在电子产品中，随着小型、轻型、薄型和高性能元器件使用量的剧增，组装技术的地位正日臻重要，组装材料与环境保护的关系也日益密切。

　　从1995年起，组装衬底材料专用的清洗剂氟里昂和三氯乙醚会破坏地球的臭氧层，国际上就实行禁用。另外，在组装工艺中焊接用的铅(Pb)和挥发性有机物(VOC)、树脂系列布线板等组装材料都面临环境保护问题。某种意义上说，在组装材料与环境保护具体选择的实施过程中，环保在企业管理中的措施，会增加企业负担，因此带有一定的强制性。以Sn-Pb焊接为基础形成的细间距QFP为例，它的一次性回流(re-flow)技术是组装工程技术人员几经努力完成的。现要将它改换成无Pb焊接时，对新的焊接材料的组成与评价、工艺及可靠性等许多工作则需要从头开始。

　　与无铅化焊接相对应的对策包括以下二个方面：

　　1)替代焊接剂即无铅焊接的开发;

　　2)替代焊接剂的新的组装技术即无铅焊接工艺与设备的开发。

　　这一切意味着重新评价原有的连接技术，开发新的连接技术。

　　新的组装材料与技术的开发

　　1.全面废除使用氟里昂

　　组装用的布线板的清洗剂CFC(氟里昂)和三氯乙醚，均会造成对臭氧层的破坏，引起地球变暖。国际社会从1989年起限制使用，在1995年禁止使用。《蒙持利尔公约CFC协议条款》规定发展中国家必须在2005年之前全部完成CFC的淘汰工作，届时凡使用CFC作清洁溶剂的电子产品，一律禁止使用或出口。美国还对含CFC或用CFC处理过的电子产品进口征收特别关税。组装技术中全面废除使用氟里昂，从改变清洗方式和免清洗二个思路展开。

　　发达国家在PCB等相关行业实施的CFC替代方案中，目前的代用试剂为HCFC(协议规定的过渡化合物)、HFC(氢氟碳化合物)、PFC(全氟甲硼烷)、IPA(异丙醇)、丙醇和乙酸已脂等。按照国际公约规定，HCFC可用至2020年，这意味着原用CFC的清洗设备还可使用相当一段时期。然而，新的研究又表明，PCFC和HFC虽对臭氧层破坏较小，但都有温室效应，尤其PCFC为CO2的1000倍。1997年底在日本召开的防止地球变暖的国际会议上又对它们提出质疑，因此目前它们的再替代产品即第三代CFC又在迅速开发中。

　　2.无铅焊接提上日程

　　电子组装除清洗剂带来的污染外，还有铅、铜、锡等重金属带来的污染。众所周知，Sn-Pb瞬时易焊性好且质量有保证。容易满足元器件的电、机械持性和可靠性要求。从射流焊转为回流焊，工艺更为简便。但由于锡、铅均为重金属，迫切需要对这一焊接的重新评价。在欧美国家，对电子工业焊接用Pb的限制及用量相关征税已经启动。日本在1994年就出台重新分析和评价河流的水质标准，强调Pb含量要控制在0.01mg/l以下。日本汽车工业协会提出到2000年汽车的排铅量要降至目前的一半。在这一背景下，世界各国的无铅焊接和无焊剂连接技术的开发十分活跃。

　　人们希望开发能采用原有的设备与工艺的新的无铅焊接技术。它的具体要求是：1)材料成本低;2)具有与Sn-Pb共晶相近的融点;3)电特性、机械特性和化学特性优良;4)与现有的工艺与设备相兼容;5)适用于目前的组装焊接;6)可适用于精细图形。但遗憾的是至今还没有找到能完全满足以上要求的无铅替代品。

　　目前对以Sn为基础加Ag(银)、Cu(铜)、Bi(铋)、Zn(锌)等合金的开发十分活跃。Sn-Ag合金中融点和成本偏高，但耐热且可靠性高，已在欧洲的移动电话和日本的电视机、办公自动化设备中开始试用。而Sn-Zn，由于Zn易氧化，回流须在N2气氛中，要在大气中实用化还有一段过程。总而言之，在减少铅污染的同时，还要考虑组装对窄间距的要求，又要避免使用CFC等。无论材料与技术上都还有许多问题需要解决。

　　3、无焊剂连接技术的开发

　　由于元器件日趋小型化和窄间距化，熔化焊接的极限已摆在面前。而为了维护人类的生存环境，焊接的无铅化十分迫切。在这些因素的推动下，无焊剂连接技术的开发被提上日程。

　　其实，IC芯片的引线键合就是一种无焊剂的连接技术，如超声键合(利用铝的塑性和超声振动劈刀，将铝引线键压于芯片和管壳的焊盘上)和热压焊(利用高温熔化并加压的焊接方法，将金丝引线键压于芯片和管壳的焊盘上)等。原来，它们只限于特殊部件的组装，但现在已开发出将IC连接到面线板的电极上的各种超微连接方法。

　　采用导电胶(Ag、Cu等)可将带有镀金焊点或金丝焊球的IC芯片直接连接到基板电极上，在元件与基板之间填充绝缘树脂，以缓和二者的膨胀系数不同所产生热应力。保证组装的可靠性。这一技术已在液晶显示器和移动电话的IC芯片组装中使用。最近报道，小于50mm的细间距连接也已实用化。这些方法的今后课题是降低接触电阻的扩大组装的适用范围。在环境保护向电子组装业的严峻挑战前，无焊剂连接因不需要清洗并使工艺简化而越来越受到重视。

　　4.控制VOC的使用与排放

　　控制VOC的使用与排放的总对策分为以下几个方面：使VOC的使用在封闭或可回收的系统中进行;开发水熔性焊剂，焊胶和无熔剂树脂等、减少VOC的用量;采用界面活性剂代替有机溶剂等等。总的来说，由于VOC品种多样、性能各异，对它的控制研究还在开始阶段。

　　PCB基本设计流程详解

　　一般PCB基本设计流程如下：前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。

　　第一：前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装;SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。

　　第二：PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。

　　第三：PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表(Design->CreateNetlist)，之后在PCB图上导入网络表(Design->LoadNets)。就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行：

　　①.按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源);

　　②.完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;

　　③.对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施;

　　④.I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件;

　　⑤.时钟产生器(如：晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件;

　　⑥.在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容);电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。

　　⑦.继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可);

　　⑧.布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉。

　　需要特别注意：在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原则能够体现的前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致”。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。

　　第四：布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分：首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。布线时主要按以下原则进行：

　　①.一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线>电源线>信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一个地网来使用(模拟电路的地则不能这样使用)

　　②.预先对要求比较严格的线(如高频线)进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。

　　③.振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零;

　　④.尽可能采用45度的折线布线，不可使用90度折线，以减小高频信号的辐射;(要求高的线还要用双弧线)

　　⑤.任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小;信号线的过孔要尽量少;

　　⑥.关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地。

　　⑦.通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出。分页

　　⑧.关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用

　　⑨.原理图布线完成后，应对布线进行优化;同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。

　　——PCB布线工艺要求：

　　①.线一般情况下，信号线宽为0.3mm(12mil)，电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil)，实际应用中，条件允许时应考虑加大距离;布线密度较高时，可考虑(但不建议)采用IC脚间走两根线，线的宽度为0.254mm(10mil)，线间距不小于0.254mm(10mil)。

　　特殊情况下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。

　　②.焊盘(PAD)

　　焊盘(PAD)与过渡孔(VIA)的基本要求是：盘的直径比孔的直径要大于0.6mm;例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采用盘/孔尺寸1.6mm/0.8mm(63mil/32mil)，插座、插针和二极管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。实际应用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸;PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2～0.4mm左右。

　　③.过孔(VIA)

　　一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil);

　　当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。

　　④.焊盘、线、过孔的间距要求

　　PADandVIA：≥0.3mm(12mil)

　　PADandPAD：≥0.3mm(12mil)

　　PADandTRACK：≥0.3mm(12mil)

　　TRACKandTRACK：≥0.3mm(12mil)

　　密度较高时：

　　PADandVIA：≥0.254mm(10mil)

　　PADandPAD：≥0.254mm(10mil)

　　PADandTRACK：≥0.254mm(10mil)

　　TRACKandTRACK：≥0.254mm(10mil)

　　第五：布线优化和丝印。“没有最好的，只有更好的”!不管你怎么挖空心思的去设计，等你画完之后，再去看一看，还是会觉得很多地方可以修改的。一般设计的经验是：优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。感觉没什么地方需要修改之后，就可以铺铜了(Place->polygonPlane)。铺铜一般铺地线(注意模拟地和数字地的分离)，多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印，要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时，设计时正视元件面，底层的字应做镜像处理，以免混淆层面。

　　第六：网络和DRC检查和结构检查。首先，在确定电路原理图设计无误的前提下，将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查(NETCHECK)，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证布线连接关系的正确性;网络检查正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。

　　第七：制版。在此之前，最好还要有一个审核的过程。

　　PCB设计是一个考心思的工作，谁的心思密，经验高，设计出来的板子就好。所以设计时要极其细心，充分考虑各方面的因数(比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑)，精益求精，就一定能设计出一个好板子。