PCB设计可制作性规范_DFM.doc
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1、PCB设计可制作性规范_DFM.txt永远像孩子一样好奇,像年轻人一样改变,像中年人一样耐心,像老年人一样睿智。我的腰闪了,惹祸的不是青春,而是压力。当女人不再痴缠,不再耍赖,不再喜怒无常,也就不再爱了。 本文由haoguixi贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 PCB设计可制造性工艺规范DFM 产品化部: 产品化部:郝贵喜 时 间:2011.03.24 主要内容 一、不良设计在SMT制造中产生的危害 不良设计在SMT制造中产生的危害 SMT 二、目前SMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施 目前SMT印制电路板设计中的常见问题及解决措
2、施 SMT 三、PCB设计的工艺要求 PCB设计的工艺要求 四、PCB焊盘设计的工艺要求 PCB焊盘设计的工艺要求 五、元件的选择和考虑 不良设计在SMT SMT生产制造中的危害 一. 不良设计在SMT生产制造中的危害 一. 不良设计在SMT生产制造中的危害 造成大量焊接缺陷。 1. 造成大量焊接缺陷。 增加修板和返修工作量,浪费工时,延误工期。 2. 增加修板和返修工作量,浪费工时,延误工期。 增加工艺流程,浪费材料、浪费能源。 3. 增加工艺流程,浪费材料、浪费能源。 返修可能会损坏元器件和印制板 损坏元器件和印制板。 4. 返修可能会损坏元器件和印制板。 返修后影响产品的可靠性 5. 返
3、修后影响产品的可靠性 造成可制造性差,增加工艺难度,影响设备利用率, 6. 造成可制造性差 , 增加工艺难度 , 影响设备利用率 , 降 低生产效率。 低生产效率。 最严重时由于无法实施生产需要重新设计, 7 最严重时由于无法实施生产需要重新设计 , 导致整个产 品的实际开发时间延长,失去市场竞争的机会。 品的实际开发时间延长,失去市场竞争的机会。 二. SMT印制电路板设计中的常见问题 焊盘结构尺寸不正确( Chip元件为例 元件为例) (1) 焊盘结构尺寸不正确(以Chip元件为例) 当焊盘间距G过大或过小时, a 当焊盘间距 G 过大或过小时 , 再流焊时由于元件焊接端不能与焊盘搭 接交
4、叠,会产生吊桥、移位。 接交叠,会产生吊桥、移位。 当焊盘尺寸大小不对称,或两个元件的端头设计在同一个焊盘上时, b 当焊盘尺寸大小不对称,或两个元件的端头设计在同一个焊盘上时, 由于表面张力不对称,也会产生立碑、移位。 由于表面张力不对称,也会产生立碑、移位。 立碑.mpg (2) 通孔设计不正确 导通孔设计在焊盘上,焊料会从导通孔中流出,会造成焊膏量不足。 导通孔设计在焊盘上,焊料会从导通孔中流出,会造成焊膏量不足。 (3) 阻焊和丝网不规范 阻焊和丝网加工在焊盘上,其原因:一是设计;二是PCB制造加 阻焊和丝网加工在焊盘上,其原因:一是设计;二是 制造加 工精度差造成的。其结果造成虚焊或
5、电气断路。 工精度差造成的。其结果造成虚焊或电气断路。 丝印偏移 未作阻焊 (4) 基准标志 基准标志(Mark)、PCB外形和尺寸、PCB定位孔和夹持边的设置不 外形和尺寸、 、 外形和尺寸 定位孔和夹持边的设置不 正确 a .基准标志 基准标志(Mark) 周围有阻焊膜,由于图象不一致与反光造成不认 周围有阻焊膜, 基准标志 Mark、频繁停机。 、频繁停机。 b. 导轨传输时,由于 导轨传输时,由于PCB外形异形、PCB尺寸过大、过小、或由于 外形异形、 尺寸过大、 外形异形 尺寸过大 过小、 PCB定位孔不标准,造成无法上板,无法实施机器贴片操作。 定位孔不标准, 定位孔不标准 造成无
6、法上板,无法实施机器贴片操作。 c. 在定位孔和夹持边附近布放了元器件,只能采用人工补贴。 在定位孔和夹持边附近布放了元器件,只能采用人工补贴。 d. 拼板槽和缺口附近的元器件布放不正确,裁板时造成损坏元器件。 拼板槽和缺口附近的元器件布放不正确,裁板时造成损坏元器件。 (5) PCB材料选择、PCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适 材料选择、 厚度与长度、 材料选择 厚度与长度 a. 由于 由于PCB材料选择不合适,在贴片前就已经变形,造成贴装精 材料选择不合适, 材料选择不合适 在贴片前就已经变形, 度下降。 度下降。 b. PCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适造成贴装及再流焊时变 厚度与长度、
7、 厚度与长度 容易造成焊接缺陷,还容易损坏元器件。特别是焊接BGA时 形,容易造成焊接缺陷,还容易损坏元器件。特别是焊接 时 容易造成虚焊。 容易造成虚焊。 (6) BGA的常见设计问题 的常见设计问题 a 焊盘尺寸不规范,过大或过小。 焊盘尺寸不规范,过大或过小。 b 通孔设计在焊盘上,通孔没有做埋孔处理 造成 通孔设计在焊盘上,通孔没有做埋孔处理,造成 造成BGA焊接时产生 焊接时产生 气泡,如下视频。 气泡,如下视频。 BGA空洞形成过程.avi c 焊盘与导线的连接不规范 C 表层线宽超过 表层线宽超过PAD直径的 直径的 1/2 d 没有设计阻焊或阻焊不规范。 没有设计阻焊或阻焊不规
8、范。 (7) 元器件和元器件的包装选择不合适 由于没有按照贴装机供料器配置选购元器件和元器件的包装, 由于没有按照贴装机供料器配置选购元器件和元器件的包装,造成无 法用贴装机贴装。 法用贴装机贴装。 (8) 齐套备料时把编带剪断,造成抛料或者无法用贴片机贴片。 齐套备料时把编带剪断,造成抛料或者无法用贴片机贴片。 三 PCB设计的工艺要求 PCB设计的工艺要求 设计输出资料 设计输出资料的文件规格要求 一、 钢网文件,PCB拼板文件 钢网文件,PCB ,PCB拼板文件 1)格式:Gerber Gerber文件; Gerber 2)文件内容: Top/Bottom面对应的钢网开口(推荐使用Pcb
9、供应商回传的已拼好拼板的 Top/Bottom Gerber文件); Gerber 二、器件的位置坐标文件CadData规格要求 器件的位置坐标文件CadData规格要求 CadData 内容: 内容: PartType CAP0402 RES0402 RefDes PartDecal Pins Layer C101 402 2 Top R675 402 2 Top Orient. X 0 -15.94 0 -9.50 Y 71.29 49.97 如上表示: partType 器件类型 refDes 位号 partDecal 封装类型 pins 焊脚数量 Layer 分布所在的PCB层 Ori
10、ent 旋转角度 X X轴坐标 Y Y轴坐标 2) 坐标原点:在PCB拼板工艺边的左下角 3)坐标单位:mm(毫米) 。 4)Top面与Bottom面的数据在数据文件中需分别用”Top” 与”Bottom”标识清楚。 白油图的规格要求: 三、 白油图的规格要求: 油图对所要贴片的元器件的贴装标识一定要准确,要求: a)MP的白油图内容要与BOM表对应一致; b)建议不贴装的元件需用“X”标识清楚; c)字体保证清晰易读; d)极性元件及贴装方向有要求的元件需在白油图上做出方向标识; e)标示方法: ? 对极性元件在白油图上标清极性点; ? 对无极性点,但有极性要求的元件在白油图上标示字体方向或
11、标示外形 状(如LCM焊盘等); ? 即无极性点又无字符标识的在白油图上标示外形形状(如SIM卡座等); ? 以上三项均要在白油图上标示出外形。 其它必须说明的内容: 四、 其它必须说明的内容: a) 需要对钢网开口特别处理的器件,设计单位需提供推荐的开口方式或 要求; b) 主板的厚度不符合 0.8mm10%及副板的厚度不符合0.5mm10%, 必须与NPI确认; c) 器件要求使用非0.127mm(5mil)钢网;或器件对锡膏厚度有特别要求 (目前使用Pitch0.5mm的BGA或aQFN的PCB,建议使用0.1mm的钢 网); d)其它应说明的要求; PCB基板的选用原则 PCB基板的选
12、用原则 1 耐热性 通常耐焊接温度: 混合工艺PCB要达到240度,10秒的要求; 无铅工艺PCB要达到250度,10秒的要求; 来料无形变,经过回流焊接后,PCB无形变。 PCB尺寸 2 PCB尺寸 Maximum : 330(L)*250(W)(mm) Minimum : 50(L)*50(W)(mm) 如无特别要求:主板的厚度符合 0.8mm10%及副板的厚度符合 0.5mm10% PCB的平整度 PCB的平整度 PCB翘曲程度 PCB翘曲程度0.5mm。 定位孔 定位孔尺寸 整拼板定位孔直径 4mm0.1mm ,如上图。 定位孔布局 1) 定位孔周围1mm以内,不要放置元件,避免分板工
13、装支撑顶针挤压 元件。 2)在整块拼板的四个对角设定四个定位孔。 3)定位孔误差应在0.1mm以内,定位孔可以为整圆,或3/4圆。 4)以上定位孔用于分板机割板过程的定位与固定。 建议整拼板定位孔的相对位置、整拼板定位孔大小在DVT之后,不要 变化,否则会影响分板工装的使用。 SMT印制板的布局设计 SMT印制板的布局设计 元器件分布 1) PCB上元器件分布应尽可能地均匀;大质量器件再流焊时热 容量较大,因此,布局上过于集中容易造成局部温度低而导致假焊; 2) 贵重/重要的元器件不要布放在PCB的角、边缘,或靠近接插 件、安装孔、槽、拼板的切割(分板筋位置)、豁口和拐角等处, 以上这些位置是
14、印制板的高应力区,容易造成焊点和元器件的开裂 或失效。 贴装元件方向 类型相似的元件应尽可能以相同的方向排列在板上,使得元件的 贴装、检查和焊接更容易。 连接器Connector布局要求 连接器Connector布局要求 Connector 需装配的连接器周围插入FPC板的位置禁止布放高于元件Body的 元件,以免装配困难。 拼板设计 一般拼板方式为双数拼板、正反面各半,两面图形按相同的排列方式。 (又称阴阳板或AB板)。 拼板要求: 拼板要求: 1) 如采用阴阳板,正反面的位置坐标基于PCB整板的左下角必须严格一致。 2) PCB左右两侧的工艺边距内板外边沿的距离必须等宽。 3) 不规则的P
15、CB必须增加工艺边。 拼板作用 1) 2) 3) 4) 对元件少的板,可以通过延长贴片时间来提高贴片机的使用效率。 对太小的基板提高其可处理性。 改变异形板或外形不佳的板子外形,增加效益和可处理性。 对双面回流技术的板,可以通过正反拼来提高整体生产的效率。 拼板的尺寸 制造、装配和测试过程中便于加工,满足设备和工艺的要求,不产 生较大变形为宜,同时符合一般PCB外形尺寸的要求。 常用的PCB连接方法 常用的PCB连接方法 PCB 1)邮票孔 2)双面对刻型槽 3)铣刀分板:铣刀直径1.6mm,铣槽的宽度推荐2.4mm 打叉板 打叉板会降低生产效率,四拼板中有一块打叉板一般降低生产效率 30%,
16、打叉板需在正反两面做标识,标识需清晰醒目,标识印迹耐酒精 多次清洗不褪变。 连接筋 1) 拼板的连接筋应远离结构部分,以免因分板精度影响装配; 2) 连接筋周围应避免走线或设置器件,因此处为分板高应力区域,避 免在自动分板时损坏器件,连接筋距其最近的元件距离(如边键), 应1.5个铣刀位,即2.4mm; 3) 连接筋与基板相连部分推荐设置铣刀落点位置,利于铣出平滑基 板; 4) 连接筋设计应能保证基板在生产与回流过程中整板平整无变形。 PCB设计定位基准符号和尺寸 PCB设计定位基准符号和尺寸 基准标志(Fiducial Marks)和局部基准标志是贴片设备用来进行光 学定位的特殊PAD。 基
17、准应用 基准符号的应用有三种情况, 1) 用于 PCB 的整板定位; 2) 用于拼版的 PCB 子板的定位。 3) 用于细间距器件的定位,对于这种情况原则上间距小于 05mm 的 QFP 建议在其对角位置设置定位基准符号; 基准点的类型(Mark点 基准点的类型(Mark点) 。 基准点的数量 1)两个全局基准点标记,位于 PCB 对角线的相对位置,并尽可能地远 离; 2)每块拼板上的单板至少两个基准点标记,位于 PCB 对角线位置,且 尽量远离。 拼板的基准点设计 每块单板上设计至少一对基准; 整拼板上设计至少一对基准,(可利用单板上的基准,而不另外设计); 无论整板的基准点还是单板的基准点
18、,板的正反两面,相对于 PCB 拼 板左下角的对应基准 的坐标必须严格一致。否则会引起贴片错误! 如图下示。 基准的外形及尺寸 最佳的基准点标记是实心圆,尺寸及偏差 : A=1.0 5 ? 在各个识别标记的周围,必须留有 一个没 有导体 、焊接电路、焊阻膜等其它标记 的空区域,此空区域的尺寸比识别标记的 外形尺寸大 0.5mm 以上。 ? 平整度(flatness):基准点标记的表面平 整度应在 15 微米0.0006之内。 基准的位置 为了达到最准确,基准点的位置最好是在基板的对角上。并且距离越远 越好。 单板上的基准点要距离印制板边缘至少 7.5mm,并满足最小的基准点空 旷度要求。 基准
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