印制板的可制造性設計課件

1、1 印制板可制造性設計印制板可制造性設計 內(nèi)容大綱內(nèi)容大綱 DFX規(guī)范簡介 印制板DFM 印制板DFA 印制板制造過程中常 見的設計缺陷 一一.DFX規(guī)范簡介規(guī)范簡介 制造企業(yè)制定DFX規(guī)范的目的 在于使公司內(nèi)外部的設計、制 造、焊接及其它外包商之間能 有效的溝通溝通，以開發(fā)可制造性 強、成本低廉的產(chǎn)品，同時能 滿足電器及機械性能要求 包括：DFM、DFE、DFT、 DFR、DFS、DFA等，分別面 向可制造性、環(huán)境、可測試性、 可靠性、簡潔性、組裝等的設 計 據(jù)統(tǒng)計產(chǎn)品總成本的60%以上 是由設計過程決定的，70%- 80%的缺陷可歸之于設計方面 的問題 二二.印制板印制板DFM（Desig

2、n for manufacture） 印制板必須有一個圖號，圖號必須是唯一的，不能重復，最好有 一定規(guī)則，否則不利于生產(chǎn)的管理。 加工要素 a.板材，板厚及基材應符合標準。 b.孔徑（元件孔、安裝孔、槽孔等）及是否孔化。 c.外形（板邊緣、切口、槽）及尺寸公差。 d. 表面涂覆，包括電鍍層（Au、Ni、Pb/Sn、OSP）和阻焊層。 e. 標志：字符、元件面和焊接面及層序或UL、周號等標志。 f. 特殊加工要求（如沉孔、插頭倒角、特性阻抗等）。 g. 檢驗標準：如國標，國軍標或航天部標及其它標準。 基準：印制板的CAD和機加工圖都必須有基準點，通常是印制板上 機械安裝孔的中心，CAD制作的基準

3、點與機械加工圖的基準點應當 一致。 導線寬度：導線寬度的確定依據(jù)是導線的載流量,既在規(guī)定的環(huán)境 溫度下,允許導線升溫不超過某一溫度時所能通過電流大小。參看 國家標準GB4588.3-88印制電路板的設計和使用。在設計布線 空間允許和導線最小間距不違背設計的電氣間距的前提下，應設 計較寬的導線。 導線間距：在布線空間允許的情況下盡量大，并且保證均勻。 a.線到線、盤到盤、盤到線的距離 b.圖形距板邊距離（V_cut、金手指、郵票孔） c.NPTH孔到銅箔的距離 焊盤同孔徑 孔徑對應的焊盤直徑應至少比孔徑大20MIL（0.5MM）以上， 多層板的電地的隔離盤至少大40MIL（1MM），越大越好，不

4、僅是 為了保證電地與金屬化孔之間有足夠的電氣間距，同時也降低了 生產(chǎn)工藝難度。（圖1） 對于PTH孔，使用圓形引線時，孔徑同引線之差為0.2-0.7mm， 小于0.2mm或大于1mm在插裝或焊接時都會發(fā)生問題，使用矩形 引線時，孔徑同引線對角線尺寸之差大于0.2mm。 為方便生產(chǎn)制造，設計人員在設計時應保證一種焊盤尺寸對 應一種孔徑，不應該一種焊盤尺寸對應幾種孔徑或幾種焊盤對應 一種孔徑，這主要是為了生成鉆孔文件時快捷、方便而不出錯。 多層板大面積導體層有金屬化孔通過的焊接孔必須加熱隔離設計(圖2)， 以保證焊接時不因過份散熱而導致焊接困難，甚至虛焊，但對小于40MIL 的金屬化孔，一般情況下

5、此類孔都是過孔，不會焊接，最好采用直接接 電或接地的形式設計。 導通孔的焊盤盡量大，一般情況焊盤大于32mil，最小的導通孔焊盤 可為25mil，打孔孔徑為0.3MM（12mil），但此類小孔會給生產(chǎn)帶來一定 的難度，成品率、工作效率明顯降低。 安裝孔應以焊盤的形式給出孔位和孔徑，而不能以字符層標注按裝孔。 設計者在設計阻焊圖形時焊盤應以PAD的形式表示，而不能用Trace 進行填充。否則不能自動生成表面安裝焊盤的阻焊圖形。 字符以印出后美觀、容易辨認為原則，線寬一般6-12mil，字符高度 1mm，否則會造成絲印后的字符模糊不清楚。 圖2圖1 三三.印制板印制板DFA（Design for

6、assembly） 是目前日益流行的一種器件封裝，其良好的 可焊性和電氣性能，使更多的人選擇這種封裝，但其極 差的檢測和維修性能又使人望而卻步。同時其焊盤設計 又直接或間接的影響其焊接效果，所以應引起我們的重 視。 的焊盤設計原則： （一）焊盤的直徑不能小于焊球的最 小直徑，但不能過大。 （二）阻焊尺寸比焊盤尺寸大.MM.MM。 （三）BGA周圍導通孔在金屬化孔后，必須采用介 質(zhì)材料或?qū)щ娔z進行堵塞，高度不能超過焊盤高度。 a.防止波峰焊時焊錫從過孔貫穿到元件面引起短路. b.避免元件焊接后焊劑殘留在孔內(nèi). c.表面貼裝后的印制板,在測試面上要求吸真空時形 成負壓才可進行高度檢測. 輔助工藝邊

7、（簡稱工藝邊）主要是用于設備的夾持 與定位，以及異形邊框補償，焊接完后去掉。雖然工藝邊 不能算PCB的有效面積，但對于設備來說必不可少。 一般工藝邊的寬度D =5mm。 工藝邊處可采用銑V-CUT或銑郵票板的辦法解決 工藝邊上可以打上定位孔，以便有些設備進行孔定 位。 工藝邊 基準點（Fiducial）是所有全自動設備識別和定位的 標識點（MARK）。 做MARK點有以下幾個要求： （一）MARK點焊盤的表面鍍層盡量要求平整，反 光性好。 （二）MARK點周圍應做一塊背景區(qū)，背景區(qū)內(nèi)不 能有其他焊盤，絲印和阻焊。 （三） MARK點的尺寸不能大于3mm，也不能小于 0.5mm，一般為1mm的圓

8、形焊盤. （四）MARK點表面可為：裸銅、鉛錫、鍍金、 OSP等. 背景 MARK 設備在運行過程中會產(chǎn)生熱誤差，以及PCB板的累 積誤差，會使一些細間距腳（如Pitch=0.5mm）器件的 貼裝發(fā)生偏移，而這種偏移對于設備來講已無能為力， 為了保證這一類器件的貼裝精度，必須加裝局部基準 點（Locate Fiducial ）。要求有： （一）MARK點分布在器件的對角線兩側(cè)，盡量靠 近器件。 （二）如果沒有空間設計背景區(qū)，可以不要。 （三）MARK點的尺寸可以小一點，從而不影響器 件的走線。 局部基準點 設備的軌道系統(tǒng)有一個夾持PCB板的尺寸范圍，一般生 產(chǎn)線的夾持范圍為：50mm*50mm

9、460mm*460mm。 而小于50mm*50mm的PCB板需設計成拼板形式，如圖： （一）PCB須有自己的基準點 （二）每塊單板須有自己的基準點，讓機器把每塊拼板 當作單板看待，稱為塊基準（BLOCK FIDUCIAL）。 （三）對于外形復雜的PCB，拼好后的PCB盡量保證外 形的規(guī)則，以便軌道夾持。 （四）相同的PCB可以拼在一塊，不同的PCB也可以拼 在一塊。 （五）拼版可采用平排、對拼、鴛鴦板的形式 再流焊適用于所有貼片元件的焊接，波峰焊則只適用于焊接矩形片狀 元件、圓柱形元器件、SOT和較小的SOT（管腳數(shù)少于28，腳間距1mm 以上）。鑒于生產(chǎn)的可操作性，PCB的整體設計盡可能按以

10、下順序優(yōu)化： （1）單面混裝：即在PCB單面布放貼片元件或插裝元件。 （2）兩面貼裝：PCB單面或兩面均布放貼片元件。 （3）雙面混裝：PCB A面布放貼片元件和插裝元件，B面布放適合于 波峰焊的貼片元件。 雙面混裝流程： 電路板A面涂貼片膠-SMD貼裝-貼片膠固化-電路板翻轉(zhuǎn)-電路 板B面印焊膏-貼裝QFP等器件-再流焊接-引線元件插裝-波峰焊接- 電路板清洗 從0.5mm到4.0mm，推薦采用1.6mm-2.0mm 四四.PCB制造過程中常見設計問題制造過程中常見設計問題 1.焊盤重疊 a.造成重孔,在鉆孔時因為在一處多次鉆孔導致斷鉆及孔的損傷. b.多層板中,在同一位置既有連接盤,又有隔

11、離盤,板子做出表現(xiàn)為 隔離,連接錯誤. 2.圖形層使用不規(guī)范 a.違反常規(guī)設計,如元件面設計在Bottom層,焊接面設計在TOP層, 使人造成誤解. b.在各層上有很多設計垃圾,如斷線,無用的邊框,標注等. 3.字符不合理 a.字符覆蓋SMD焊片,給PCB通斷檢測及元件焊接帶來不便. b.字符太小,造成絲網(wǎng)印刷困難,太大會使字符相互重疊,難以分辨，字體一般 40mil. 4.單面焊盤設置孔徑 a.單面焊盤一般不鉆孔,其孔徑應設計為零,否則在產(chǎn)生鉆孔數(shù)據(jù)時,此位置 出現(xiàn)孔的坐標.如鉆孔應特殊說明. b.如單面焊盤須鉆孔，但未設計孔徑，在輸出電、地層數(shù)據(jù)時軟件將此焊盤做為 SMT焊盤處理，內(nèi)層將丟

12、掉隔離盤。 5.用填充塊畫焊盤 這樣雖然能通過DRC檢查,但在加工時不能直接生成阻焊數(shù)據(jù),該焊盤覆蓋阻 焊劑不能焊接. 6.電地層既設計散熱盤又有信號線，正像及負像圖形設計在一起，出現(xiàn)錯誤 8.大面積網(wǎng)格間距太小 網(wǎng)格線間距2:1,寬度1.0mm,否則數(shù)控鉆床無法加工. 13.未設計銑外形定位孔 如有可能在PCB板內(nèi)至少設計2個直徑1.5mm的定位孔。 14.埋盲孔板設計問題 設計埋盲孔板的意義： 提高多層板的密度30%以上，減少多層板的層數(shù)及縮小尺寸 改善PCB性能，特別是特性阻抗的控制（導線縮短，孔徑減少） 提高PCB設計自由度 降低原材料及成本，有利于環(huán)境保護 設計中存在的問題： 非對稱

13、性結(jié)構(gòu) a.一層經(jīng)過4次電鍍，鍍層太厚 b.板子容易翹曲 出現(xiàn)交叉的情況無法加工 以6層板為例幾種埋盲孔的設計方法： 15.多層板的疊層結(jié)構(gòu)標注明確： 0.5oz/0.6m ils Cu, GND Plane 0.5oz/0.6m ils Cu, GND Plane Finished Board Thickness = 0.064+0.01/-0.01, including plating and Solder M ask 0.5oz/0.6m ils Cu, 5VPlane 0.5oz/0.6m ils Cu, 6m ils finished traces, 60-ohm s 0.5oz/0

14、.6m ils Cu, 7m ils finished traces, 60-ohm s Pre-preg, 0.007+/-0.0005 inches 0.5oz/0.6m ils Cu, +3.3V Plane CORE, 0.006+/-0.0005 inches Pre-preg, 0.005+/-0.0005 inches 0.5oz/0.6m ils Cu, 7m ils finished Traces, 60-ohm s Component side Foil Foil Solder side CORE, 0.021+/-0.0025 inches CORE, 0.006+/-0.0005 inches Pre-preg, 0.005+/-0.0005 inches Pre-preg, 0.007+/-0.0005 inches 0.5oz/.6m ils Cu, 6m ils finished ftraces, 60-ohm s 0.064+0.01/-0.01 a.特性阻抗控制板對覆銅板、銅箔、介質(zhì)、線寬公差都應提出要求. b.疊層結(jié)構(gòu)標注明確 16.軟件問題 a.不同版本軟件不能互轉(zhuǎn),因為在轉(zhuǎn)化過程中會丟掉各自所具有的特 性.造成轉(zhuǎn)化后的文件同原設計不符.(