PCB设计与工艺规范.ppt
《PCB设计与工艺规范.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PCB设计与工艺规范.ppt(97页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、现状和目的现状和目的现状现状: 电子产品研发工程师,特别是硬件开发人员,普遍存在对制造工艺要求不熟悉,可制造性概念比较模糊。对PCB布局设计,元件选择,制造工艺流程选择,热设计,生产测试手段等方面的实际经验不足,导致设计出的产品不具备可生产性或可生产性差(制造成本高),需要多次反复改板,影响了产品的推出日期,甚至影响了产品的质量和可靠性。目的目的: 根据公司制造能力制定规则(即工艺规范)来设计指导PCB设计,旨在提高产品的可制造性、高可靠性。获得良好的质量、缩短生产周期、降低的劳动成本和材料成本、减少重复设计的次数。主要内容主要内容v PCBA制造工艺v PCB基板板材要求v PCB布局要求v
2、 PCB走线要求v 电源和地线(层)设计v PCB字符、丝印及相关层(Layer)规定 v PCB拼版要求v PCB工艺边设计v 贴片器件标准化的要求v 波峰焊的标准化要求v 自动插件(AI)要求v 手插件标准化要求v ICT测试点设计要求PCBA制造工艺制造工艺vTHT和SMT工艺 THT:通孔插装技术(Through Hole Technology) SMT:表面贴装技术(Surface Mounted Technology)v波峰焊工艺v锡膏印刷 目前多采用模板印刷方式v点胶 适用于波峰焊的SMD器件、双面回流焊的大重量器件 对于standoff较大的元件,可能造成掉件。v 贴片工艺基板
3、处理系统:传送基板,定位基板处理系统:传送基板,定位贴片头:真空拾放元件贴片头:真空拾放元件供料系统供料系统元件对中系统元件对中系统v 特点 焊锡和焊接用的热能量 由同一工序提供 v 工艺过程v 单波与双波 单波 High pressure turbulent wave 双波Smooth laminar wave进板助焊剂预热焊接冷却/出板v 特点特点v 组装密度较低组装密度较低v 细间距易出现连锡细间距易出现连锡v SMD器件易出现阴影效应器件易出现阴影效应v BGA等器件不适合波峰焊等器件不适合波峰焊v 双波有助于减少阴影效应,但可能出现冒锡问题双波有助于减少阴影效应,但可能出现冒锡问题v
4、 防止阴影效应措施:防止阴影效应措施:v 合适的焊盘尺寸:比回流焊盘长合适的焊盘尺寸:比回流焊盘长v 合适的原件间距:大于器件高度合适的原件间距:大于器件高度v特点 焊接用的锡和热量通过两个独立的工序提供v 技术要点 找出最佳的温度曲线 温度曲线处于良好的受控状态v技术分类: 按热传播方式:传导、辐射、对流 按焊接形式:局部焊接、整体焊接v热风回流炉基本结构 回流炉子按PCBA温度变化分为:预热区、恒温区、再流区、冷却区v 工艺窗口 器件对热风回流焊的影响 热风回流焊不能控制局部温度 不能焊接高温器件、焊锡封装的组件、热容量大器件v 我们尽量使PCB板上所有器件的温度曲线一致,以获得良好的焊接
5、效果。PCB基板板材要求基板板材要求vPCB板材的分类:v 、按增强材料不同(最常用的分类方法) 纸基板(FR-1,FR-2,FR-3) 环氧玻纤布基板(FR-4,FR-5) 复合基板(22F,CEM1,CEM-3) HDI板材(RCC) 特殊基材(金属类基材、陶瓷类基材、热塑性基材等)PCB基板板材要求基板板材要求v 、按树脂不同来分 酚酫树脂板 环氧树脂板 聚脂树脂板 BT树脂板 PI树脂板PCB基板板材要求基板板材要求v 、按阻燃性能来分 阻燃型(UL94V-0,UL94V-1) 非阻燃型(UL94-HB级)注:22F板材是阻燃型,但并没有UL94V-0或UL94V-1认证,因此板上不能
6、打UL94V-0或UL94V-1标识PCB基板板材要求基板板材要求vPCB板材的漏电起痕指数(CTI)v定义:材料表面能经受住50滴电解液(0.1%氯化铵水溶液)而没有形成漏电痕迹的最高电压值,单位为V。 在覆铜箔层压板(简称覆铜板)的诸多性能中,耐漏电起痕性作为一项重要的安全可靠性指标,已越来越为印制电路板设计者和整机生产厂所重视。 PCB基板板材要求基板板材要求vPCB板材等级划分:v美国UL和IEC根据绝缘材料的CTI水平,分别将其划分6个等级和4个等级,见下表,CTI600为最高等级。PCB基板板材要求基板板材要求 v CTI值低的覆铜板,在高压、高温、潮湿、污秽等恶劣环境下长时间使用
7、,容易产生漏电起痕。 一般地,普通纸基覆铜板(XPC、FR-1等)的CTI150,普通复合基覆铜板(CEM-1、CEM-3)和普通玻纤布基覆铜板(FR-4)的CTI为175225,均满足不了电子电器产品更高安全性的使用要求。在IEC-950标准中对覆铜板的CTI和印制电路板的工作电压、最小导线间距(最小漏电距离Minimum Creepage Distance)的关系也作了规定,CTI高的覆铜板不仅适合在高污染度、高压场合下使用,也非常适合制作高密度印制电路板,高耐漏电起痕性覆铜板和普通覆铜板相比,用前者制作的印制电路板的线间距可允许更小。 PCB基板板材要求基板板材要求v板材厂家 常用的PC
8、B板材厂家有:KB,PZ,ZD,HX,DS, 生益()等,不同的客户对PCB板材厂家有不同要求,特别是出口到国年的电子产器中需要指定,因此在PCB说明文件中需要指定板材厂家。v板材厚度规格(10%公差)常用的有以下几种: 0.4mm;0.6mm;0.8mm ;1.0mm ;1.2mm ;1.6mm ;2.0mm 等。对于有特殊要求的,如板厚要求0.5MM;0.7MM要特殊说明。PCB布局要求布局要求v元器件布局总体要求: 保证电路功能和性能指标;满足工艺性、检测、维修等方面的要求,比如:从生产工艺的要求中过波峰焊的方向,确定元器件摆放的方向;元器件排列整齐、疏密得当,兼顾美观性;元件尽可能有规
9、则地分布排列,以得到均匀的组装密度。v元器件布局顺序:先放置需固定位置的元器件(比如:连接器,按键,LED灯,数码管等显示器件)再放置占用面积较大的元器件;先集成器件后分立器件;先主后次,多块集成电路时先放置主电路。PCB布局要求布局要求v高、低压之间出于安全考虑要隔离,隔离距离与承受的耐压有关,需满足最小爬电距离及电气间隙。v布局的元器件应有利于发热元器件散热,大功率大功率发热器件分开布置,以降低热量密,周围不应布置热敏元件,要留有足够的距离,原则上元件体底部到PCB板的距离应3.0mm。电解电容与发热器件的距离5.0mm。v模拟器件和数字器件的旁路或去耦电容(通常会有一个电解电容和一个瓷片
10、电容)都要靠近其电源引脚, 此电解电容值通常为100uF,瓷片电容通常为0.1uF。PCB走线要求走线要求v铜箔间最小间距及铜箔最小宽度:v单面板0.3mm(12mil),双面板0.2mm(8mil)。v在元器件尺寸较大,而布线密度较低时,可适当加宽印制导线及其间距,并尽量把不用的地方合理地作为接地和电源用。v在双面或多层印制电路板中,相邻两层印制导线,宜相互垂直走线,或斜交、弯曲走线,力求避免相互平行走线。v印制导线布线应尽可能短,特别是电子管栅极、晶体管的基极和高频回路更应注意布线要短PCB走线要求走线要求v印制电路板上安装有高压或大功率器件时,要尽量和低压小功率器件的布线分开。并注意印制
11、导线与大功率器件的连接设计和散热设计。v作为高速数字电路的输入端和输出端用的印制导线,应避免相邻平行布线。必要时,在这些导线之间要加接地线。v为了减少电磁干扰,需要时,数字信号线可靠近地线布设。地线可起屏蔽作用。v在高频电路中,为减少寄生反馈耦合,必要时需设置印制导线保护环或保护线,以防止振荡和改善电路性能。v模拟电路输入线最好采用保护环,以减少信号线与地线之间的电容。v根据电流大小确定合适铜皮宽度(宽度不够可开阻焊加锡方式解决)。 可参考下表确定:比如厚度为1oz(盎司),宽度为5.08mm(20mil)的铜箔,在允许温升为20的条件下,可通过的最大电流为10A。PCB走线要求走线要求PCB
12、走线要求走线要求v根据相邻两线的电压差,确定最小的爬电距离,不足宽度用开槽方式,电气间隙决定开槽宽度。v确定爬电距离步骤: 步骤一:查看线路,确定线路之间的电压差; 步骤二:确定PCB材料的CTI(漏电起痕指数),划 分其材料组别:组,组,a组, b组。 步骤三:确定电路工作环境的污染等级(一般设备为污染等级2); 步骤四:按不同的绝缘,在相应的表中查在该工作电压、材料组别和 污染等级下的爬电距离要求。v 确定电气间隙大小步骤:1)、首先需要确定产品的过电压类别(家用电器一般为过电压类别);2)、再确定额定电压;3)、再查下表找出额定脉冲电压;4)、然后下表,可以查出相对应额定脉冲电压所对应的
13、最小电气间隙;PCB走线要求走线要求电源和地线(层)设计电源和地线(层)设计v单面或双面印制电路板上有大面积电源区和接地区时(面积超过直径为25mm 圆的区域),应局部开窗口(即网格状铺铜),以免大面积铜箔的印制电路板在浸焊或长时间受热时,产生铜箔膨胀、脱落现象或影响元件的焊接质量。v尽量采用地平面作为电流回路;印制电路板上同时安装模拟电路和数字电路时,宜将两种电路的地线系统完全分开,它们的供电系统同样也宜完全分开,见下图;如果地平面被信号走线隔断,为降低对地电流回路的干扰,应使信号走线与流经地平面的电流方向垂直;电源和地线(层)设计电源和地线(层)设计电源和地线(层)设计电源和地线(层)设计
14、v 对于电流回路,需要注意如下基本事项:v 、如果使用走线,应将其尽量加粗:PCB上的接地连接如要考虑走线时,设计应将走线尽量加粗。这是一个好的经验法则,但要知道,接地线的最小宽度是从此点到末端的有效宽度,此处“末端”指距离电源连接端最远的点。v 、应避免地环路:例如电源线和地线的位置良好配合,可以降低电磁干扰的可能性。如果电源线和地线配合不当,会设计出系统环路,并很可能会产生噪声。电源线和地线配合不当的PCB设计示例如图1.4.3-1所示,电源和地线环路太大,极易受到电磁干扰。采用图1.4.3-2所示的方法,电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应电压的可能性可大为降低。电源和地线(层)设计
15、电源和地线(层)设计电源和地线(层)设计电源和地线(层)设计v 、如果不能采用地平面,应采用星形连接策略使地电流独立返回电源连接端。电源和地线(层)设计电源和地线(层)设计v、数字电流不应流经模拟器件:数字器件开关时,回路中的数字电流相当大,但只是瞬时的,这种现象是由地线的有效感抗和阻抗引起的。对于地平面或接地走线的感抗部分,计算公式为V = Ldi/dt,其中V是产生的电压,L是地平面或接地走线的感抗,di是数字器件的电流变化,dt是持续时间。对地线阻抗部分的影响,其计算公式为V= RI, 其中,V是产生的电压,R是地平面或接地走线的阻抗,I是由数字器件引起的电流变化。经过模拟器件的地平面或
16、接地走线上的这些电压变化,将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号的对地电压)。PCB字符、丝印及相关层规定字符、丝印及相关层规定 v对于需过安规认证PCB的字符丝印不能随意更改,特别是UL认证号及ROHS标识,批量PCB板和已做认证PCB板需一致,如有差异需提前与客户确认。v 器件位号字符高度宜选1-1.5mm,宽度0.1-0.2mm(具体大小视器件疏密程度调整),字体宜选用Serif 字体;v型号字符高度宜选1.5-2.5mm,宽度0.2-0.5mm(具体大小随空间调整),字体宜选用Serif 字体;如果有多个型号共用PCB,则多个型号字符必须放在顶层丝印层(Top Overlay或 To
17、p Silk),防止过炉后型号勾选标记消失,导致PCBA混料.。PCB字符、丝印及相关层规定字符、丝印及相关层规定 v接线端子(比如插座、排线、程序烧录座等),需用合适大小字符标示出电源、地及其它相关功能名,以便于软硬件调试及产品测试。vPCB上同类型插座两个或以上如有不同颜色,需标示出相应颜色英文或汉字字符,以方便生产及产品组装。PCB字符、丝印及相关层规定字符、丝印及相关层规定vPCB设计中相关层(Layer)规定: Mechanical1(机械1层)规定为板框外形层,用于除开孔焊盘、过孔开孔外的所有PCB的开孔或开槽及板框确定,PCB的板框尺寸标注也可放于此层;Mechanical2、3
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PCB 设计 工艺 规范
限制150内