【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第82页

据应该用于建立导通孔和连接盘、线条、间距等要求。当试样被用于建立工艺控制参数时，它们应当持续使用可反映出此工艺的单一孔尺寸或连接盘构造。工艺特性和电路板总特性应该互相匹配。 IPC-2221 提供了用于评估这些电路板和组件特性的优良附连板。它们包括： • 孔可焊性 • 防焊掩蔽…

数字印制板组件的在线测试会涉及到被称为反

向驱动的工艺（见IPC-T-50）。反向驱动也可导

致器件振荡，并且测试设备可能会因驱动不足

而使装置处于非饱和状态。反向驱动仅可在时

间受控的条件进行，否则，器件结点（具有过

度驱动输出）会出现过热现象。

设计印制板和印制板组件时，在线可测试性方

面需要关注的两点是，在线测试夹具

的兼容性

以及电气设计的考量。

6.5.4.3 功能测试问题在设计印制板组件时会

出现一些与功能可测试性的相关问题。使用测

试连接器、同步和初始化问题、长计数器链、

自诊断功能和物理测试是在之后几个章节中会

详细讨论到的问题，但这并非意味着本文是研

究可测试性的教程，本文仅是提供如何解决常见

功能测试问题的思路。敷形涂覆板或

者大部分

SMT板和混装板的故障隔离是非常困难的，因

为板子上缺少电路接入点。如果重要信号可引

出至测试连接器或者印制板上信号可探测的区

域（测试点），则故障隔离会得到大幅改善。这

会使探测、隔离和纠错的成本降低。也可设计

一个电路，使得测试连接器可以用来激励电路

（如将测试连接器作为数据总线）或

者屏蔽印

制板组件的功能（如屏蔽自激振荡器并通过测

试连接器加入单步运行功能）。

6.6 其它可制造性设计问题布线形成过程应该

包括对布线细节进行正式的设计评估，这些评估

由公司内部尽可能多的相关部门如制造、组装

和测试参加。由受影响代表部门批准的布线方

案可确保设计中已考虑了与生产相关的因素，

互连结构设计是否成功取决于许多互相影响的

因素。从终端产品使用立场来说，应该考虑以

下常见参数对于设计的影响。其它可制造性设

计问题包括：

• 设备环境条件，如环境温度、元器件所产生的

热量、通风、冲击和振动

• 如果是可维护和可修理组件，必须考虑元器

件/电路密度、电路板/敷形涂敷材料的选择和

元器件安装的可达性

• 可能会影响到安装孔大小和位置、连接器位

置、引线伸出限制、元件放置、支架

和其它硬

件放置的安装界面

• 可能会影响元器件放置、布线、连接器触点分

配的测试／故障定位要求

• 工艺余量如蚀刻因素补偿，用于线条宽度、间

距、连接盘制造等的

• 制造限制例如最小蚀刻外形、最小镀层厚度、

印制板形状和尺寸等

• 涂层和标记要求

• 所使用的组装技术，如表面贴装

• 通孔和混合技术

• 印制板性能级别

• 材料选择

• 基于制造设备限制条件的印制板组件可生产性

•弯

曲性要求

• 电气/电子

• 性能要求

• ESD敏感性考量

6.6.1 在制板／拼托板设计印制板拼联和拼

托板对于测试和组装是一个标准的工艺。在制

板制造需要基准系统，同样在制板中每个单板

或拼托板都需要各自的基准系统。为了减少产

生公差累积，将各单板基准与在制板基准关联

是很重要的。（见图6-31）

大部分组装厂都想要用拼托板的形式进行组

装，如图6-31所示。这些拼托板板厂商会在一张

标准在制板上将它们定位，在制板通常为460×

610mm。鼓励设计人员与制造供应商合作以优

化物料流动、拼托板／单板各自的分离方式以

及如何进行测试。

6.6.2 中间制程/最终产品测试附连板附连板

在业界已使用多年，旨在评估在制产品。这些

测试附连板能代表印制板或组件的特征，它们

被整合到在制板板边为印制板厂商使用或整合

到拼托板板边供组装厂商使用

。大部分PCB制

造商和组装厂都有自己的控制工艺。然而通过

各种物理评估方法测试附连板，对于弄清楚生

产该部件的工艺和方法是否处于满足要求所必

要的受控状态是有价值的。这种理念对于BGA

来说是必要的，因为组装后人们无法看见连接

盘或者焊点。测试附连板或试样应该反映了具

体电路板或在制板的特性。由在制板导出的数

2013年1月 IPC-7095C-C

据应该用于建立导通孔和连接盘、线条、间距

等要求。当试样被用于建立工艺控制参数时，

它们应当持续使用可反映出此工艺的单一孔尺

寸或连接盘构造。工艺特性和电路板总特性应

该互相匹配。

IPC-2221提供了用于评估这些电路板和组件特

性的优良附连板。它们包括：

• 孔可焊性

• 防焊掩蔽

• 热应力电镀

• 厚度和连接强度

• 镀层附着

力

• 表面可焊性

• 阻焊膜

• 表面贴装可焊性

• 表面粘接强度

• 表面绝缘电阻

• 湿度和绝缘阻抗

• 定位

• 互连电阻

图6-32展示了焊球连接完成之后，常用来评估焊

板清洁度的替代附连板。这些用在电路板的梳

型图形是为了弄清楚助焊剂或助焊剂残留会不

会损害产品的电气性能。

6.7 散热管理散热管理的主要目的是为确保所

有电路元器件特别是

BGA，被维持在其功能以

及最大可允许极限之内。功能温度极限规定了

允许电子电路正常运行的环境温度或元器件封

装温度的范围。

IPC-7095c-6-31-cn

图6-31 板拼联

X.XX

X.XXX

X.XX

X.XXX

基准

DATUM

X.XXX

X.XX

8排版拼联

拼板工具孔（3处）

独立板工具孔（每板3处）

IPC-7095C-C 2013年1月

必须了解印制板组件要采用的冷却技术以确保

印制板组件的合理设计。对于商业用途，通常

使用直接风冷系统（即：冷却空气与印制板组

件接触）。

对于使用环境较为恶劣的情况，需要使用其它

冷却系统来对印制板组件进行冷却。对于此应

用，组件会被安装至由空气或液体冷却的结构

中，印制板元器件会通过表面热交换，通过热

传导实现冷却

。这些设计必须要在印制板组件

上使用合适的金属散热片。正确的元器件安装

和粘接也是需要的。为了确保设计完善，需要

提供热消散图以帮助分析和为印制板组件进行

散热设计。

电子设备内部散热有三种基本热传递方式的交

互作用：热传导、热对流和热辐射。这些热传

递方式，会且通常会同时作用。因此，任何散

热管理方法应该尝试让它们之间的

自然交互作

用达到最大化。

6.7.1 传导所有材料或多或少都会发生传导。

通过材料传导的热量与材料的热导率K、传导路

径的横截面积和材料间的温差成正比。热传导

与路径长度和材料厚度成反比（见表6-11）。

6.7.2 辐射热辐射是通过电磁辐射进行的热

传递，主要是红外线（IR）波长。它是真空隔

离环境物体进行热传递的唯一方法，如宇宙

环

境。

由辐射进行的热传递是热源物体表面辐射系

数、其有效表面积和物体间绝对温度四次方之

差的函数。

辐射系数是指由材料向外辐射的能量与在相同

温度下由辐射系数为1的黑体向外所辐射能量的

比值。物体的光学颜色与其是“热黑体”关系

不大。无论是黑色、红色还是蓝色，阳极处理

铝板的辐射系数不会发生改变。

但是，表面处

理是很重要的。无光泽或暗淡表面会比明亮或

有光泽表面更易进行热辐射（见表6-12）。

6.7.3 对流对流的热传递模式最为复杂。它

涉及到流体的分子运动，通常为空气。

由物体至流体对流引起的热流动速率是物体表

面积、温差、流体速度和流体某些性质的函数。

任何流体和较热表面接触会减小流体密度并导

致其上升，由这种现象引发的循环被称为

“自

由”或“自然”对流。空气流动可以通过这种

方式或某些外在的人工设备引发，比如风扇或

鼓风机。强制对流所进行的热传递可比自发对

流的效率高十倍。

6.7.4 散热界⾯材料 BGA安装散热片是当前对

BGA封装内部硅芯片器件进行冷却的最常见技

术。这些散热片所需要的散热界面材料安放于

散热片和BGA之间，以使热量能从封装上表面

传导至散热片底

表面。

IPC-7095c-6-32

图6-32 梳状图形⽰例

2013年1月 IPC-7095C-C