PCB板设计工艺标准.pdfVIP

文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 1 页 1. 目的目的 针对PCB板的设计，为了能够规范化和标准化，以满足生产工艺的要求，特 制订本标准。 2. 适用范围适用范围 本标准适用于公司所有 PCB 板的设计。 3.符合生产设备的工艺设计符合生产设备的工艺设计 3.1 PCB 工艺边：在 SMT、PANASERT- JV 生产过程中以及在插件过波峰焊的过 程中，PCB 应留出一定的边缘便于设备夹持。这个夹持的范围应5mm，在 此范围内不允许放置元器件和设置焊盘。 3.2 PANASERT- JV、AJ、RH 插件机定位孔设计要求：为了能够保证 PCB 板准确 地、牢固的放置在自动插件设备上面，需要设置一对定位孔，定位孔的大小 为 40.1mm。为了定位迅速，前一个定位孔的形状为圆形,后一个定位孔的 形状为椭圆形，在定位孔周围 2.5mm 的范围内不允许有任何元器件。(如图 所示) 3.3 PANASERT- JV 对跳线位置的设计要求: （1）跳线位置与固定边的距离不得小于 5MM；与定位边距离不得小于 8MM； 与定位孔孔心距不得小于 10MM； （2） 跳线跨距为 AI 标准： 2.5mm 整数倍： 5mm、 7.5mm、 10mm、 12.5mm、 15mm、 30 mm。 （3）跳线插装角度只能为 0- 90。 （4）跳线与跳线之间距离不得小于 2.5mm。 （5）跳线与贴片元件之间距离不得小于 2.5mm。 。 （6）跳线插孔孔径为直径 1.0MM，且呈喇叭状。 （如图所示） 定位孔定位边 定位孔 基板流向方向 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 2 页 定位孔定位边 定位孔 插件孔且做成喇叭孔。 3.4 PCB 板缺槽：PCB 板的一些边缘区域内不能有缺槽，以避免印制板定位或传 感器检测时出现错觉误，具体位置因为不同设备而变化。 3.5 拼板设计要求：SMT 中，大多数的表面贴装 PCB 板的面积比较小，为了充 分的利用板材、高效率的制造生产、测试、组装、往往将一种产品的几种或数种 拼在一起，对 PCB 的拼板有以下几点要求： (1) 拼板的尺寸不可以太大，也不可以太小，以生产、测试、装配工程中便于生 产设备的加工和不产生较大的变形为宜。 现在生产使用的 PCB 大部分都使用 纸质和复合环氧树脂基板在拼板过大的情况下很容易产生变形，所以要充份 考虑拼板的大小问题。 (2) 基板过大，或拼板过大要充分考虑板材的选用,防止在回流焊和波峰焊时变形 超过标准要求。 (3)拼板的大小应充分考虑到生产设备的局限性,目前的生产设备能适用的最大尺 寸为 240mm*300mm。 (4)每块板上应设计有基准标记，让机器将每块拼板当作单板看待，提高贴片和 自动插件精度。 (5)拼板可采用邮票孔技术或双面对刻 V 形槽的分割持术，在采用邮票孔时，应 注意搭边应均匀分布在每块拼板的四周，以避免焊接时由于 PCB 板受力不均匀 而导致变形。邮票孔的位置应靠近 PCB 板内侧,防止拼板分离后邮票孔处残留的 毛刺影响客户的整机装配。采用双面 V 形槽时，V 形槽的深度应控制在 1/3 左右 （两边槽之和） ，要求刻槽尺寸精确，深度均匀。 (6)设计双面贴装元器件不进行波峰焊接的 PCB 板时，可采用双数拼板正反面各 半，两面图形按相同的排列方式可提高设备的利用率（在中、小批量生产条件下 设备投资可以减半） ，节约生产设备费用和时间。 3.6 SMT 元件的间距。(如图所示) PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 3 页 3.7 元器件耐温：元器件应能承受 10 个回流焊周期,每个周期是 215(无铅工艺 为 235) 、 60S,并能承受在260(无铅工艺为280)的熔融焊锡中浸没10S。 3.8 采用表面安装元件的印制板允许的最大弓曲和扭曲为 0.75%,其他印制板为 1%,含有多块印制板的拼板以拼板形式组装然后分开,这样印制板应以拼板的弓 曲和扭曲为准。 3.9 MELF 玻璃封装的器件(如玻璃封装的 IN4148)尽量不要选用(单面板禁用)。 4.焊盘焊盘、走线与通孔设计走线与通孔设计 4.1 焊盘设计时考虑的因素： (1)印制线路板上相应于各种焊盘的阻焊膜的开口尺寸，其宽度和长度分别应比 焊盘尺寸大 0.05- 0.25mm，其具体情况视焊盘间距离而定，目的是既要防止助焊 剂污染焊盘，又要避免焊接时的连锡。 (2)阻焊膜的厚度不能大于焊盘的厚度。 4.2 焊盘与印制导线： (1) 减小印制线路板连通焊盘处的宽度，除非受电荷容量、印制板加工极限等因 素的限制，最大宽度为 0.4mm，或焊盘宽度的一半（以较小的焊盘为准） 。 (2) 铜箔的最小线宽:单面板 0.5mm,双面板 0.3mm,边缘铜箔最小为 1.0mm;铜箔与 铜箔的最小间隙:单面板 0.75mm,双面板 0.4mm;铜箔与板边最小距离为 0.5mm。PIN 脚间距应尽量2.54mm。 (3) 焊盘与较大面积的导电区如地、电源等平面相连时，应通过一长度较细的导 线进行热隔离。(如图所示) PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 4 页 (4) 印制导线应避免呈一定的角度与焊盘相连，只要可能印制线路导线应从焊盘 的长边的中心处与之相连。 (5) 印制板上若有大面积的铜箔走线,应将铜箔走线设计成斜方格形,以降低 PCB 在过回流焊和波峰焊时遇到高温后的变形度。(如图所示) 4.3 导通孔布局： (1) 避免在表面安装焊盘以内，或在距表面安装焊盘 0.635mm 以内设置导通孔。 如无法避免，须用阻焊油将焊料流失通道阻断。 (2) 作为测试支掌导通孔， 在设计布局时， 需充分考虑不同直径的控针， 进行 ICT 测试时的最小间距。 (3) 在 SMD/SMC 下部尽量不设置导通孔，一可以防止焊料流失，二可以防止导 通孔被助焊剂及污物污染而无法清洁干净。若不可避免这种情况，则应将孔 堵死填平。 (4) 导通孔与焊盘、印制导线及电源线相连时，应用宽度为 0.25mm 的细颈线隔 开，细颈线最小长度为 0.5mm。 4.4 对称性： 对于同一个元器件， 凡是对称使用的焊盘 （如片状电阻、 电容、 SOIC、 QFP 等） ，设计时应严格保持其全面的对称性，即焊盘图形的形状与尺寸应完全 一致。以保证焊料焊接时，作用于元器件上所有焊点的表面张力能保持平衡（即 其合力为零） ，以便利于形成理想的焊点。 4.5 多引脚元器件：凡多引脚的元器件（如 SOIC、QFP 等） ，引脚焊盘之间的短 接处不允许直通，应由焊盘加引出互连线之后再短接，以避免产生桥接。别外还 应尽量避免在其焊盘之间穿互连线（待别是细间距的引脚元器件） ，凡穿越相邻 焊盘之间的互连线，必须用阻焊膜对其加以避隔。 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 5 页 4.6 印字和标记：焊盘内不允许印有字符和图形标记，标志符号离焊盘边缘应大 于 0.5mm。凡无外引脚元器件的焊盘，其焊盘之间不允许有通孔，以保证清洗质 量。 4.7 元器件引脚通孔与焊盘： (1) 当采用波峰焊接工艺时， 插引脚的通孔， 一般比其他引脚线径大 0.05- 0.35mm 为宜，其焊盘的直径应大于孔径的 23 倍。 (2) 通孔形状的选择以元器件引脚外形为准,如:187#插片和接线柱引脚为方形,通 孔也要求设计为方形孔,电阻引脚为圆形,通孔也要求设计为圆形孔。 (3) 重量较大的元器件(如变压器、继电器等)焊盘要增加一些突出部分,以增大焊 盘的附着力。 （如图所示） 4.8 透气通孔:对于QFP 封装的IC,在其底部的 PCB板上增加一个直径为23 mm 的圆形透气孔可以避免 SMT 贴片过程的偏位。 4.9 焊盘图形的设计： (1) 片状元器件焊盘图形设计：典型的片状元器件焊盘设计尺寸如表所示。可在 各焊盘外设计相应的阻焊膜。阻焊膜的作用是防止焊接时连锡。 元件尺寸 焊区尺寸 焊区示意图 名称 长 L 宽 W 厚 T A B C 片式电阻 1.0 1.6 2.0 3.2 0.5 0.8 1.25 1.6 0.35 0.45 0.6 0.6 0.50.6 0.71.1 1.01.4 2.02.4 1.51.7 2.43.0 3.23.8 4.45.0 0.50.6 0.61.0 0.91.4 1.21.8 片式电容 1.0 1.6 2.0 3.2 0.5 0.8 1.25 1.6 0.5 0.8 1.25 1.25 0.5 0.81.0 0.81.2 1.82.4 1.5 2.02.6 2.43.2 3.84.8 0.6 0.81.0 1.01.2 1.21.6 MELF 1.6 1.0 1.25 1.35 - - - 1.0 1.2 2.3 2.63.6 3.0.4.0 4.05.5 0.71.0 0.91.2 1.01.4 (2) SOP， QFP 焊盘图形设计： SOP、 QFP 焊盘尺寸可参考 IPC- SM- 782 进行设计。 对于 SOP、QFP 焊盘的设计标准。 （如图表所示） PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 6 页 焊区尺寸 阻焊图尺寸 分类 引脚数 a（间距） b(宽) c(间隙) d(宽) e(间隙) 焊区示意图 0.50.6 0.770.67 0.370.57 0.10.15 SOP （PLCC） 8 - 28 1.27 0.60.7 0.670.57 0.270.47 0.10.15 QFP 64 80 100 48 224 1.0 0.8 0.65 0.5 0.4 0.6 0.5 0.35 0.3 0.22 0.4 0.3 0.3 0.2 0.18 0.2 0.13 0.13 0.10 0.08 0.135 0.085 0.085 0.05 0.05 (3)直插元件应避免使用方形焊盘(方形焊盘容易导致上锡不良和连焊)。 4.10 后焊元器件(包括数码管、液晶、按键、编码开关、线材等)焊盘要加阻焊区 和走锡槽,方向与过波峰焊方向相反,宽度视孔的大小为0.51mm以免过波峰焊时 堵塞通孔,影响生产效率。 （如图所示） 阻焊区 1mm 阻焊区 3. 11 多脚的直插元件(如排线、排插、薄膜插座、LCD、LED、VFD 等)焊盘之 间的间距2.54mm 时,在最后进入波峰焊机的一端增加走锡焊盘,以避免过 波峰焊时连锡。(如图所示) PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 7 页 5.元器件布局元器件布局 元器件布局:应满足 SMT 和波峰焊接生产工艺的要求。 根据不同的工艺要求 进行元器件布局设计，正确的设计可以将焊接缺陷降低。在进行元器件布局时要 考虑以下几点： 5.1 均匀分布：PCB 上元器件分布尽可能的均匀，大体积和大质量的元器件在回 流焊接时的热容量比较大，布局上过于集中容易造成局部温度过低而导致假焊。 5.2 维修空间：大型元器件的四周要留一定的维修空间， （留出 SMD 返修设备加 热头能够进行操作的尺寸） 。 5.3 散热空间： (1) 功率器件应均匀的放置在 PCB 的边缘或整机的通风位置上。 (2) 电解电容不可触及发热元件,如大功率电阻、热敏电阻、变压器、散热器等, 布局时尽量将电解电容远离以上器件,要求最小间隔为 10mm,以免把电解液 烤干,影响使用寿命。 (3) 其他元件与散热器的间隔距离最小为 2.0mm。 5.4 单双面板注意事项：单面混装时，应把贴装和插件元器件布放在 A 面；采用 双面混装焊接时，应把大的贴装和插件元器件布放在 A 面，PCB A、B 两面的元 器件要尽量错开放置；采用 A 面回流焊，B 面波峰焊接混装时，应把大的贴装 元器件放在 A 面（回流焊） ，适合于波峰焊的矩形、圆柱形、片状元器件、SOT 和较小的 SOP 放置在 B 面（波峰焊接面） 。波峰焊接面上不应安放四边有引脚的 器件,如 QFP、PLCC 等封装器件。 5.5 PCB 板设计和布局时尽量减少印制板的开槽和开孔,以免影响印制板的强度。 5.6 贵重元器件：贵重的元器件不要放置在 PCB 的角、边缘、安装孔、开槽、拼 板的切割口和拐角处，以上这些位置是印制板的高受力区，容易造成焊点和元器 件的开裂和裂纹。 5.7 较重的器件(如变压器)不要远离定位孔,以免影响印制板的强度和变形度。布 局时,应该选择将较重的器件放置在 PCB 的下方(也是最后进入波峰焊的一方)。 5.8 变压器和继电器等会辐射能量的器件要远离放大器、 单片机、晶振、复位 电路等容易受干扰的器件和电路,以免影响到工作时的可靠性。 5.9定位孔敷铜面周围2mm内不可有走线(除非是接地用),以免安装过程走线被螺 丝或者外壳摩擦损坏,元件面周围 3mm 内不能有卧式器件,5mm 内不能有电解电 容、继电器等较高的器件,以防止客户装配过程被气批(或者电批),碰撞到器件而 将其损坏。 5.10 波峰焊接元器件的方向： 所有极性表面贴装元器件在可能的时候都要以相同 的方向放置。在任何第二面要用波峰焊接的印制线路板装配上，在该面的元器件 首选的方向如下图所示。 使用这个首选方向是装配在退出波峰焊时得到的焊点质 量最佳。 PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 8 页 过锡炉方向 5.11 在排列元器件的方向时应尽量做到： (1)所有无源元器件要相互平行。 (2)所有 SIOC 要垂直于无源元器件的较长轴。 (3) SOIC 和无源元器件的较长轴要相互垂直。 (4) 无源元器件的长轴要垂直于板沿着波峰焊传送带的运动方向。 (5) 当采用波峰焊接 SOIC 等多脚元器件时,应予锡流方向最后两个(每各 1 个)焊 脚处设置处设置窃锡焊盘,防止连锡。 (6) 立式的直插元器件(如继电器、变压器)的长轴要平行于板沿着波峰焊传送带 的运动方向。 5.12 贴装元器件方向的考虑： 类型相似的元器件应以相同的方向放置在印制线路 板上，使得元器件的贴装、焊接、检查更容易。还有，相似的元器件类型应该尽 可能的排列在一起，芯片都放置在一个清晰界定的矩阵内，所有元器件的第一脚 在同一个方向。这是在逻辑设计上实施的一个很好的设计方法，在逻辑设计中有 许多在每个封装上有不同逻辑功能的相似的元器件类型。在另一个方面，模拟设 计经常要求大量的各种各样的元器件类型， 使得将类似的元器件集中组合在一起 很困难。不管是否设计逻辑的、或者模拟的，都推荐所有的元器件方向为第一脚 的方向相同。 （如图所示） PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 9 页 5.13 对于 QFP 封装的 IC(需要使用波峰焊接工艺),必须 45 度摆放,并且加上出锡 焊盘。 （如图所示） 5.14 对于 DIP 封装的 IC 摆放的方向必须与过锡炉的方向成垂直,不可平行(SOP 封装的 IC 摆放方向与 DIP 封装的 IC 摆放方向相反)。 （如图所示） 6.基准标点（基准标点（Fiducial Marks）制作要求）制作要求 6.1 为了精密的贴装元器件， 可根据需要设计用于整块 PCB 的光学定位的一组图 形（全局基准点） ，用于引脚数较多、引脚间距小的单个元器件的单个器件定位 图形（局部基准点） 。 （如图所示） PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 10 页 若是拼板设计，则需要为每块单板设计基准标记，将每块单板单独看待。 （如图所示） 6.2基准图形标记： 基准标记的图形有： + 等， 推荐采用的基准标记是实心圆和方形标记，直径(或边长)1mm。 6.3 基准标记大小：:基准点标记最小的直径为 0.5mm(0.020)，最大直径为 3mm （0.120） 。 基准点标记不应该在同一块印制板上尺寸变化超过 25 微米 （0.001） 6.4 基准点的选择：基准点可以是裸铜、由清澈的防氧化涂层保护的裸铜、镀镍、 或镀锡层 （热风均匀） 。 电镀或焊锡涂层的首选厚度为5- 10微米 （0.0002- 0.0004） ， 焊锡涂层不应超过 25 微米（0.001） 。 6.5 平整度要求：基准点标记的表面平整度应在 15 微米（0.0006）之内。 6.6 对比度要求：在基准点的标记周围，应该有一块没有其它电路特征或标记的 空旷区（Clearance） 。空旷区的尺寸最好等于标记的直径。当基准点标记和印制 板的基质材料出现高度对比时可达到最佳的性能。 （如图所示） PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 11 页 6.7 位置要求：基准点要距离印制板边缘至少 5.0mm(smema 的标准传输空隙)， 并满足最小的基准点空旷要求。 7.可测性设计的考虑可测性设计的考虑 SMT 的可测性设计主要是针对目前 ICT 装备情况。将后期产品制造的测 试问题在电路和表面贴片印制线路板设计时就考虑进去。 提高可测性设计要考虑 工艺设计和电气设计两个方面的要求。 7.1 工艺设计的要求：定位的精度、基板制造程序、基板的大小、探针的类型都 是影响探测可靠性的因素。 (1) 精确的定位孔。在基板上设定精确的定位孔，定位孔误差应在+/- 0.05mm 以 内，至少设置两个定位孔，且距离越远越好。采用非金属化的定位孔，以减 少焊锡层的增厚而不能达到公差要求。如基板是整片制造后再分开测试，则 定位孔就必须设计在主板及各单独的基板上。 (2) 测试点的直径不能小于 1mm(推荐使用直径 2mm 的测试点)， 相邻测试点的间 距最好在 2.54mm 以上，不要小于 1.27mm。测试点应选择能明显区别于周围 焊点不同的形状,便于 QC 目检。 (3) 最好将测试点放置在元器件周围 1.0mm 以外，避免探针和元器件撞击损伤。 定位孔环状周围 3.2mm 以内，不可有元器件或测试点。 (4) 测试点不可设置在 PCB 边缘 5mm 的范围内， 这 5mm 的空间用来保证夹具夹 持。通常在输送带式的设备与 SMT 设备中也要求有同样的工艺边。 (5) 所有测试点最好镀锡或选用质地较软、易贯穿、不易氧化的金属传导物，以 保证可靠的接触，延长探针的使用寿命。 (6) 测试不可被阻焊油或文字油墨覆盖，否则将会缩小测试的接触面积，降低测 试的可靠性。 (7) PCB 板开模后测试焊盘不能随意移动,除非不得已,但是必须事先与制造事业 部协商,否则可能导致测试工装和治具报废。 7.2 电气设计的要求： (1) 要求尽量将元器件面的SMC/SMD的测试点通过过孔到焊接面,过孔的直径应 大于 1mm。这样可以在线测试时采用单面针床进行测试，从而降低了在线测 试夹具的成本。 (2) 每个电气节点都必须有一个测试点，每个 IC 必须有 POWER 及 Ground 的测 试点，且尽可能接近此元器件，最好在距离 IC 2.54mm 范围内。 (3) 在电路的走线上设置测试点时，可将其宽度放大到 40mil 宽。 (4) 将测试点均匀的分布在印制板上。如果探针集中在某一区域时，较高的压力 会使待测板或针床变形，进一步造成部分探针不能接触到测试点。 (5) 电路板上的供电线路应分区域设置测试点，以便于电源去藕电容或电路上的 其它元器件出现对电源短路时，查找故障点更为快捷准确。设计断点时，应 考虑恢复测试断点后的功率承受能力。 (6) 测试点如图所示: PDF 文件使用 “pdfFactory“ 试用版本创建 文件编号：TB- QD- MD- 3171A 共 13 页第 12 页 以上图示为测试点设计的一个示例。 通过延伸线在元器件引线附近设置测试焊盘 或利用过孔焊盘测试节点，测试节点严禁选在元器件的焊点上，这种测试可能是 虚焊节点在探针的压力作用下压到理想位置， 测试节点严禁选用在元器件的焊点 上， 这种测试可能会使虚焊焊节点在探针因定位误差引起的偏