PCB生产smt设计规范.docVIP

1. 概况1.1 SMT是英文Surface Mount Technology表面贴装技术的缩写，它与传统的通孔插装技术有着本质的区别，主要表现在组装方式的不同、元器件外形的差异及尺寸更小、集成度更高、可靠性更高等许多方面。SMT主要由SMB（表贴印制板）、SMC/SMD（表贴元器件）、表贴设备、工艺及材料几部分组成。本规范的内容是对SMB设计过程中与SMT制程及质量有直接影响的一些具体要求。1.2 SMT主要生产设备有:锡膏印刷机、贴片机、回流焊炉。AOI自动检验机。1.3 SMT的工艺流程有很多种，我们采用的主要有以下几种： 2. PCB外形、尺寸及其他要求：2.1 PCB外形应为长方形或正方形，如PCB外形不规则，可通过拼板方式或在PCB的长方向加宽度不小于8mm的工艺边。PCB的长宽比以避免超过2.5为宜。2.2 SMT生产线可正常加工的PCB（拼板）外形尺寸最小为120mm50mm（长宽）。最大尺寸因受现有设备的如下表限制，因此，PCB（拼板）外形尺寸（长宽）正常不宜超过460mm310mm。如果由于设计确实需要超过此尺寸，制板时请通知工艺人员协商确定排板方案。 各设备可加工的最大PCB尺寸如下：(单位：mm)设备类型号长X宽上板机上板机500X390印刷机SP18L510X460贴片机1BM133510X460贴片机2BM231510X460过渡带接驳台最宽310回流炉BTU最宽450AOI检验机Saiki460X5002.3 拼板及工艺边：2.3.1 何种情况下PCB需要采用拼板：当PCB外形尺寸有如下的特征之一时需考虑采用拼板：（1）SMT板长120mm或直插件板长80mm；（2）SMT板宽50mm或直插件板宽80mm；（3）基标点的最大距离100mm；（4）板上单面元件较少（少于180个元件）拼板后板的长宽不会超出460mm310mm时。采用拼板将便于定位安装及提高生产效率。2.3.2 拼板的方法：为了减少拼板的总面积节约PCB的成本，在拼板的时候除非由于元件体露出板外互相抵触而必须留有间距外，板与板之间一般不留间距（采用板边缘线重叠零间距）；拼板时一般是以板的长边互拼，或长短边同时互拼的方式进行，但应避免拼板后板的长宽比超过2.5为宜。拼板一般采用V-CUT方法进行。工艺边同样采用此方法与板连接。对于焊接面只有阻容器件或较简单的SOP封装IC时，双面均是表贴件的PCB可采用正反拼(阴阳拼板)的双面SMT工艺（或PCB的元件面和焊接面大多数元件为表贴元件，只有很小部分插件元件，也可采用阴阳拼的双面SMT，插件最后补焊），以减少网板制作费用和生产中的换线时间，提高生产效率，但对于双面均有精密元器件或有较大体积元器件的板，则不宜采用正反拼(阴阳拼板)工艺。拼板在订制PCB及网板时一定要注明统一的拼板方式及各单板的精确相对位置尺寸，如板与板之间的间距为零时是以板的边缘线重叠或是以板的边缘线紧靠来确定相对位置的，一般在没有特别说明的的情况下是以板边缘线重叠作为默认值的。注意：对于阴阳拼板，其mark基标点的放置位置有特殊的要求。详见基标点要求。元件面焊接面2.3.3 何种情况下PCB需要增加工艺边：当PCB有如下的特征之一时应增加工艺边：1PCB的外形不规则难以定位；2在定位用的边上元件（包括焊盘和元件体）距离板边缘太小（SMT板的元件面5mm或焊接面8mm，直插件BD，应力越大越容易损坏器件。因此建议元件尽量远离邮票孔或V-cut线。平行方向优于垂直方向，如图C的摆放设计又优于A。注：此处尽量避免排布LED等易碎裂的器件。为避免掰板时伤及走线和器件，邮票孔旁边或v-cut拼板的板边缘的细走线或器件,与邮票孔或V-CUT的最小距离. 邮票桥接强度应适中。强度太弱会引起生产前及生产过程中工艺边脱落，强度太强又不便于SMT后的工艺边拆卸。对邮票孔的孔径大小、中心距离的要求：1、孔直径0.6mm-0.7mm，2、孔中心距1.0mm。也可参照右图：1、孔直径0.8mm，2、孔中心距1.25mm。3、桥接共5-10个孔(含两端最外侧2个引孔)，连接宽度为5mm-10mm(据PCB板的受力情况及板尺寸而定)。2.4 基标（Fiducial Mark）尺寸要求：基标分为PCB基标和细间距IC基标。基标的中心为1.0mm的镀锡平面，全反光性好，外围3.0mm内无反光（无铜箔、绿油或白油）；PCB的基标至少要有两点，最好在板的四个角上均有基标点，但注意不要作在对称的位置上（防止生产反向流板）。板上应有两个基标点的距离大于100mm，达不到要求的应做成拼板；如果是双面均有表贴元件，则两面均应布基标。细间距IC基标可分布在IC的任意两对角上，但最好设计为IC位置的中心一点为好。所有板面上基标点的中心点距离板边缘均应大于5mm。注意：基标点统一制作成器件封装形式，即要有自身封装对应的位号(Ref名)，以便于准确定位坐标。内：1.0外：3.0Y2X2Y1X1Y3X3Y4X4基标点的非对称位置要求：须同时满足两个条件：条件1：X1X3或Y1Y3；条件2：X2X4或Y2Y4；注：为差值要3mm以上。阴阳拼板的基标点要求：把整个拼板当作一块板，此整块板也要符合上述条件。3. SMC/SMD封装代号的一般识别：3.1 片状阻容元器件外形代号及其尺寸（长宽）：英制代号060308051206英制尺寸6030mil8050mil12060mil公制代号160821253216公制尺寸1.60.8mm2.01.25mm3.21.6mmP=引脚间距=焊盘中心距W=焊盘宽度3.2 MELF、MLL、SOD元件为类似圆柱形的器件，如二级管。3.3 SOT元件为类似三级管的元件3.4 SOP为两侧有引脚朝外的IC3.5 SOJ为两侧有引脚朝内的IC3.6 PLCC为四面有引脚朝内的IC3.7 QFP为四面有引脚朝外的IC3.8 BGA是以球栅阵列为引线的IC4. 焊盘在PCB上的排布设计原则：PCB排版时需考虑板卡的可生产操作性，为了尽早发现可能存在的布板问题，避免造成投产后的再次改板，因此在订制PCB板前需由工艺人员确认一下。4.1 相临元件焊盘的间距极限如下图：但对于插件较多的双面表贴板，因波峰焊接表贴件受到许多方面的限制，因此双面表贴件通常均采用回流焊接，焊接面的表贴件在波峰焊接前采用夹具或阻焊带屏(蓝胶)蔽掉，若焊接面的表贴元件高度超过5mm，则一般以表贴件的高度尺寸为上述的最小间距要求。焊接面的表贴件最好集中排布，特别是不要分散排布在插件孔之间。SMD尽量能够移到Top元件面。4.2 特殊产品的阻容元件，因性能要求所限，表贴阻容间的间距若实在无法达到下图要求，则可适当缩小至最小极限20mil(只限1206以下的阻容件)为贴片安全距离。注意：对于0402、特殊0603，最小极限须30mil，以保证网孔可以进行适当的延长处理。4.3 SMD焊盘与通孔最小空隙距6mil 即SMT焊盘边缘距过孔(塞绿油)的最小距离为6mil，最佳0.5mm以上，焊盘与通孔之间须有阻焊膜覆盖。焊盘表面严禁有通孔，以避免焊料流失造成虚焊。通孔与焊盘的连接线的宽度小于0.25mm并且小于焊盘宽度或直径的1/2。4.4 距PCB长边（即不带露出板边缘插座的边及对边）5mm内不应有焊盘和基标，双面表贴板的焊接面则应有8mm的范围无焊盘。4.5 元件排布及焊盘设计应考虑方位及对称性，方向一致性为最佳，体积大的元件应尽可能排在PCB中间，特别是波峰焊接面Bottom面更应该考虑元件排布的方位，以免在波峰焊时产生阴影效应造成难以克服的焊接缺陷，同时应避免排布间距小于1mm的IC，Bottom面表贴元件体板的定位边排布方位垂直于波峰流向为佳,如图：提示！含大量IC的高密度板应考虑板热容量和重量分配的均衡，不应将IC集中在某一小区域中而是尽量分布均匀，特别是大质量大吸热的元器件，过高的密度易造成局部温度过低而引起焊接不良。正反面各处铺铜尽量均匀。防止板受热不均而变形。板的流向4.6 矩形元件焊盘严禁设计为尺寸大小不等的不对称的焊盘图形。焊盘之间、焊盘与通孔以及焊盘与大面积接地（或屏蔽）铜铂之间的连线，其长度尽量大于0.5mm，其宽度须小于0.25mm并且应小于其中较小的焊盘宽度或直径的1/2。细间距IC引线焊盘之间如没有涂覆绿油，其焊盘之间严禁直接用短接线相连，须用引出线在外连接并覆盖绿油。无外引脚的元件的焊盘之间不允许有通孔，以保证焊接质量。各导通孔在没有特别要求的情况下均应涂覆绿油。OK NG OK较大面积的焊盘与焊盘间的连接不宜采用大片铜箔加阻焊开窗的方式做出相应的焊盘图形，而应采用细颈线连接，如右图所示：焊盘与相连引线的设计：尽量使连接到焊盘的印制线呈对称分布，减少由于不对称分布引起的焊料流动不平衡，造成元件转动或错位。如下图4.7 查选焊盘设计尺寸时，应与自己所选用的元件封装外形、焊端、引脚等与焊接相关的尺寸相匹配、尺寸单位（公英制），同一面的IC本体之下不能布其他元器件，焊接片状元件的焊盘绝不允许兼作测试点，为避免损坏器件必须另外设计专用的测试焊盘。5. 无外引线元器件焊盘尺寸设计原则：5.1 常用矩形阻容元件焊盘尺寸（此类元件易出现偏移、虚焊和一端立起）如下表： 由于小元件的焊盘尺寸对焊接质量的影响较大，不同的焊接方式（SMT回流焊接和波峰焊接）要求不同，在布板时一定要注意区分清楚！通常情况下焊接面的表贴件如果较多且相对集中，一般采用双面回流焊接方式，只有焊接面的表贴件与插焊点距离较小且混排在一块时才考虑采用波峰焊接方式。采用波峰焊接表贴方案在排版时通知工艺人员确定。外形代号(in)0402060308051206外形代号(mm)100516082012/21253216W： 宽mmmil0.56220.79311.27501.663L： 长mmmilSMT焊接面0.56220.86341.12441.3252点胶工艺波峰焊接面0.89351.25501.768T： 距 mmmil0.4160.6240.86 341.872TWL中心距5.2圆柱状类（如二极管）的焊盘设计应尊循两端焊盘的中心距为元件的长度这一原则，焊盘的宽度和长度一般以同类型封装的片式阻容一致。6. 有外引线元器件(SOT、SOP、QFP、SOJ、PLCC等)焊盘形状位置尺寸设计原则：6.1焊盘宽度一般为芯片引线中心距的1/2,不同芯片规格的焊盘宽度设计参考以下尺寸：芯片引线间距0.4mm(16mil)0.5mm(20mil)0.635mm(25mil)25mil以上焊盘宽度尺寸89mil1011mil1213mil引线宽间距/26.2 焊盘长度不应过长（引起引脚连焊）或太短（引起引脚虚焊），建议如下：6.2.1 “L”型引脚（如SOT、SOP、QFP，此类IC易出现连焊现象）：元件引脚焊盘AB A:为焊盘内侧露出部分，A=1.22倍焊盘宽度。 B:为焊盘外侧露出部分，B=1.21.6倍焊盘宽度。引脚焊盘DC 注：SOT（三极管）焊盘的设计同为如上要求。6.2.2 “J” 型引脚(如SOJ、PLCC，此类IC易出现脱焊、虚焊现象)： C:为焊盘内侧露出部分，C=0.82倍焊盘宽度。 D:为焊盘外侧露出部分，B=0.82倍焊盘宽度。具体请参考另一规范：SMT焊盘内外露长度标准(SMT焊盘设计尺寸参考).xls。7BGA焊盘/连线/白油图的排版原则：焊盘区尽量避免通孔，如有通孔必须覆盖好绿油；焊盘间的短接线必须覆盖绿油。BGA、CSP焊盘间的连接线宽度应避免大于焊盘直径的1/2，焊盘与焊盘间、焊盘与通孔间的连接线宽度均应尽量采用设计上允许的最小线径连接，建议不大于0.15mm，目的是尽量保证BGA、CSP的圆形焊盘的外观完整性，使焊接后的所有焊点大小一致，外形均匀，对外界应力有良好的整体承受力。焊盘外围一定要有白油框图及原点标注，白油框图的尺寸应比BGA的外围尺寸稍大些，贴装后能刚好露出整条白油图的线，作为检验定位框，白油框线四边外最好在对应的两边标注上同样的焊球引线排序号，以便检验。最重要的是白油图与整块BGA焊盘一定要对中、对正，与BGA器件外框吻合且贴装后可见；原点在贴装后要能看得见。另外，BGA外围的元器件距离BGA应大于3mm，并避免排布较高的器件。焊盘的直径一般稍小于焊球引线中心距的一半，具体可参见下表：球引线中心距0.8mm(32mil)1.0mm(40mil)1.25mm(50mil)T焊盘直径尺寸14mil1618mil2023mil约0.45T8. 丝印白油中关于方向性标注要求(正负极或第一脚等元件朝向)：8.1以元件安装上后仍能容易辨认出白油方向为基本准则。8.2除通用器件外(如钽电容)，极性器件尽量直接使用“+/-”号标注。8.3所有IC的方向标注要求半外露，其中BGA要求全外露。可加个圆圈或三角形表示。示例： 8.4表贴LED方向：目前共有五种表示法，如下图，都表示左负右正。前三种容易混淆，建议统一使用(图四)外围三角形或(图五)直接标注“+/-”号。 8.5芯片的白油外框线不能在SMT焊盘间(会影响AOI检验机的识别，AOI检验机会误认为是焊点)，可在管脚焊盘之外圈或在管脚焊盘内。8.6白油丝印(位号、外框)的要求：(1)所有元器件、安装孔、定位孔、基标点都有对应的丝印标号Ref。(2)丝印字符尽量遵循从左至右、从下往上的原则。各个元件位号Ref白油的位置，要与其焊盘一一对应。保持相对位置的一致性，距离不要过远，便于对应查找。(3)对于电解电容、二极管等极性的器件在每个功能单元内尽量保持方向一致。极性方向尽量只限两种或局部统一。(4)器件焊盘、需要焊接的锡道上须无丝印，器件位号不应被安装后器件所遮挡。(5)有极性元器件其极性方向标记易于辨认(按前述8.1-8.4内容中的方向标注要求)。 (6)元件白油外框的大小，要比器件本体最大外围轮廓尺寸略大些。也可防止器件排布过密。9. 其他注意点及非SMT事项9.1 关于晶体或晶振：9.1.1小晶体尽量不要采用卧式纯手工焊，请使用直插后卧倒。9.1.2若对相关性能的影响不大，尽量取消晶体的接地操作（因有些晶体对高温敏感且接地焊接是手工进行）。9.1.3为方便接地操作，其接地焊盘尽量放在空旷位置（最好周边5mm以内没有插焊器件，且距离表贴器件2mm以上）。9.1.4接地焊盘的尺寸：普通晶体接地焊盘长/宽至少各为2mm，且接地焊盘位于晶体元件体外侧。小晶体(32.768K)的接地焊盘长为10mm且宽为4mm。 9.2 关于可维修性、可调试可测试性： 9.2.1 BGA与BGA之间连接线路应有测试点。 9.2.2 BGA 器件周围需留有3mm 禁布区，最佳为5mm 禁布区。 9.2.3双列直插元件相互的距离建议最好要大于2mm。 9.2.4可调器件、可插拔器件周围尽量留有足够的空间供调试和维修。根据邻近器件的高度决定。 9.2.5测试孔可以兼做导通孔使用，焊盘直径应不小于25MIL，测试孔中心距应不小于50MIL。 9.2.6测试孔避免放置在芯片底下。 9.2.7关于维修调试测试的专用的接地点TP_WX1的布板要求：在PCB较空旷的区域上，布置一个接地的金属化孔，孔内径1.2mm，孔外径1.8mm。用于维修调试时的接地连接测试点。请制作成器件封装形式，并把此器件的位号统一取名为TP_WX1。 9.3 关于元件封装库的要求 9.3.1 PCB 元件封装库的选用应确认无误。已有标准元件库器件的选用应保证封装与元器件实物外形轮廓、引脚间距、通孔直径等相符合。尚无元件封装库的器件，应根据器件资料建立元件封装库，并保证打印出的模板与实物相符合，特别是注意确认新建立的IC元件、