最新PCB设计工艺规范-技术开发部工作手册.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-datePCB设计工艺规范-技术开发部工作手册PCB设计工艺规范-技术开发部工作手册目 录目 录11. 目的22. 适用范围23. 定义24. 规范内容24.1 PCB 板材要求24.2 热设计要求24.3 器件库选型要求34.4 基本布局要求44.5 走线要求84.6 固定孔、安装孔、过孔要求94.7 基准点要求94.8 丝印要求104.9 安规要求114.10 PCB 尺
2、寸、外形要求114.11 工艺流程要求124.12 可测试性要求(主要针对在线测试(ICT测试)而制定)135. 附录 安规中的距离及其相关安全要求141. 目的规范产品的PCB 工艺设计,规定PCB 工艺设计的相关参数,使得PCB 的设计满足可生产性、可测试性、安规、EMC等的技术规范要求,在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势。2. 适用范围 本规范适用于所有电子产品的PCB 工艺设计。3. 定义导通孔:一种用于内层连接的金属化孔,但其中并不用于插入元件引线或其它增强材料。盲孔:从印制板内仅延展到一个表层的导通孔。埋孔:未延伸到印制板表面的一种导通孔。过孔:从印制板的一个表层
3、延展到另一个表层的导通孔。元件孔:用于元件端子固定于印制板及导电图形电气联接的孔。Stand off:表面贴器件的本体底部到引脚底部的垂直距离。PTH:金属化通孔。 T 面:TOP面; B 面:BOTTOM面。PCBA:PCB组件。装有元器件的印刷电路板。 SMT:表面安装技术; THT:通孔安装技术。4. 规范内容4.1 PCB 板材要求 4.1.1 确定PCB 使用板材以及相关参数确定PCB 所选用的板材。板材有:环氧玻璃布板(FR4);纸基酚醛树脂板(FR-2);纸基环氧树脂板(FR-3)、聚四氟乙烯玻璃布板(Gx);铝基板、陶瓷基板等。审核选定的PCB之主要相关参数: TG 值:玻璃化
4、温度。与焊接温度相关,FR-4经试验能经得起无铅SMT焊接。CTE值:热膨胀系数。分x,y轴膨胀系数和z轴膨胀系数,此值应尽量小和与电子元器件的CTE一致。er值:相对介电常数。高频应用要注意的参数。超高频可用聚四氟乙烯层压板。4.1.2 确定板厚和最后制成板敷铜线的厚度(覆铜板常规基铜厚度为18mm 、35mm和70mm)。制成板敷铜线的厚度根据成本和技术要求,可在18mm、30mm 、50mm 80mm和70mm 100mm三档中选择,且要求全板厚度均匀一致。4.1.3 确定PCB的表面处理镀层PCB铜箔的表面处理有热风正平(HASL)俗称镀铅锡、电镀镍金、化学沉金和OSP(有机可焊性保护
5、剂) 四种可选。引脚间距(不是间隔)0.64mm建议采用HASL工艺;间距0.5mm建议采用镀镍金或OSP。介于0.50.64mm之间且后续还要插焊元器件时,建议采用HASL表面处理工艺,否则应采用镀镍金或OSP。键盘板的跳线可采用印制导电油墨方式。4.2 热设计要求4.2.1 高热器件应考虑放于容易降温的位置。PCB布局应考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。4.2.2 散热器的放置应考虑利于对流4.2.3 温度敏感器械件应考虑远离热源,对于自身温升高于30的热源,一般要求:a 在风冷条件下,电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于2.5mm;b 自然冷条件下,电解电容等温度敏感器
6、件离热源距离要求大于或等于4.0mm。若因为空间的原因不能达到要求距离,则应通过温度测试保证温度敏感器件的环境温度在标定范围内,并考虑降额使用的可能。4.2.4 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,如图1所示:焊盘两端走线均匀或热容量相当 焊盘与铜箔间以“米”字或“十”字形连接图14.2.5 过回流焊的0805 以及0805 以下片式元件两端焊盘的散热对称性为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象,过回流焊的0805 以及0805 以下片式元件两端焊盘应保证加热和散热对称性,焊盘与印制导线的连接部宽度不应大于0.3mm(要流过大电
7、流的焊盘除外),如图1 所示。4.2.6 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,应采用散热器辅助散热。4.3 器件库选型要求4.3.1 已有PCB 元件封装库的选用应确认无误且不会引起误插误装PCB上已有元件库器件的选用应保证封装与元器件实物外形轮廓、极性、引脚间距、通孔直径等相符合。焊盘两端走线均匀或热容量相当, 焊盘与铜箔间以”米”字或”十”字形连接,插装器件管脚应与通孔公差配合良好(通孔直径大于管脚直径820mil),考虑公差可适当增加,确保透锡(或过锡)良好。元
8、件的孔径形成序列化,40mil(1mm) 以上按5 mil(0.127mm) 递加,即40 mil、45 mil、50 mil、55 mil; 40 mil 以下按4 mil 递减,即36 mil、32 mil、28 mil、24 mil、20 mil、16 mil、12 mil、8 mil。器件引脚直径与PCB 焊盘孔径的对应关系,以及与通孔回流焊的焊盘孔径对应关系如表1: 表1 器件引脚直径与PCB 焊盘孔径的对应关系器件引脚直径(D)波峰焊PCB焊盘孔径 / 通孔回流焊焊盘孔径D1.0mm (D40mil)D+0.3mm / +0.15mm (D+12mil / +6mil)1.0mmD
9、2.0mm (40mil2.0mm (D80mil)D+0.5mm /+ 0.2mm (D+20mil / +8mil)注意:纸基板的元件引脚直径为D,则PCB的孔径应取D+0.2mm,即孔径适当缩小。 建立元件封装库存时应将孔径的单位换算为英制(mil),并使孔径满足序列化要求。环氧玻璃布板1mm孔径与焊盘直径之比(M)为 1:2.02.5/1:1.72.2(单面板/双面板),1mm孔径以上M取较大值,1mm以下孔径M取较小值。纸基板M取1:2.42.7。保证手焊器件本体焊盘边距0.6mm,不满足的应采用椭圆焊盘。手焊QFP的pitch应0.65mm;手焊插焊元件的pitch尽量满足2mm。
10、元器件封装的外形应能正确指导安装。4.3.2 新器件的PCB 元件封装库存应确定无误PCB 上尚无封装库的器件,应根据器件资料建立元件封装库,并保证丝印库存与实物相符合,特别是新建立的电磁元件、自制结构件等的元件库存是否与元件的资料(承认书、图纸)相符合。新器件应建立能够满足不同工艺(回流焊、波峰焊、通孔回流焊)要求的元件库。4.3.3 需过波峰焊的SMT 器件要求使用表面贴波峰焊盘库。4.3.4 轴向器件和跳线的引脚间距的种类应尽量少,以减少器件的成型和安装工具。4.3.5 不同引脚间距的兼容器件(可代换器件)要有单独的焊盘孔。4.3.6 锰铜丝等作为测量用的跳线的焊盘要做成非金属化,若是金
11、属化焊盘,那么焊接后,焊盘内的那段电阻将被短路,电阻的有效长度将变小而且不一致,从而导致测试结果不准确。4.3.7 不能用表贴器件作为手工焊的调测器件,表贴器件在手工焊接时容易受热冲击损坏。4.3.8 除非实验验证没有问题,否则不能选用和PCB 热膨胀系数差别太大的无引脚表贴器件,这容易引起焊盘拉脱现象。4.3.9 除非实验验证没有问题,否则不能选非表贴器件作为表贴器件使用。因为这样可能需要手焊接,效率和可靠性都会很低。4.4 基本布局要求4.4.1 PCBA(PCB组件) 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
12、加工效率最高。常用PCBA 的6 种主流加工流程如表2所示。4.4.2 波峰焊加工的制成板进板方向要求有丝印标明波峰焊加工的制成板进板方向应在PCB 上标明,并使进板方向合理,若PCB 可以从两个方向进板,应采用双箭头的进板标识。表2 主流加工流程4.4.3 两面过回流焊的PCB,第一次回流焊接的是BOTTOM 面(底面),焊好后在第二次回流时此面是朝下的,因此,底面要求无大体积、太重的表贴器件。对第一次回流焊接器件的重量限制是:每平方英寸焊脚接触面的承重量应小于等于 30克(约合50mg/mm2)。若有超重的器件必须布在BOTTOM 面,则应通过试验验证可行性。 序号名 称工艺流程特 点适用
13、范围1单面插装成型插件浸焊切腿波峰焊接效率高,PCB 组装加热次数为一次器件为THD2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SMD3单面混装焊膏印刷贴片回流焊接THD波峰焊接效率较高,PCB 组装加热次数为二次器件为SMD、THD4双面混装贴片胶印刷贴片固化翻板THD波峰焊接翻板手工焊效率高,PCB 组装加热次数为二次器件为SMD、THD5双面贴装、插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效率高,PCB 组装加热次数为二次器件为SMD、THD6常规波峰焊双面混装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效率较低,PCB 组
14、装加热次数为三次器件为SMD、THD注:这里的单、双面是指元件所在的面是仅单面还是两面都有,不是指单面板和双面板。 4.4.4 需波峰焊加工的电路板背面(焊接面)器件不形成阴影效应的安全距离波峰焊工艺的SMT 器件距离要求如下:过波峰方向1) 相同类型器件间隔距离(见图2)。B是器件体间隔,L是焊盘间隔。 图2 表3 波峰焊接SMT时相同类型器件的封装尺寸与间隔距离关系 焊盘间隔 L(mm/mil)器件本体间隔 B(mm/mil)最小间隔推荐间隔最小间隔推荐间隔06030.76/301.27/500.76/301.27/5008050.89/351.27/500.89/351.27/50120
15、61.02/401.27/501.02/401.27/5012061.02/401.27/501.02/401.27/50SOT封装1.02/401.27/501.02/401.27/50钽电容3216、 35281.02/401.27/501.02/401.27/50钽电容6032、73431.27/501.52/602.03/802.54/100SOP1.27/501.52/60-2) 波峰焊接SMT时不同类型器件间隔(见图3) 图3表4 不同类型器件的封装尺寸与间隔距离B的关系表封装尺寸0603080512061206SOT封装钽电容3216、3258钽电容6032、7343SOIC通孔
16、06031.271.271.271.521.522.542.541.2708051.271.271.271.521.522.542.541.2712061.271.271.271.521.522.542.541.2712061.271.271.271.521.522.542.541.27SOT封装1.521.521.521.521.522.542.541.27钽电容3216、32581.521.521.521.521.522.542.541.27钽电容6032、73432.542.542.542.542.542.542.541.27SOIC2.542.542.542.542.542.542.5
17、41.27通孔1.271.271.271.271.271.271.271.27 4.4.5 大于0805 封装的陶瓷电容,布局时尽量靠近传送边或受应力较小区域,其轴向尽量与进板方向平行(见图4),尽量不使用1825 以上尺寸的陶瓷电容,防止应力过大而崩裂。图44.4.6 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。4.4.7 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B 面过波峰焊,若器件的stand off 在0.15mm 与0.2mm 之间,可在器件本
18、体底下布铜箔以减少器件本体底部与PCB表面的距离。4.4.8 过波峰焊的插件元件焊盘间距大于1.0mm为保证过波峰焊时不连锡,过波峰焊的插件元件(THD)焊盘边缘间距应大于0.6mm。插件元件引脚间距(pitch)优选2.0mm,焊盘边缘间距优选1.0mm。插件元件每排引脚数较多,以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件时,当相邻焊盘边缘间距为0.6mm-1.0mm 时,推荐采用椭圆形焊盘或加盗锡焊盘(图5)。0.6Pitch孔径+1620mil盗锡焊盘 过板方向Pitch当XY,选用圆焊盘椭圆焊盘 图5孔径+1620mil4.4.9 BGA 周围3mm 内无器件为了保证可维修性,BGA 器件周围
19、需留有3mm 禁布区,最佳为5mm 禁布区。一般情况下BGA 不允许放置在背面(两次过回流焊的电路板第一次过回流焊的面);当背面有BGA 器件时,不能在正面BGA5mm 禁布区的投影范围内布器件。4.1.10 SOP、SOIC、插件元件在波峰焊的尾端需要增加一对盗锡焊盘,如图6:盗锡焊盘盗锡焊盘过波峰方向过波峰方向 图64.4.11 增加一对可焊性试验焊盘 在没有高密度引脚(pitch0.75mm)一面的边缘增设一对贴片焊盘作可焊性试验用,并要求丝印“shihan”试焊标识。4.4.12 贴片元件之间的最小间距满足要求机器贴片之间器件距离要求:同种器件:0.3mm异种器件:0.13*h+0.3
20、mm(h 为周围近邻元件最大高度差)只能手工贴片的元件之间距离要求:1.5mm。4.4.13 工艺边PCB的工艺边,是指为生产时用于在导轨上传输时导轨占用的区域和使用工装时的预留区域。其范围是PCB的TOP面和BOT面一对长边上5mm宽的区域。可以根据实际情况适当增加工艺边的宽度。4.4.13.1 元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边大于、等于5mm。4.4.13.2 工艺边内不能排布贴片或机插元器件,贴片或机插元器件的实体不能进入工艺边及其上空。4.4.13.3 手插元器件的实体不能落在工艺边上方3mm高度内的空间中。4.4.13.4 工艺边内的导电铜箔要求尽量宽。小于0.4mm的线条需要加
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