pcb工艺设计规范.doc
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1、pcb工艺设计规范 目 录一 目的4二 使用范围4三 引用/参考标准或资料4四PCB绘制流程图5五 规范内容61 印制板的命名规则及板材要求61.1 印制板的命名规则61.2 印制板的板材要求72 印制板外形、工艺边及安装孔设计72.1 机械层设计72.2 PCB外形设计72.3 PCB工艺边及辅助工艺边设计:92.4 PCB安装孔要求102.5 禁止布线层设计103 焊接辅助点的设计(只限回流焊工艺)113.1 基准点的设计113.2 定位孔的设计123.3 基准点、定位孔排布的特殊情况134 元器件封装设计和使用要求144.1 器件封装库使用要求144.2 元件封装设计原则145 接插件的
2、选择和定位165.1 接插件的选择165.2 接插件的定位166 印制板布局设计176.1 组装方式的选择:176.2 印制板一般布局原则196.3 元件布局方向206.4 元件间距设计227 印制板布线设计247.1 印制板导线载流量选择247.2 印制板过孔设计257.3 印制板布线注意事项268 印制板测试点设计278.1 需要设置测试点的位置278.2 测试点的绘制要求279 印制板文字标识设计289.1 印制板标识内容及尺寸289.2 印制板标识一般要求2910 拼板设计3010.1 拼板组合方式3010.2 拼板连接方式3010.3 拼板基准点设计3010.4 拼板定位孔设计311
3、1 印制板的热设计3112 印制板的安规设计3212.1 最小电气距离3212.2 常规约定3312.3 高压警示3313 印制板的EMC设计3413.1 布线常用规则3413.2 地线的敷设3413.3 去偶电容的使用3513.4 PCB线的接地36一 目的规范产品的PCB设计,为PCB设计提供依据和要求,规定了PCB设计的相关参数,使PCB设计能够满足可焊接性、可测试性、安规、EMC等技术规范,在产品设计中创造工艺、质量、成本等优势。二 使用范围1 本规范适用于公司所有电子产品的开发中PCB的设计;2 本规范之前的标准、规范中规定的内容如有与本规范的规定相抵触的,以本规范为准。三 引用/参
4、考标准或资料GJB 4057-2000 军用电子设备印制电路板设计要求IPC-SM-782A-1 表面贴装设计与焊盘图形标准四PCB绘制流程图五 规范内容1 印制板的命名规则及板材要求1.1 印制板的命名规则由产品系列(型号)、PCB板功能简称代号、设计顺序号、修改次数代号等组成,其形式如下:AN - - V. ( )补充代号(13位字母)修改次数代号(1位阿拉伯数字) 设计顺序号(1位阿拉伯数字) PCB板功能简称代号(字母表示) 产品系列(型号)(数字和字母表示)产品系列(型号):印制板为某系列产品共用时的表示:产品系列的前2位或3位数字+XL;如:97XL。印制板为某种产品单独使用时的表
5、示:用产品型号代替;如:96803。PCB板功能简称代号:用PCB板功能简称的字母表示:如:D为底板、Z为主板、B为波形板、GFD为功放电源板等。当同一产品具有多块PCB板时,请注意功能板简称的字母选择,避免引起混淆。设计顺序号:该印制板是第一次设计,并不是在原有PCB上做简单修改,用数字1-9表示。修改次数代号:用数字0-9表示,首次设计的印制板用数字0表示。注:修改是指印制板的局部改动,没有对印制板的层数、基材、厚度、外廓、安装方式产生影响。举例:AN97XL-Q-V2.0,为97系列电源共用的驱动板第2次重新设计的第一板。补充代号:该项为补充,说明此PCB是否为拼板结构,拼板的PCB在正
6、常命名后加(PN),做为补充,说明此PCB为N拼板,如AN52803-Z-V1.1(P2).PCB,表示此PCB为2拼板。1.2 印制板的板材要求1.2.1 PCB基材:覆铜箔环氧玻璃布层压板(FR4)1.2.2 PCB厚度:选择的加工工艺中采用自动剪脚:板厚为0.5mm2mm;选择的加工工艺中采用手动剪脚:板厚为0.5mm3mm。1.2.3 PCB铜箔厚度种类: 35m (常用)、70m 1.2.4 PCB表面处理工艺:镍锡工艺;镍金工艺 工艺选择原则:一般PCB采用镍锡工艺即可;当PCB上有细间距器件(如IC引脚间距0.5mm),可使用镍金工艺。注意:使用镍金工艺时,必须在PCB版图技术要
7、求里说明。2 印制板外形、工艺边及安装孔设计2.1 机械层设计为了公司PCB制版的统一,避免厂家难判断以哪条外形线为准,现将公司PCB机械层规定如下: 机械1层:标题栏、标题栏内文字信息,使用公司统一的标题栏格式;注意:普通PCB的标注尺寸为实际尺寸(包括工艺边在内),拼板的PCB标注尺寸为拼板中每个单元小板的尺寸(不包括工艺边)。做BOM时使用该PCB的数量也指的是单元小板的数量,但是要在BOM中标注清楚此PCB为几拼板。机械2层:印制板的边框、安装孔、定位孔、内部开孔;机械3层:V型刻槽。2.2 PCB外形设计2.2.1 采用浸焊工艺的PCB外形最大尺寸: 长宽 = 330mm250mm
8、;最小尺寸:长宽 = 50mm50mm; 采用波峰焊工艺的PCB外形最大尺寸:长宽 = 450mm350mm 最小尺寸:长宽 = 50mm50mm; 采用以上两种工艺时,当PCB的长或宽有任一项小于最小尺寸要求时,PCB必须进行拼板设计,拼板后最大尺寸要小于该工艺要求的最大尺寸。注:目前公司波峰焊设备暂未到位,设计时请注意。2.2.2 采用回流焊工艺的PCB外形最大尺寸:长宽 = 400mm250mm;最小尺寸:长宽 = 50mm50mm。只采用回流焊工艺,当PCB尺寸小于125mm100mm时,必须进行拼板设计,拼板后尺寸需满足图1要求。拼板1拼板2拼板3拼板4Max400mmMax250m
9、m图12.2.3 同时采用浸焊、波峰焊、回流焊三种工艺的任意两种/三种工艺时: 最大尺寸:取使用工艺中的最大尺寸的最小值; 最小尺寸:取使用工艺中的最小尺寸的最大值。例如: PCB需经过回流焊和浸焊两种工艺时,PCB允许:最大尺寸即为330mm250mm;最小尺寸即为50mm50mm。2.2.4 为保证PCB顺利的在设备上传送,对外形尺寸提出以下要求:(1) PCB在其长边外形必须是笔直的。如果长边方向上是异形的PCB或一些边缘区域内有缺槽,必须设计辅助工艺边使PCB的外形成直线。(如图2所示) 图2(2) PCB板板边圆角设计。为了防止PCB在机器内传送时出现卡板的现象,要求工艺边的角为圆弧
10、形的倒角。根据PCB板尺寸的大小确定圆弧角的半径(R2mm )。拼板和加有辅助工艺边的PCB板在辅助工艺边上做圆弧角。图32.3 PCB工艺边及辅助工艺边设计:工艺边:指在生产过程中设备需要夹持的PCB的边缘部分。辅助工艺边:是指当PCB边缘没有足够工艺边做夹持空间时,PCB向外延伸来充当工艺边,它与PCB用双面对刻V形槽连接,焊接生产结束后会被去掉。2.3.1 PCB工艺边要求:纯单面SMT板:工艺边的宽度要求为长边3mm;其它类型板:工艺边的宽度要求为长边5mm。在要求的工艺边范围内不应有器件实体、焊点。 图42.3.2 PCB辅助工艺边要求:如果在PCB边缘要求范围内有器件,需增加辅助工
11、艺边,以保证PCB有足够的可夹持边缘。辅助工艺边宽度要求:辅助工艺边上无定位孔或mark点时,宽度要求为3mm;辅助工艺边上有定位孔或mark点时,宽度要求为5mm。辅助工艺边连接方式:辅助工艺边与PCB用双面对刻V形槽连接。辅助工艺边数量要求:要求至少2条对称的长边。 图5辅助工艺边无定位孔和mark点 图6辅助工艺边有定位孔和mark点2.4 PCB安装孔要求安装孔:指将印制板固定在机壳内部的孔或印制板上固定大型元器件的孔,安装孔根据实际需要选取,如无特殊要求一律选择3.5mm,在孔外用丝印层设置平垫位置,M3组合螺钉平垫对应外径大小7mm。接地的安装孔要设置为金属化孔。(参考:M4组合螺
12、钉的安装孔大小为4.5mm,平垫大小为8mm)2.4.1同时注意平垫边缘到器件边缘的距离不小于5mm,在此范围内不可布设导线、器件焊盘、过孔;但可设置等电位的地线。特殊高压板应根据实际情况扩大平垫边缘与器件边缘距离。图72.4.2安装孔距板边及两个安装孔之间距离必须是公制的整数倍。2.5 禁止布线层设计 禁止布线层设计主要是为了避免设计者将元件或导线放置不合适,而造成的生产无法生产或在外力作用下,容易引起元件或导线缺损。禁止布线层的设置准则:PCB元件、导线禁布区:短边:考虑安装和机械应力的要求,元件/导线距离短边应大于3mm,长边:长边因要做为波峰焊的夹持边,元件/导线距离长边大于5mm,同
13、时保证去掉辅助工艺边后,元件/导线距离板边大于3mm。纯单面SMT板,因不需过波峰,只要保证去掉辅助工艺边后,元件/导线距离各板边距离大于3mm即可。注意:1、板间连接器、串口、弯形DDK、需要有机械结构配合的连接器,位置根据机械性能设计,不受上面要求限制。2、当布线比较紧凑时,可以在要求的禁止布线层外走线,但是导线宽度必须大于1mm,且导线距离板边大于1mm。制图参考:在布局前先用禁止布线层(keepoutlayer)将元件、导线禁布区画出,参见下图: 1)无辅助工艺边禁止布线层,参见下图8图8 2)有辅助工艺边禁止布线层,参见下图9图93 焊接辅助点的设计(只限回流焊工艺)焊接的辅助点包括
14、:基准点和定位孔3.1 基准点的设计表面贴装PCB为了精密贴装元器件,需在PCB上设置基准点,又称Mark点,定义如下:整板基准点:用于整个PCB光学定位的一组图形。局部基准点:用于引脚数量多,引脚间距小(引脚间距0.65mm)的单个器件的一组光学定位图形。 图103.1.1基准点形状尺寸 整板基准点图形统一采用实心圆标记,直径为1.5mm ,基准点中心圆形的5mm范围内应无阻焊层。局部基准点图形也采用实心圆标记,直径为1mm,基准点中心圆形的3mm范围内无阻焊层。两种基准点均可从ainuo封装库中调用。 图 113.1.2基准点布放要求整板基准点要求设置两个,放置在TOP面和BOTTOM面(
15、BOTTOM面无贴片元件时不放置)PCB的对角上,尽量远离板中心位置,无须相对中心完全对称。但需注意不可将TOP、BOTTOM面的基准点设计在同一地点,以免贴片机设备错误地将TOP面零件贴在BOTTOM面。局部基准点要求单个器件需设置两个,放置在元件对角线上。基准点和其周围5mm/3mm无阻焊层区域,不允许有焊盘、过孔、测试点、V形刻槽或丝印标识等,特别注意不要有大面积的铺地、地线网格和圆形丝印。但Internal Plane层可以进行铺地设置,设置时同一块PCB基准点内层背景需一致,即有无铜箔应一致。常见不良设计如下图: 有丝印 有圆形丝印和V形刻槽 空旷区有丝印图 12 基准点必须赋予坐标
16、值(当作元件设计),不允许在PCB设计完后以一个符号的形式加上去。3.2 定位孔的设计定位孔:采用回流焊工艺的PCB在丝网印刷时,为PCB精确定位设计的孔。3.2.1定位孔数量:每块PCB定位孔要求有3个。3.2.2定位孔的大小要求为:3.0mm。3.2.3定位孔位置、要求:定位孔分布在PCB的任意三个边角,L形分布,中心在一条直线上的定位孔,距离应尽量的远;定位孔中心离最近长边距离需2mma30mm,离最近短边距离需b2mm;定位孔周边2mm范围内不允许有元器件和Mark点;定位孔内壁不允许有电镀层;定位孔应做在机械2层上。图 133.3 基准点、定位孔排布的特殊情况当PCB板内确实没有足够
17、空间布设基准点和定位孔时,可将基准点和定位孔加在辅助工艺边上,此时辅助工艺边宽度要求为5mm。基准点和定位孔的数量、大小与正常要求相同。图 144 元器件封装设计和使用要求4.1 器件封装库使用要求4.1.1 新绘制的PCB,封装库一律从公司的封装库中提取,并在布局前确认器件和封装一致。4.1.2 对于新器件和暂时没有绘制封装的已有器件,应根据PDF资料和实际的使用情况绘制封装,经封装库管理人员审核无误后填加到PCB封装库中才可以使用。4.1.3 插装器件不能作为表贴器件使用除非实验验证没有问题,否则不能选用插装器件作为表贴器件使用。因为这样一是必须手工焊接,二是焊点可靠性差。图154.2 元
18、件封装设计原则4.2.1通孔插装元件过波峰/浸焊封装设计A未做特别要求时,手插元件引脚的通孔规格如下,孔径太小作业性不好,孔径太大焊点容易产生锡洞。元件管脚形状元件孔径(mm)圆形管脚截面方形管脚截面 表1B 未做特别要求时,通孔安装元件焊盘的规格如下: 图16C 未做特别要求时,通孔安装元件焊盘边缘间距应大于1.0mm;见下图图17 注:当不得以相临焊盘边缘距离1mm时,焊盘之间须加丝印线,线宽0.5mm,见下图图18D 当遇到引脚间距2.0mm的三极管、电容等,为了改善零件过波峰焊的短路不良,焊盘的规格设计为: 多层板焊盘直径D=孔径d+0.30.5mm; 单层板焊盘直径D=2孔径d;同时
19、为了增加焊盘抗剥强度,可采用椭圆形焊盘。注:此焊盘设计时,仍需遵循通孔安装元件焊盘边缘间距应大于1.0mm的规则。图194.2.2 贴装元件封装设计A常用贴片电阻和贴片电容的焊盘尺寸。各项见图20,表2:英制尺寸公制尺寸G(mil)A(mil)B(mil)0805201230506012063216756060表2 图20B. 常用贴装三极管焊盘设计原则,见图21。目前公司常用贴装三极管多以SOT封装为主,其焊盘设计原则为:在保证器件焊盘中心距等于引线中心距的基础上,每个焊盘四周的尺寸分别向外延伸0.3mm0.5mm。L2=L+b1+b2b1=b20.3mm0.5mm 图21C贴装IC引脚焊盘
20、设计通用原则,见图22对于贴装IC器件的焊接可靠性主要取决于焊盘的长度而不是宽度,其焊盘设计原则为:焊盘的长度B 等于引脚的长度加上引脚内侧的长度b1(0.250.6 mm),再加上引脚外侧的长度b2(0.251.25 mm);焊盘的宽度应等于或稍大(或稍小)于引脚的宽度,其宽度的修正量分别为0、0.1mm、0.2mm。B=L+b1+b2b10.25mm0.6mmb20.25mm1.25mm图22注意:在焊盘设计时,注意目前厂家可加工阻焊层的最小间距为0.12mm(5mil)。5 接插件的选择和定位5.1 接插件的选择根据公司目前的实际情况,接插件优先附表1中选择5.2 接插件的定位5.2.1
21、按照PCB设计方案优先进行接插件及和结构紧密相关器件(如电源插座、指示灯、开关等等)的位置确定;器件放置好后用软件的LOCK 功能将其锁定; 5.2.2接插件应置于PCB的主要焊接面; 5.2.3接插件尽量放在印制板的边缘,锁扣方向一律朝向就近的板边;排針5.2.4接插件的方向与工艺边的方向一致,否则容易在过波峰时中间区域形成搭锡,见下图 过波峰方向 图236 印制板布局设计6.1 组装方式的选择:根据公司生产设备和加工工艺状况,我们可以选择下列六种组装方式和加工工艺,按优先级别依次见下图;同时为了提高产品的生产效率和质量,在印制板布局时,我们还应遵循“最大限度减少组装流程不用双面混装,最大限
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