隨著電子產品日益復雜化和小型化，對PCBA（印刷電路板組裝）的可靠性提出了更高的要求。從多層PCB結構到高精密封裝如BGA（球柵陣列），設計的每個細節都可能影響組裝的成功率和長期性能。

深圳宏力捷電子是專業PCB設計公司，可承接多層、高精密/BGA封裝以及盲孔/埋孔的PCB設計畫板服務，客戶只需提供原理圖，我們可完成電路板布局、建立BOM表、搜尋供應商及購料、樣品制作等服務。

當前PCB設計中存在的可靠性問題

在PCBA設計和生產過程中，經常遇到以下常見可靠性問題：

1. 熱量管理不足：未能有效規劃熱通道，導致局部過熱，影響焊接質量和電子元件壽命。

2. 信號完整性問題：高速信號路徑設計不合理，導致信號干擾和傳輸損失。

3. 電源完整性不足：不穩定的電源分布會引起電壓波動，影響電路穩定性。

4. BGA封裝焊接困難：BGA的高密度引腳布局在設計不當時易引發焊接缺陷，如橋接或空洞。

5. 盲孔/埋孔設計不合理：在多層PCB中，盲孔和埋孔如果未正確設計，可能導致信號層間的不可靠連接和生產復雜性。

解決方法與設計改進

要提升PCBA組裝的可靠性，以下設計改進和策略至關重要：

1. 合理規劃電路板布局

- 電源和地平面分離：確保電源和地平面層次設計，避免電磁干擾，增強電源完整性。

- 優化熱管理：設計時應使用熱過孔和銅填充，以有效分散熱量。對于高功率器件，建議使用熱導材料和熱槽設計。

- 布線原則：高速信號線應盡量縮短，保持平行路徑之間的距離，以減少串擾。同時采用“差分信號對”布線以提高抗干擾性。

2. 針對BGA封裝的設計方法

- 焊盤設計：BGA焊盤需精確設計，避免焊接中橋接問題。建議使用非阻焊掩膜下沉設計，以增強焊點強度。

- 逃生布線：設計BGA逃生路徑時需采用階梯式扇出方案，減少電路擁擠，保證信號完整性。

- X射線檢測：在制造過程中，使用X射線檢測BGA焊點，確保焊接質量無缺陷。

3. 盲孔/埋孔的設計與布局

- 分層設計：在多層PCB中，盲孔和埋孔需根據層數合理分布，以減少跨層信號傳輸問題。

- 減小生產誤差：確保盲孔和埋孔的孔徑和深徑比在工藝標準范圍內，以提高生產一致性和板材穩定性。

- 信號傳輸路徑優化：通過使用短路徑和屏蔽層設計來減少傳輸損耗，提高信號質量。

PCB設計中的流程優化

為了確保PCBA組裝的高可靠性，還需優化設計到生產的全流程：

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、封裝規格和電氣參數，以減少采購和組裝環節的誤差。

- 可靠供應商選擇：使用合格供應商篩選系統，確保元件來源穩定且符合規格。

2. 材料購料與質量監控

- 統一購料：與可靠供應商合作，統一批量購料，減少批次差異。

- 質量檢測：購料后進行嚴格的質量檢測，確保元件在裝配前符合性能要求。

案例分析

某客戶在進行高密度BGA和盲孔設計時遇到了焊接良率低的問題。通過重新優化PCB布局、改善熱管理和調整BGA焊盤設計，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。這顯示出合理的設計和布局對PCBA可靠性的顯著提升。

總結

通過優化電路板布局、特別處理高精密封裝及復雜的盲孔/埋孔設計，并合理管理從BOM到購料的供應鏈，可以顯著提升PCBA組裝的可靠性。我們公司的一站式PCB設計打樣服務結合了豐富的經驗和先進技術，可為客戶提供高可靠性、定制化的PCBA解決方案。