硬件原理图可生产性设计

1. 可生产性设计选用的器件必须满足公司生产工艺要求

现在康讯的表贴器件最小能够做到0402封装，则器件封装小于0402的则不能选择，否则康讯无法生产；QFP器件引线中心距不得小于0.4mm，BGA器件的点距不得小于0.5mm，器件重量不能超过25g，尺寸不得大于55x55mm。否则康讯无法加工生产。对于一般的数字单板，推荐选用0603封装的器件。

静电放电（ESD）对电子元器件可能产生很大的损害。当选用器件时，应充分考虑康讯生产线静电等级，尽量选用防静电等级高的器件。

双面贴焊的单板，在选择器件时尽量使用贴片器件，减少插装器件的数量，尽量采用双面回流工艺，避免为插装器件焊接带来不便。双面回流工艺的单板，一般对其B面（放置小器件面）先进行回流焊接，然后反过来对A面进行装配焊接。在A面焊接时B面器件的焊剂同时熔化，靠表面张力粘附器件。为了焊接时不掉片，在B面不要放置尺寸大于12x10x5mm且引脚数小于8个的器件（数据来自于05年新员工培训教材可生产性部分）。一般认为，B面的器件应满足单位面积上所承受的重量不超过一定的值方可保证加工质量：对于BGA封装的器件，每平方毫米上不得超过0.13克，对于QFP封装，每平方毫米上不得超过0.3克。在PCB布局时，请咨询公司工艺技术人员保证单板的可加工性

静电敏感器件慎用，如果采用要加防静电保护措施

明确生产组装现场的ESD控制水平，并由此提出器件ESD等级要求，作为选型及ESD防护设计的依据。射频器件ESD特敏感，一般必须专线生产。

随着技术的发展，高密度集成电路已成为电子工业中不可缺少的器件。这种器件具有线间距短、线细、集成度高，运算速度快，低功率、低耐压和输入阻抗高的特点，因而导致这类器件对静电越来越敏感，称之为静电敏感（ESDS）器件。静电放电（ESD）的能量，对传统的电子元件的影响甚微，人们不易觉察，但是这些高密度集成电路元件中，不论是MOS器件，还是双极型器件都可能因静电电场和静电放电电流引起失效，或者造成难以被人们发现的"软击穿"现象，给单板或系统留下潜在的隐患，直接影响着电子产品的质量，寿命，可靠性和经济性。下面简单地谈谈我们在设计中对静电敏感元件应该如何处理。

在器件和产品的设计中，应充分体现静电防护的思想，在器件内部设置静电防护元件(ESD)，尽量使用对静电不敏感的器件以及对所使用的静电放电敏感(ESDS)器件提供适当的输入保护，使其更合理地避免ESD的伤害。MOS工艺是集成电路制造的主导技术, 以金属－氧化物－半导体场效应管为基本构造元件。由于MOS器件中场效应管的栅、源极之间是一层亚微米级的绝缘栅氧化层，故其输入阻抗通常大于1000M? ，并且具有5pF左右的输入电容，极易受到静电的损害。因此，在MOS器件的输入级中均设置了电阻-二极管防护网络，串联电阻能够限制尖峰电流, 二极管则能限制瞬间的尖峰电压。器件内常见的防护元件还有：电容、双极晶体管、可控硅整流器（SCR）等。ESD发生时，它们在受保护器件之前迅速作出反应，将ESD的能量吸收、释放，使被保护器件所受冲击大为降低。正常情况下，防护元件在其一次崩溃(First Breakdown)区内工作，不会受到ESD损伤，一旦外加电压或电流过量(Overstress)，进入二次崩溃(Secondary Breakdown)区的防护元件将受到不可逆转的损害，失去对器件的保护作用。整机产品设计时，可在ESDS器件最易受损的管脚处（例如Vcc和I/O管脚），根据被保护电路的电特性、可用的电路板空间决定加入抑制电路或隔离电路，例如TVS器件、光耦等。

硬件研发人员应该了解静电放电的三种模型：人体模型，器件放电模型，机器模型，并注意避免ESD对器件的伤害。

静电敏感器件在保存、运输等过程中，必须采用恰当的措施进行保护，采用防静电袋保存。

此外,生产环境的防静电设计也是ESD控制的关键所在。公司已经专门建立一条射频生产线，具有较高的静电防护水平。

下面的表格为公司对静电敏感度等级的说明，资料来源于《Q/ZX 12.209-2005无铅元器件认证技术要求》。

HSDS静电敏感等级说明

特(I)级	0～500V
特(II)级	500～1000V
I级	1000～2000V
II级	2000～4000V
III级	4000～8000V
无	＞ 8000V

对于防静电要求过于严格的器件,即静电门限电压在100V以下, 一般建议不选用，特殊情况，务必通知中兴通讯相关部门，采取特殊的防静电措施。

下表来自于《Q/ZX07.219-2005元器件应用工艺技术要求》附录1，该附录为参考性附录，供参考，不作为规范。具体情况以元器件手册说明为准。

器件类型	静电敏感度（单位：V）	级别和静电敏感度范围
MOSFET	100～200	1级
JFET	140～1000	1级
CaAsFET	100～300	1级
CMOS	250～2000	1级
HMOS	50～500	1级
E/D MOS	200～1000	1级
VMOS	30～1800	1级
PROM	100	1级
EP-ROM	100～500	1级
SCHOTTKY DIODES	300～2500	1级/2级*
SAW	150～500	1级
OPAMP	190～2500	1级/2级*
N-MOS	60～500	1级
ECL电路	300～2500	1级/2级*
SCL（可控硅）	680～1000	1级
ECL	500～2000	1级
S-TTL	300～2500	1级/2级*
DTL	380～7000	1级/2级/3级*
石英及压电晶体	＜10000	3级
注：*为多种可能，具体静电敏感程度，要由厂家给出。

光学定位点（MARK点）的放置（来源于参考文献《Q/ZX 04.104.2-2002 电路原理图设计规范——基于CADENCE平台的设计要求》。）

贴片机需要为了在PCB文件中能够输出光学定位点的坐标，应根据BGA、TQFP等封装器件个数，在原理图的末页放适量的mark（光学定位点）符号。

mark符号个数的估算如下：

    mark个数 = K + 2*（管脚中心距≤0.5 mm（20 mil）的QFP个数 + 中心距≤0.8 mm（31 mil）的BGA个数器件）

其中： 单面贴装器件时，K取3；

       双面贴装器件时，K取6

尽量采用贴装器件，双面回流工艺。尽量不使用插装器件。

采用表面贴装器件生产，能够使得单板生产的自动化程度提高，提高生产效率。

插装元件来料封装与PCB焊接孔尺寸一般都是不一致的，比如说常见的分立插件电阻、二极管，其来料都是编带，两引脚在同一水平线上，如果要插装在印制电路板上，必须对引脚进行弯脚成型（立式或卧式），所以就很直接的得出它的生产工艺流程：

元件成型－－插件－－波峰焊－－检验或元件成型－－手工焊接－－检验

而SMD料，因来料与PCB焊盘封装一致，直接贴装焊接即可，其生产工艺流程为：

贴片－－回流焊－－检验或手工焊接－－检验

从以上生产工艺流程可以看出，分立插装元件焊接要比贴片元件多一道成型工序，增加了生产工艺流程和单板生产周期（也就意味着增加了人力、物力、财力等成本）；

另外，因分立元件目前每个元器件厂家做的标准都不一样，就算同一个代码下的物料可能有的厂家做的元器件引脚长或粗，有的引脚短或细，有的厂家封装体积大，有的封装体积小，给材料选型、生产工艺过程带来比较多的麻烦。

如果采用少量插装元器件，单板这部分需要进行人工焊接。如果插装器件较多，人工焊接效率较低。当插装器件较多时，将采用波峰焊接工艺。波峰焊接工艺对单板B面元器件的封装、摆放都提出了要求，例如不能摆放排阻、四周出引脚、BGA封装、管脚间距小的器件，器件摆放方向必须一致等。

下面是回流加波峰与双面回流的优缺点，供大家参考。

举一块双面都有SMD、A面有分立插装元件的单板为例，其生产工艺流程如下：

回流加波峰：A面贴片－回流焊接－B面点胶－回流固化－插件－波峰－检验

双面回流：  B面贴片－回流焊接－A面贴片－回流焊接－手工焊接分立插装元件－检验

回流加波峰的优点：

1. 可针对分立插装元件较多的单板一次性完成焊接工作，效率较高；

缺点：

1. 单板上部分器件三次受热冲击，对器件性能、寿命有较大影响，特别是A面的IC；
2. 波峰焊焊点不合格PPM值要比回流焊的PPM值要高很多，波峰焊接后的焊点问题比较多；
3. 如果插装元件不多的话，增加了一道插件工序，增加了生产工艺流程和单板生产周期；
4. B面点胶使用了实现器件与PCB板机械连接的辅助材料胶水，增加了制造成本。

双面回流焊的优点：

1. 因先生产B面，A面的IC只受一次热冲击，对器件性能、寿命降低了损坏的几率；
2. 回流焊焊点不合格PPM值较低，焊接合格率高；
3. 没有插件工序，对焊点较少的PCBA制造提高了生产效率，间接缩短了合同交货周期；
4. 辅助材料成本较低，不会增加额外成本。

缺点：

1. 分立插装元件较多的PCBA制造，手工焊接的效率比一次性波峰焊效率低，容易造成员工操作疲劳。

由上面的对比可以看出，采用SMD元件，尽量不使用插件，会提高生产效率和可靠性，我部门推荐这样设计。

    除非信号完整性特殊要求，背板上一般不应放置串阻等器件；背板尽量采用压接连接器，避免焊接连接器

大量压接器件加工过程中容易使单板变形，对器件造成损伤。并且压接模具如果在加工过程中压到器件，可能会导致器件损坏。所以除非信号完整性等特殊要求，背板上不应放置串阻等器件。

背板厚度很厚，加工不便，所以背板上的插装、表面贴装连接器经常需要手工焊接，为了提高效率，背板尽量采用压接连接器，避免焊接连接器。

潮敏器件

潮湿敏感器件在生产中必须要注意，在保存、生产中注意遵循相应的规范。

潮湿敏感等级	拆封后存放条件	拆封后存放期限
1	≤30℃/85%RH	无限制
2	≤30℃/60%RH	一年
2a	≤30℃/60%RH	4周
3	≤30℃/60%RH	168小时
4	≤30℃/60%RH	72小时
5	≤30℃/60%RH	48小时
5a	≤30℃/60%RH	24小时
6	≤30℃/60%RH	标签时间（6小时）

潮敏器件应该保存在干燥箱中或者密封袋内。开包后应在规定时间内焊接完成。如果拆包时间超过规定时间，在生产之前，应对潮敏器件进行干燥处理。否则在焊接过程中温度迅速上升，封装中吸收的水分迅速气化膨胀，就会导致器件内部裂纹、剥离等“爆米花”效应，导致器件损坏。

有铅工艺和无铅工艺

2003年2月13日，欧盟发布了 WEEE《关于报废电子电气设备指令》(2002/96/EC) 、RoHS《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》（2002/95/EC）两项指令。在两项指令中，限制铅和一些有害化学物质的使用。

至本文撰写时，我司目前已经开始无铅化生产的研究。对于高锡无铅焊料，存在低温相变、晶须生长等问题。这些问题因为专业不同，对于硬件开发人员影响并不是很大。而对于生产来说，Sn-Ag-Cu焊料的熔点为217度，较Sn-Pb焊料的183度高34度，对器件提出了更高的要求。所以，一般不能够使用无铅焊料焊接有铅元器件。

实际上现在很多采用有铅、无铅器件，用有铅焊膏混合使用的情况和试验也在进行。对于无铅的BGA和CSP封装的器件，不得使用有铅焊料进行焊接。即如果采用无铅的BGA、CSP封装的器件，则必须采用相应的焊料，这是其他器件不能采用有铅工艺器件以保证生产中的可靠性。

我们不推荐一起混合使用有铅和无铅器件