PCBA-工艺设计规范

1 目的 PCB 工艺设计规范 2 本规范归定 我司 PCB 设计的 程和设计原则 主要目的是为 PCB 设计者提供必须 遵循的规则和约定 提高 PCB 设计质 和设计效 提高 PCB 的可生产性 可测 试 可维护性 适用范围 本规范适用于所有电了产品的PCB 工艺设计 运用于但不限于PCB 的设计 PCB 投板 工艺审查 单板工艺审查等活动 3 规范内容 3 1 PCBA 加工工序合理 制成板的元件布局应保证制成板的加工工序合理 以便于提高制成板加工效率 和直通率 PCB 布局选用的加工流程应使加工效率最高 常用PCBA 的7 种主流加工流程 序号名称工艺流程特点适用范围 1 单面插装成型 插件 波峰焊接效率高 PCB 组装加热次数为一次器件为 THD 2 单面贴装 焊膏印刷 贴片 回流焊接效率高 PCB 组装加热次数为一次器件为 SMD 3 单面混装焊膏印刷 贴片 回流焊接 THD 波峰焊接 焊膏印刷 贴片 回流焊接 THD 波峰焊接 器件为 SMD THD 4 PCB 工艺设计规范 双面混装双面混装 贴片胶印刷 贴片 固化 翻效率高 PCB 组装加热次数 板 THD 波峰焊接 翻板 手工焊为二次 器件为 SMD THD 5双面贴 装 插装 6常规波峰焊 双面混装 7常规波峰焊 双面混装 焊膏印刷 贴片 回流焊接 翻板 焊膏印刷 贴片 回流焊接 手工焊 焊膏印刷 贴片 回流焊接 翻板 贴片胶印刷 贴片 固化 翻板 THD 波峰焊接 翻板 手工焊 焊膏印刷 贴片 回流焊接 翻板 焊膏印刷 贴片 回流焊接 翻板 THD 波峰焊接 翻板 手工焊 效率高 PCB 组装加热次数为 二次 效率较低 PCB 组装加热次数 为三次 效率较低 PCB 组装加热次数 为三次 器件为 SMD THD 器件为 SMD THD 器件为 SMD THD PCB 工艺设计规范 PCB 工艺设计规范 3 2 PCB 外形尺寸 这个设计规范为加工制造 单面或双面板 PCB 定义 其的外形尺寸要求 3 2 1外形尺寸 a 所有的 PCB 的外形轮 必须是直的 这样可以减少 PCB 在加工过程中上板 出板及中 途传输过程中的出错 从而缩短 PCB 的传输时间 增强 PCB 的固定及提高 SMT 加工品 质 能接受 通过在空余的地方增加如下图所示的 Dummy PCB 以增强 PCB 的固定及提高加工品质 PCB 工艺设计规范 能接受的 3 2 2PCB 最大的外形尺寸 设备 SMT 的最大允许外形尺寸 50mm X 50mm 330mm X 250mm厚 0 8mm 3mm 50mm X 50mm 457mm X 407mm 厚 0 8mm 3mm 考虑到生产的通用性 建议 Layout PCB 板时长 宽 大于 330mm 250mm 最小尺 寸 小于 50mm 50mm 在波烽焊接加工过程中 那么 PCB 的厚 标准要求为 1 6mm 最薄 能低于 1 0mm 然 PCB 在过波峰焊接时 弯曲变形而导致 PCB 上的元器件损坏及焊接点破 影响产品的可靠性 在回 焊接加工过程中 薄的 PCB 可以被使用倘 在 PCB 两边增加均衡性铜箔 及通过拼板适当的设计而减少 PCB 的弯曲可能性 3 2 3PCB 定位孔及受限区域 PCB 板上的机械定位孔的定位 机械定位孔的定位是 PCB 上的两个定位孔 用于贴片机较好的固定 PCB 以方 机器精确的贴片 PCB 工艺设计规范 A 单面 PCB 的 Tooling holes 基本规范 1 定位孔应位于 PCB 最长的一边以减少角 差 2 定位孔圆孔的直径应为 4mm 0 1 0 3 定位孔 长孔的尺寸为 宽为 4mm 0 1 0 长为 5mm 4 对于拼板的 PCB 每块小板的数据必须统一以位于左下角的 Tooling holes 圆孔为基准 5 两个定位孔在 PCB 上之间的距离应 PCB 长 的允许下最大分离 B 双面 PCB 的 Tooling holes 基本规范 1 定位孔应位于 PCB 最长的一边以减少角 差 2 定位孔圆孔的直径应为 4mm 0 1 0 PCB 工艺设计规范 3 对于拼板的 PCB 每块小板的数据必须统一以位于左下角的定位孔圆孔为基准 并两面对 称 4 两个定位孔在 PCB 上之间的距离应 PCB 长 的允许下最大分离 C PCB 板上元件贴片的受限区域 单面 PCB D PCB 板上元件贴片的受限区域 双面 PCB 3 2 4元器件 焊盘 线 在 Layout 时所考虑的受限区域定义 所有的元器件 焊盘及线 在 Layout PCB 时与 PCB 的边缘都有一个最小的间隔 为 避免 在分板及搬运过程中损坏 A 焊盘及线 与边的最小间隔 1 与 V CUT 之间的最小间隔 0 5mm 2 与冲孔之间的最小间隔 0 3mm 3 与内部线 之间的间隔 0 25mm 4 与邮票孔边之间的最小间隔 1 27mm PCB 工艺设计规范 B 元器件与边的最小间隔 1 与 V CUT 之间的最小间隔 1 27mm如果是通孔元器件则是 2 0mm 2 与冲孔之间的最小间隔 0 3mm 3 与内部线 之间的间隔 0 5mm 4 尺寸为 1820 的元器件及 大的元器件与 PCB 边缘之间的最小间隔应为 mm 3 2 5 拼板及分板 总的来说有三种拼板方式 即单面拼板 家族式拼板 family panel 双面拼板 阴阳拼 板 3 2 5 1 单面拼板总的要求 A 单面拼板应按同一方向排 这样有 于减少 做程式的步骤及 用机器固定 B 如果小板中有超出小板边缘的元器件 那么与之相邻的小板必须要考虑避位 如下 图 如果小板没有办法避位 也可以通过在小板之间增加一个 dummy 条的方式来避位 见如 下图 PCB 工艺设计规范 使用额外的 Dummy 条去加固拼板的两个长边 以方 在贴片过程中的传输及分 板的方 性 3 2 5 2 家族式拼板 family panel 家族式拼板 也就是将一个产品的所有板都排在一板 板上 如图 阴阳板的优势 减少 板的数 有 于采购 减 存货 减少 ooling 成本为 制造及 装配 制造周期缩短 也缩短的品质反馈周 期 3 2 5 3 双面拼板 阴阳板 家族式拼板的 势 相对于标准拼板 家族式拼板在 原材 的充 分 用方面较差 产生 较多的 ummy board 家族式拼板仅限于有相同的材 及制造过程的板 增加 加工工艺及测试工艺难 元器件种类的增多而导致 机器送 站位的 够 阴阳板 将 面的元器件分布在同一面板上 家族式拼板的优势阴阳板的 势 减少 板的数 有 于采购 减 存货 减少 ooling 成本为 制造 及 装配 制造周期缩短 也缩短的品质反馈周 期 与家族式拼板 同 它 会产生 多 余的 ummy board 增加 回 焊接难 元器件种类的增多而导致 机器送 站位的 够 增加 加工工艺 波峰时 难 PCB 工艺设计规范 3 2 6V CUT SLOT 及 Biscuits 设计 3 2 6 1 iscuits 在 材 上的设计 iscuits 设计在分板时需注意的地方 3 2 6 2 CUT SLOT 设计 PCB 工艺设计规范 印制板距板边距离 V CUT 边大于 0 75mm 铣槽边大于0 3mm 为了保证PCB 加工时不出现露铜的缺 陷 要求所有的走线及铜箔距离板边 V CUT 边大于0 75mm 铣槽边大于 0 3mm 铜箔离板边的距离还应满足安 装要求 PCB 工艺设计规范 3 2 6 3 若PCB 上有大面积开孔 4mm 的地方 在设计时要先将孔补全 以避免波峰焊接时造成漫锡和 板变形 补全部分和原有的PCB 部分要以单边几点连接 在波峰焊后将之去掉 图18 項 次 項目 備註 1一般 PCB 過板方向定義 PCB 在 SMT 生產方向為短邊過迴 焊 Reflow PCB 長邊為 SMT 輸 送帶夾持邊 PCB 在 DIP 生產方向為 I O Port 朝 前過波焊 Wave Solder PCB 與 I O 垂直的 邊為 DIP 輸送帶夾持 邊 1 1 手指過板方向定義 SMT 手指邊與 SMT 輸送帶 夾持邊垂直 DIP 手指邊與 DIP 輸送帶夾 持邊一致 2 3 3 PCB 工艺设计规范 SMD 件文字框外緣距 SMT 輸 送帶夾持邊 L1 需 5mm SMD 及 DIP 件文字框外緣距 板邊 L2 需 5mm 基准校正点 Fiducial marks 3 3 1基准校正点的应用 3 3 1 1 总体考虑 a 基准点是位于 PCB 板上的类似于焊盘的小薄片 通常基准点的制作与 SMT 元器件的焊盘制 作在同一时间进 蚀 刻处 b 由于基准点与 SMT 元器件焊盘在同一加工过程中进 因此其相对位置比定位孔与焊盘的 相对位置 稳定准确 c 在 SMT 加工过程中 通过 SMT 贴片机的照相系统对 PCB 基准点坐标的读取 以及通过计算 机系统对坐标偏差的计算准确定位 PCB 的位置 因此 元件贴片精 得到很大的提高 3 3 1 2 基准点的类型 这 有两种类型 一种是 PCB 基准点 另外一种根椐 同元器件的需要而设的 元件基准 点 1 PCB 基准点 A 对于单板的 Layout 建议使用三个基准点来作为角 线性及非线性失真的补偿 如果 PCB 板的元件间距或脚间距有小于 50mil pitch 的就必须要使用三个基准点 B 三个基准点位于 PCB 板上的三个角 位置 C 在 PCB 长 及对角线的范围之内 三个基准点的距离应尽 最大 D 基准点一定 要放置在如上图所示的受限制的区域 必须放置在距离 PCB 边缘的 5mm 以上的位置 E 如上图如示 每块板的两个基准点是进 角 及线性补偿的最低要求 F 两个基准点应确 在 PCB 对角线两个不对称基准点的位置上 在生产过程中基准点通 常作为参考点来检测板的存在及校正板与板之间的细微的偏差 PCB 工艺设计规范 G SMT 元件应尽 放置在基准点的范围内 H 对于 PCB 拼板的 Layout 最好用三个 如果元件 Pitch 小于 50mil 必须采用三个 或 两个基准点以补偿 PCB 拼板的偏差 I 在回 焊接加工过程中 PCB 基准点必须包涵到 PCB 拼板的 Gerber file 中 J 对于一些高密 分布的 PCB 板中如果没有多余的空间放置基准点 可以考虑将基准点 放置在拼板之间的连接材 上 但为 考虑基准点与 PCB 元件分布的精 必须将基 准点与 PCB 元件分布一起设计在 Gerber file 中 2 个别元件的基准点 对于那些元件脚 Pitch 比较纤细 小于 25mil 如 QFP BGA 元器件 建议使用两个元件 基准点分别放置在元件的对角线的两个位置 以此作为此类元件的参考点并为元件在 SMT 加工过程中修正其偏差 3 3 2 基准校正点的结构 A 根据 同的铜垫厚 而选用 同的基准点的尺寸 A 以及基准点与绝缘材 之间的相距尺寸 B 也将选用 同的尺寸 如下图 B 应选择绝缘材 孔作为基准点 或在基准点周围设置一个与基准点尺寸相 近的图案 此图案还包括多层板中的 层图案 Min solder resist opening dia B Fiducil dia A 1 0 2 0 for PCB 1oz and 2 oz copper 3 oz or above copper silkscreen 3 0 4 0 wet film 3 0 3 0 PCB 工艺设计规范 对于多层板建议基准点内层铺铜以增加识别对比度 铝基板 厚铜箔 铜箔厚度 30Z 基准点有所不同 基准点的设置为 直径为2mm 的铜箔 上 开直径为1mm 的阻焊窗 基准点范围内无其它走线及丝印 为了保证印刷和贴片的识别效果 基准点范围内应无其它走线及丝印 3 4 线 设计规范 A 加强焊端的独 性 减弱焊端之间的影响 如下图 PCB 工艺设计规范 B 如果焊端位于较大的铜箔上 那么必须修整较大的可焊区焊端面积以避免出现短 等 如下图 C 为 达到较好的机械强 尤其是对于 OZ铜的 及有手工焊接要求的 经常加 大铜箔的面积 如下图 D 通孔 允许位于底部为 属物质的元器件下面 除非他们之间有绝缘体隔开 并且此绝缘 体能承受焊接时的高温冲击而 被损坏 E 铜 与焊端连接的颈部位置应加宽以避免在焊接的过程中出现断 的现象 PCB 工艺设计规范 F 焊盘 允许位于与大铜箔的附近 他们之间最小间隔应 小于 mm G 线 宽 及线 之间的间隔定义 对于 oz或2oz铜的 H 线 转角定义 I 高热器件应考虑放于出风口或利于对流的位置 PCB 在布局中考虑将高热器件放于出风口或利 于对流的位置 J 较高的元件应考虑放于出风口 且不阻挡风路 K 散热器的放置应考虑利于对流 L 温度敏感器械件应考虑远离热源 PCB 工艺设计规范 大面积铜箔要求用隔热带与焊盘相连 为了保证透锡良好 在大面积铜箔上的元件的 焊盘要求用隔热带与焊盘相连 对于需过5A以上大电流的焊盘不能采用隔热焊盘 如 图所示 焊盘与铜箔间以 米 字或 十 字形连接 PCB 工艺设计规范 M 高热器件的安装方式及是否考虑带散热器 确定高热器件的安装方式易于操作和焊接 原则上 当元器件的发热密度超过0 4W cm3 单靠元器件的引线腿及元器件本身不足充分散热 应采用 散热网 汇流条等措施来提高过电流能力 汇流条的支脚应采用多点连接 尽可能采用铆接后 过波峰焊或直接过波峰焊接 以利于装配 焊接 对于较长的汇流条的使用 应考虑过波峰时 受热汇流条与PCB 热膨胀系数不匹配造成的PCB 变形 为了保证搪锡易于操作 锡道宽度应不大 于等于2 0mm 锡道边缘间距大于1 5mm 3 5 PCB Layout 及元件装配 3 5 1通常考虑因素 Layout 和元件 因为表面贴装的焊接点大多都比较小 并且在元器件与 PCB 之间要提供完整的机 械连接点 由此在制造过程中保持连接点的可靠性就显得非常重要 通常在产品制 造 搬运 处 当中大 PCB 贴大元器件要比小 PCB 贴小元器件 冒险 因此越密 集分布的 PCB 板对其厚 及硬 有 高的要求以避免在加工 测试及搬运过程中 受弯曲而损坏焊接点或元器件本体 因此在设计过程要充分考虑到 PCB 的材质 PCB 工艺设计规范 尺寸 厚 及元件的类型是否能满足在加工 测试及搬运过程中所承受的机械强 在对 PCB 布局时应考虑按元件的长与 PCB 垂直的方向放置 尤其避免将元器件布在 固 高应 的部分以免元器件在焊接 分板 振动时出现破 经常插拔器件 或板边连接器周围 3mm 范围内尽量不布置 SMD 以防止连接器插拔时产生的应力损 坏器件 具体见以下图示 b 元件热膨胀性 匹配 表面贴片元件特别是无铅元器件在焊接过程中最主要的因素是热膨胀的冲击 元器 件的焊端与元件本体如果在高温焊接及大电 过时热膨胀 匹配将导致元件本体 与焊端破 总的来说 大的元器件比小的元器件 受热膨 缩的影响 一般 在焊接加工工艺中只允许电容尺寸等于1812 3 5 2元件装配 PCB 工艺设计规范 a 元件贴片 相似的元器件应按同一方向整齐地排 在的 PCB 板上以方 SMT 贴片 检查 焊接 建议所有有方向的元器件本体上的方向标示在 PCB 板的排 是一致的 见如下图 b SMT 元件手焊 补焊要求 由于大多 SMT 元器件在手工焊接过程中极 受热冲击 的影响而损坏 因此 允许对 SMD 进 手工焊接 在生产当中出现的 应尽 在低温下焊接 c SMT 元器件 应放置在有 DIP Double in line package 双 直接式组装 通孔元 件的下面 目前公司无波烽焊接工艺 以手工替代 这一条可 执 d SMT 应远离 PCB 定位边缘 5mm e SMT 加工必须与焊接工艺相匹配 如回 焊接只适用于 PCBA 的回 焊接 波烽焊 接也只适用于 PCBA 的波烽焊接 3 5 3 焊接 迴焊 波焊 A 波焊 項 PCB 工艺设计规范 次 項目 備註 1未做特别要求时 手插 件插引脚的通孔规 格 孔径太小作业性 好 孔径太大焊点容 产 生锡 2针对引脚间距 2 0mm 的手插 PIN 电容等 插 引脚的通孔的规格为 0 8 0 9mm 改善 件过波峰焊的短 3未做特别要求时 自插元件的通孔规格 A I 自插机 要求 4针对引脚间距 2 0mm 的手插 PIN 电容等 焊盘的规格为 多层板焊盘直径 孔径 0 2 0 4m 5针对加装铆钉的焊盘 焊盘的规格为 焊盘 直径 2 孔径 1mm 6自插 横 元件焊盘的规格为 直徑 lead 0 4mm 0 54mm孔 徑 0 90mm PCB 工艺设计规范 7自插 横 元件焊盘的规格为 直徑 lead 0 55mm 0 64mm孔 徑 1 05mm 8自插 横 元件焊盘的规格为 直徑 lead 0 65mm 0 8mm 孔 徑 1 2mm 9自插 直 元件焊盘的规格为 2 leaded components pitch 5 mm 10自插 直 元件焊盘的规格为 3 leaded taped components pitch 2 5 5 mm 11每一块 PCB 上 必须用实心箭头标出过锡炉 的方向 12多个引脚在同一直线上的器件 象连接器 DIP 封装器件 T220 13较轻的器件如二级管和 1 4W 电阻等 布局时 应使其轴线和波峰焊方向垂直 防止过波峰焊时因一端先焊接凝固而使器件 产生浮高现象 PCB 工艺设计规范 14贴片元件过波峰焊时 对板上有插元件 如 散热片 变压器等 的周围和本体下方其板 上 可 防止 PCB 过波峰焊时 波峰 1 扰 波 上的 锡沾到上板 件或 件脚 在后工程中装配 时产生机内异物 15大型元器件 如 变压器 直径 15 0MM 以 上的电解电容 大电 的插座 IC 三极管 等 加大铜箔及上锡面积 如图 阴影部分 面积最小要与焊盘面积相等 1 增强焊盘强 2 增加元件脚的吃锡高 16需要过锡炉后才焊的元件 焊盘要开走锡位 方 向与过锡方向相反 宽 视孔的大小为 0 5 1 0mm 防止过波峰后堵孔 17未做特别要求时 元件孔形状 焊盘与元件 脚形状必须匹配 并保证焊盘相对于孔中心 的对称性 方形元件脚配方形元件孔 方形 焊盘 圆形元件脚配圆形元件孔 圆形焊 盘 保证焊点吃锡饱满 18冰刀线要求 板宽 150mm 需加冰刀线 冰刀位于板的 中心 冰刀线宽为 3MM 下板冰刀线之标示线要用阻焊漆涂覆 有 标示点位除外 ICT 测试点及 线 得位于冰刀线内 冰刀线在上板的两头追加标示 于锡炉 冰刀调整 冰刀线内 得有焊盘和 件脚 排 PIN 焊盘必须设计在冰刀线外 5MM 避 免短 产生 A I 弯脚向冰刀线的 件 焊盘边缘距冰刀 线边缘 2 0mm 其它 件焊盘 0 5mm PCB 工艺设计规范 19过波峰焊之下板 铜箔为 0 5MM 宽 0 5MM 间距的条纹形 铜 大面积 铜箔 内如有元件脚 其焊盘要与其他 铜箔隔 开 相邻元件脚的焊盘要独 开 可有 铜连接 防止周边点位被 锡所造成锡薄 锡 20过波峰焊的插件元件焊盘边缘间距应大于 1 0mm 包括元件本身引脚的焊盘边缘间 距 为保证过波峰焊时 短 21插件元件每排引脚为较多 当相邻焊盘边缘 间距为 0 6mm 1 0mm 时 焊盘形状为圆形 且必须在焊 件 DIP 后方设置窃锡焊盘 如 LCD 主板 KEPC 板上的 PIN 信号连接头 等 受 PCB LAYOUT 限制无法设置窃锡焊盘 时 应将 DIP 后方与焊盘邻近或相连的线 绿 漆开放为 铜 作为窃锡焊盘用 A B PCB 工艺设计规范 22设计多层板时要注意 属外壳的元件 插 件时外壳与印制板接触的 顶层的焊盘 可 开 一定要用绿油或丝印油盖住 如两脚 的晶振 3 只脚的 LED 防止过波峰时焊锡从通孔上溢到上板 导致 件对地短 或 件脚之间短 23信号接插 PIN 支撑脚等 件脚为窄扁形的元 件脚 孔径和焊盘必须设计为椭圆形 保证焊点吃锡饱满 24PT 下方有贴片元件时 贴片元件 DIP 后方须 加窃锡焊盘 窃锡焊盘宽为 4MM 长 A 同尺 寸 B 25需波峰焊的贴片 IC 要设计为纵向过锡炉 各 脚焊盘之间要加阻焊漆 在最后一脚要设计 窃锡焊 2 5mm 3mm 26需波峰焊的贴片 QFP IC 要设计为纵向过锡 炉 各脚焊盘之间要加阻焊漆 角 45 對角弧 2 25mm X 2 窃锡焊 2 3mm X 7mm PCB 工艺设计规范 27针对多层板双面均有锡膏工艺 需过波峰焊 时 底面 焊接面 贴片元件的焊盘或本体 边缘与插件 件焊盘边缘距离 4mm 双 或 多 组件下板脚内部 可有贴片 件 此制程需要泳焊治具过锡炉 制作泳焊治具 需要最低的距离 28锁付孔需过波峰焊时 底面 焊接面 的形 状为 米 字形 孔周边的铜箔离圆孔边 0 2mm 以 1 防止过锡炉后堵孔 2 组装时会碰到铁盘 丝的柱子 3 防止锁付时 丝 直径为 7 5mm 将铜线锁断 4 焊盘为椭圆形 试跑发现椭圆焊盘一 边因吃锡过多导致锁付 丝时 PC 板 平 无法锁付 29过波峰焊接的板 元件面有贴板安装的器 件 其底下 能有过孔或者过孔要盖绿油 过波峰焊时 焊锡从通过冒出导致 IC 脚短 30需过波峰焊的大 IC 类元件其焊盘应比本体长 2MM 同时 得有阻焊漆 保证 件本体 属与焊盘焊接 好 31需过波峰焊的 Q 类元件 B E C 脚焊宽 为 1 0mm 长 分别为 1 3mm 1 3mm 1 5mm 32Leadless 無延伸腳的 SMD 件 PCB PAD 0603 不能过波峰焊Layout Rule XW H 2 3 max 0 3 YL 單位 mm RP 0 3 PCB 工艺设计规范 33过波峰焊的表面贴器件的stand off 符合规范要求 过波峰焊的表面贴器件的 stand off 应小于 0 15mm 否则不能布在过波峰焊面 若器件的 stand off 在 0 15mm 与 0 2mm 之间 可在器件 本体底下布铜箔以减少器件本体底部与 PCB 表 面的距离 34焊盘 DIP 后方有 铜箔时 焊盘周边必须加 阻焊剂 阻焊剂宽 0 2 0 5mm 防止短 35相邻焊盘边缘距离 1mm 时 焊盘之间须加阻 焊漆 防止短 36相邻焊盘边缘距离 3mm 时 焊盘按标准焊盘 设计 加拖尾 防止 件脚吃锡 饱满 37