域。
1
．可测试性的内涵
在可测试性大纲中，可测试性被定义为产品能及时准确地确定其状态（可工作、不可工作或者性能下降），隔离其内部故障的设计特性。
（1）
可测试性是产品本身的一种设计特性
（2）
可测试性技术的最终目标是要提高产品质量和可靠性，降低其全寿命周期费用 降低产品成本、提高产品质量，是工业界永恒的主题。
2
．产品可测试性设计的必要性
过去，若某一产品在上一测试点不能测试，那么这个问题就被简单地推移到下一个测试点上去。如果产品缺陷在生产测试中不能发现，则此缺陷的识别与诊断也会简单地被推移到功能和系统测试中去。
3
．PCB的可测试性设计
通常，电路板测试点的设定至关重要，因为如果产品缺陷在生产测试阶段不能被发现，则此缺陷通过功能和系统的测试来发掘，而这样会造成测试成本高很多，因此研制出的
PCB
的缺陷应可能早地被发现，因此，在电路原理设计的同时必须进行良好的可测试性设计。
4
、PCB可测试性的条件
影响
PCB
可测试性的因素很多，其中最主要的是取决于电气方面的基本规则与机械方面的基本规则。
11
．2．2 PCB的测试策略
1
．影响PCB测试策略的参数
在制定测试策略之前，设计者首先必须对影响
PCB
测试策略的参数理解透彻。
2
．PCB的测试方法
（
1
）手工视觉测试
（
2
）自动光学检查（
Automated Optical Inspection
，
AOI
）
（
3
）功能测试（
Functional Test
）
（
4
）飞针测试机（
Flying-Probe Tester
）
（
5
）制造缺陷分析仪（
Manufacturing Defect Analyzer
，
MDA
）
3
．
PCB
的测试方法与缺陷覆盖
不同的测试方法有着不同的缺陷覆盖范围，因此在制定测试策略之前要理解现有的各种测试方法的缺陷覆盖范围，对各种测试仪器设备的性能特点时行详细的了解，只有这样才能制定出最适合的测试策略。
11
．2．3 PCB可测试性设计技术要概述
在电路的逻辑设计完成后，通常是以手工的方式来加入可测试性（
Testability
）设计。
1
．PCB可测试性的关键技术
PCB
可测试性的关键技术包括：可测试性的度量、可测试性机制的设计与优化和测试信息的处理与故障诊断。
2
．PCB可测试性技术的发展
（
1
）特定目标可测试性设计技术
（
2
）基于扫描设计的结构化设计
（
3
）基于边界扫描机制的标准化设计
11
．2．4 几种可测试性设计技术
1
．Ad-hoc测试技术
Ad-hoc
测试法的优点是直接有效，可以尽可能地减少额外的面积消耗，不会对原始电路
2
．扫描技术
3
．内建自测技术（BIST）
图 11-4 内建自测技术的基本架构
它的优点是能进行高速测试，实现动态的功能自测试；其缺点是伪随机测试图形和多输入移位寄存器功能太过专一。
4
．几种可测试性技术的比较
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