關(guān)萬里，吳雪松

（天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司，江蘇 常州 213000）

PCB是電子工業(yè)中重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的載體。PCB已經(jīng)極其廣泛的應(yīng)用在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中，之所以能得到廣泛地應(yīng)用。很多人于PCB電路板并不陌生。而 PCBA泛指的是一個(gè)加工流程，指的是將各種SMD電子元器件，通過表面封裝工藝組裝在印制電路板上，再經(jīng)過THD插件安裝焊接上元器件的整個(gè)制程，最終是一個(gè)集成體，因此，也可理解為成品電路板。為了更清晰地了解PCBA治具零部件設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，本文將對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析研究。

1 PCBA治具零部件設(shè)計(jì)技術(shù)要求

治具是一個(gè)木工、鐵工、鉗工、機(jī)械、電控以及其他一些手工藝品的大類工具，主要是作為協(xié)助控制位置或動(dòng)作（或兩者）的一種工具。

確定治具的設(shè)計(jì)對(duì)象，根據(jù)不同類型的零部件區(qū)別對(duì)待。PCBA板的測(cè)試治具：從相關(guān)人員處獲取被測(cè)PCBA板的CAD圖，尺寸選用國(guó)標(biāo)單位；確定PCBA板的測(cè)試點(diǎn)；創(chuàng)建PCBA板三維模型；從該模型開始繪制相關(guān)定位板、探針固定板、推拉式夾具固定板等零件，直至完成整個(gè)治具的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題有：設(shè)計(jì)時(shí)，保證被測(cè)零部件的定位準(zhǔn)確、可靠，連接器的對(duì)接應(yīng)該順暢；治具的載板/壓板避位合理，在對(duì)產(chǎn)品測(cè)試時(shí)，有相應(yīng)的保護(hù)措施避免損壞測(cè)試板；治具盒內(nèi)布局合理，布線和安裝控制系統(tǒng)的空間充足；治具預(yù)留的接口位置應(yīng)正確、足夠，布局合理；光纖/MIC/SPK/SIM卡模擬插卡位應(yīng)預(yù)留，且位置準(zhǔn)確；治具正面應(yīng)雕刻治具名稱、制作日期等，或者粘貼銘牌；按鍵刻字：需明確每個(gè)按鍵及開關(guān)的用途和作用。

2 PCBA治具零部件設(shè)計(jì)與選型

2.1 PCBA治具分類及組成

PCBA治具有電動(dòng)/汽缸/手動(dòng)快速夾、手動(dòng)曲柄等各式機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)材料可根據(jù)需要采用進(jìn)口電木、亞克力、鋁合金、鐵質(zhì)、賽鋼或纖維板等。根據(jù)需要可以采用上下植針進(jìn)行測(cè)試。依據(jù)控制模式的不同，可以分為手動(dòng)控制功能測(cè)試、半自動(dòng)控制功能測(cè)試、全自動(dòng)控制功能測(cè)試（如圖1）。

PCBA治具結(jié)構(gòu)部分一般由框架、載板、壓板、針板、培林柱、壓棒、探針、合頁(yè)、壓緊裝置（快速夾具、氣動(dòng)、電動(dòng)）、螺釘?shù)冉M成。

圖1 PCBA治具的各式機(jī)構(gòu)

2.2 探針的選型

在選擇測(cè)試探針的時(shí)候，選擇合適的針頭形狀是最重要的一點(diǎn)。許多針頭形狀可用于多種應(yīng)用用途?？梢愿鶕?jù)測(cè)試點(diǎn)（如平面、通孔、銷釘或柱狀）的幾何形狀進(jìn)行基本分類。此外，還可以根據(jù)測(cè)試點(diǎn)的大小、表面狀態(tài)（氧化程度、焊接過后殘留物的多少）對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分。

PAD點(diǎn)（PCB板上一些要焊電子元器件的焊點(diǎn)）常選用30°尖針或者兩爪針；引腳（指用于焊一些帶腳的電子元器件，比如電阻，形狀常常是孔狀）常選用鈍針或者4爪、7爪針；金手指（指PCB板上的大銅點(diǎn)）常選用尖針或者2爪針；探針接觸3.5～4.0mm，測(cè)試點(diǎn)多的可以相應(yīng)減少接觸行程。

探針的常用規(guī)格為：φ0.45mm、φ0.65mm、φ0.90mm、φ1.40mm、φ1.70mm。

2.3 壓棒的選型

壓棒選擇防靜電黑色賽鋼棒，壓PCB一端在不妨礙測(cè)試及撞料的情況下盡可能選擇平壓棒，位置小的可加工成錐型。

限位壓棒：主要作用是用于限制針板回合載板的壓合高度，防止壓合過行程。限位壓棒高度=探針冒頭高度＋探針行程－探針行程使用量。

2.4 板材的選型

常用板材選型表見表1，載板定位常見一般分為兩種：一種是定位銷精定位；一種是外輪廓做定位；前者定位一般選擇PCB板的精定位孔，單邊留0.05～0.075mm，但因?yàn)榧庸ぞ日`差原因，綜合單邊留0.075mm時(shí)候會(huì)使PCB板更加容易取放；后者定位一般單邊留0.1mm，而且要有防呆設(shè)計(jì)。

載板材料一般選用全ESD材料，常用材料比如ESD電木，ESD鐵氟龍，ESDPOM等。針板探針的安裝孔，一般75MIL正常是1.4mm；100mil是1.75mm；但是，當(dāng)材料為透明亞克力板時(shí)要縮0.05mm，也就是75mil對(duì)應(yīng)為1.35mm，100mil對(duì)應(yīng)為1.7mm；正常針套安裝孔為正負(fù)0.01mm的公差即可。

表1 常用板材表

3 PCBA治具制造技術(shù)要求

3.1 加工

治具設(shè)計(jì)完成后，是自主加工或發(fā)外加工，可依據(jù)具體情況選擇。自主加工，從三維圖中導(dǎo)出CAD的.dwg格式，拷貝至產(chǎn)業(yè)中心二樓精雕機(jī)房電腦，按精雕機(jī)操作規(guī)程加工。按實(shí)際裝配需要，對(duì)已加工零件安裝孔的位置劃線確定；根據(jù)安裝孔、螺紋孔大小選擇合適鉆頭鉆出合適的孔；按鉆孔尺寸大小，使用專用工具攻絲。

發(fā)外加工，按出圖要求出具詳細(xì)圖紙，按公司流程發(fā)外加工。發(fā)外加工回來后，按圖紙要求檢查加工是否符合圖樣的設(shè)計(jì)要求。

3.2 組裝與調(diào)試

治具所需的各種外購(gòu)件、自制件等到齊后，按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行組裝。組裝時(shí)，先安裝被測(cè)零部件的直接相關(guān)部分，預(yù)判定可滿足測(cè)試要求后，再繼續(xù)安裝其他零部件。緊固時(shí)，各零部件的連接可采用先預(yù)緊固的方式，便于在后續(xù)安裝過程中調(diào)整以滿足調(diào)試要求。組裝過程必須做好每個(gè)細(xì)節(jié)，保證壓板和載板的平行度、立板與面板的垂直度，保證治具的測(cè)試精度。組裝完成后，根據(jù)本治具具體使用探針、定位針等情況，準(zhǔn)備備品備件（數(shù)量為使用數(shù)量的1～2倍）放于工裝內(nèi)，以便后續(xù)治具的維護(hù)。

3.3 電路板測(cè)試平臺(tái)要求

具有較強(qiáng)的通用性，能檢測(cè)多種不同類型的電路板，并且具有良好的可移植性?？蓴U(kuò)展性好，可根據(jù)測(cè)試需要，增加、更換或刪除硬件測(cè)試資源。自動(dòng)化程度高，除裝卸電路板由人工介入完成外，能對(duì)電路板進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。易用性好，測(cè)試操作簡(jiǎn)單，能為用戶提供便于操作的界面。能根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)直接得出系統(tǒng)的檢測(cè)和診斷結(jié)果，具有故障診斷能力，對(duì)所有測(cè)試情況均輸出測(cè)試報(bào)告。支持電路板標(biāo)識(shí)碼（二維碼）掃描識(shí)別輸入，并與電路板唯一ID號(hào)綁定，可輸出測(cè)試數(shù)據(jù)信息到追溯系統(tǒng)，便于質(zhì)量追溯。

4 結(jié)語

隨著電子行業(yè)的不斷發(fā)展，元器件的尺寸也越來越小、密度卻越來越大，PCBA板就是PCB板經(jīng)過SMT貼片、DIP插件與PCBA測(cè)試等制作過程之后，所形成的成品，幾乎所有的電子產(chǎn)品都需要用到PCBA板。確定治具的設(shè)計(jì)對(duì)象，根據(jù)不同類型的零部件區(qū)別對(duì)待。PCBA治具有電動(dòng)/汽缸/手動(dòng)快速夾、手動(dòng)曲柄等各式機(jī)構(gòu)，在選擇測(cè)試探針的時(shí)候，選擇合適的針頭形狀是最重要的一點(diǎn)。載板定位常見有定位銷精定位和外輪廓做定位，載板材料一般選用全ESD材料。治具的加工、組裝與調(diào)試以及電路板測(cè)試平臺(tái)要求也是選擇PCBA治具零部件重要考量因素。