PCB板焊盤及通孔的設(shè)計(jì)規(guī)范

1、PCB設(shè)計(jì)工藝規(guī)范1概述與范圍本規(guī)范規(guī)定了印制板設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本工藝規(guī)范，適合于公司的印制電路板設(shè) 計(jì)。2 .性能等級(jí)(Class)在有關(guān)的IPC標(biāo)準(zhǔn)中建立了三個(gè)通用的產(chǎn)品等級(jí)(class)，以反映PCB在復(fù)雜程 度、功能性能和測(cè)試/檢驗(yàn)方面的要求。設(shè)計(jì)要求決定等級(jí)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)產(chǎn) 品等級(jí)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇材料。第一等級(jí)通用電子產(chǎn)品包括消費(fèi)產(chǎn)品、某些計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、以及 適合于那些可靠性要求不高，外觀不重要的電子產(chǎn)品。第二等級(jí)專用服務(wù)電子產(chǎn)品包括那些要求高性能和長(zhǎng)壽命的通信設(shè)備、復(fù)雜 的商業(yè)機(jī)器、儀器和軍用設(shè)備，并且對(duì)這些設(shè)備希望不間斷服務(wù)， 但允許偶爾的 故障。第三等級(jí) 高可靠性電

2、子產(chǎn)品包括那些關(guān)鍵的商業(yè)與軍事產(chǎn)品設(shè)備。設(shè)備要求 高可靠性，因故障停機(jī)是不允許的2.1組裝形式PCB的工藝設(shè)計(jì)首先應(yīng)該確定的就是組裝形式，即 SMD與 THC在 PCB正反兩面上的布局，不同的組裝形式對(duì)應(yīng)不同的工藝流程。設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)印制板應(yīng)考慮是否能最大限度的減少流程問(wèn)題，這樣不但可以降低生產(chǎn)成本，而且能提高產(chǎn)品質(zhì) 量。因此，必須慎重考慮。針對(duì)公司實(shí)際情況，應(yīng)該優(yōu)選表1所列形式之一。表1 PCB組裝形式示意圖PCB設(shè)計(jì)特征組裝形式I、單面全SMD單面裝有SMDII、雙面全SMD雙面裝有SMDIII、單面混裝IV、A面混裝B面僅貼簡(jiǎn)單SMDV、A面插件B面僅貼簡(jiǎn)單SMD單面既有SMD又有THC一面

3、混裝，另一面僅裝簡(jiǎn)單SMD一面裝THC，另一面僅裝簡(jiǎn)單SMD3. PCB材料3. 1 PCB基材：PCB基材的選用主要根據(jù)其性能要求選用，推薦選用 FR 4環(huán) 氧樹脂玻璃纖維基板。選擇時(shí)應(yīng)考慮材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度、熱膨脹系數(shù)（ CTE）、 熱傳導(dǎo)性、介電常數(shù)、表面電阻率、吸濕性等因素。3. 2印制板厚度范圍為0.5m葉6.4mm常用 0.5mm,0.8mm,1mm,1.6mm,2.4mm,3.2mft種。3. 3銅箔厚度：厚度種類有18u,35u,50u,70u。通常用18u、35u。3. 4 最大面積：X*Y=460mm x 350mm 最小面積：X*Y=50mm x 50mm3. 5在印刷板

4、的上下兩表面印刷上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號(hào)等，例如元件 標(biāo)號(hào)和標(biāo)稱值、元件外廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等等。絲印字符要有 1.52.0mm的高度。字符不得被元件擋住或侵入了焊盤區(qū)域。絲印字符筆劃的寬 度一般設(shè)置為10Mil。3. 6常用印制板設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：普通電路板：板厚為1.6mm對(duì)四層板，內(nèi)層板厚用 0.71mm,內(nèi)層銅箔厚度為35u。對(duì)六層板，內(nèi)層厚度用0.36mm,內(nèi)層銅箔厚度用35u。 外層銅箔厚度選用18u,特殊的板子可用35u,70u（如電源板）。后板：板厚用3.2mm, 銅箔厚度用18u或35u.對(duì)于四層板，內(nèi)層板厚用2.4mm,內(nèi)層銅箔用35u。3. 7 PCB允許變形彎曲量應(yīng)

5、小于0.5 %，即在長(zhǎng)為100mr的PC范圍內(nèi)最大變形量 不超過(guò)0.5mm3. 8設(shè)計(jì)中鉆孔孔徑種類不要用的太多。應(yīng)適當(dāng)選用幾種規(guī)格孔徑。4.布線密度設(shè)計(jì)4. 1在組裝密度許可的情況下，盡量選用低密度布線設(shè)計(jì)，以提高可制造性。推 薦采用以下三種密度布線：4. 11一級(jí)密度布線，適用于組裝密度低的印制板。特征：組裝通孔和測(cè)試焊盤設(shè)立在2.54mm的網(wǎng)絡(luò)上，最小布線寬度和線間隔為0.25mm ，通孔之間可有兩條布線。0.C55 詢6詭EM(5O5S 審OJOOm4. 12二級(jí)密度布線，適用于表面貼裝器件多的印制板。特征：組裝通孔和測(cè)試焊盤設(shè)立在1.27mm的網(wǎng)絡(luò)上。最小布線寬度和線間隔為0.2mm

6、在表面貼裝器件引線焊盤1.27mm勺中心距之間可有一條0.2mm勺布線4. 13三級(jí)密度布線，適用于表面貼裝器件多，高密度的印制板。特征: 組裝通孔和測(cè)試焊盤設(shè)立在1.27mm勺網(wǎng)絡(luò)上。在表面貼裝器件引線焊盤1.27mm的中心距之間可有一條0.2mm的布線。2.54mm 中心距插裝通孔之間可有三條0.15mm的布線。最小布線寬度、焊盤與焊盤，焊盤與線，線與線的最小間隔大于等于 0.15mm 導(dǎo)通過(guò)孔最小孔徑為0.2mm可不放在網(wǎng)格上。測(cè)試通孔直徑最小為0.3mm，焊 盤直徑0.8mm必須放在網(wǎng)格上。4. 2線路，焊盤在布線區(qū)內(nèi)，布線區(qū)不允許緊靠板邊緣，須留出至少1mr的距離4. 3在印制板設(shè)計(jì)

7、時(shí)，應(yīng)注意板厚、孔徑比應(yīng)小于 6。5焊盤與線路設(shè)計(jì)5. 1焊盤：5. 11焊盤選擇和修正：EDA軟件在封裝庫(kù)中給出了一系列不同大小和形狀的焊 盤。選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動(dòng)和受 熱情況、受力方向等因素。一般情況下，可選擇庫(kù)中的優(yōu)選焊盤。對(duì)有特殊要求 的情況，應(yīng)做適當(dāng)修正。5. 12對(duì)使用波峰焊接和再流焊接的表面貼裝元器件的焊盤應(yīng)采用不同的焊盤標(biāo) 準(zhǔn)。5. 13對(duì)發(fā)熱且受力較大、電流較大的焊盤，可設(shè)計(jì)成淚滴狀”5. 14對(duì)插件元器件，各元件通孔的大小要按元件引腳粗細(xì)分別編輯確定，原則是孔的尺寸比引腳直徑大0. 2- 0 . 4毫米。5. 15在大面積的接地（電

8、）中，如果元器件的腿與其連接，做成十字花焊盤， 俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的 可能性大大減少。多層板的過(guò)孔在內(nèi)層接電（地）處的處理相同。5. 2印制導(dǎo)線與焊盤5. 21減小印制導(dǎo)線連通焊盤處的寬度，除非受電荷容量、印制板加工極限等因素的限制，最大寬度應(yīng)為0.4m m,或焊盤寬度的一半（以較小焊盤為準(zhǔn)）。5. 22應(yīng)避免呈一定角度與焊盤相連。只要可能，印制導(dǎo)線應(yīng)從焊盤的長(zhǎng)邊的中 心處與之相連。5. 23焊盤與較大面積的導(dǎo)電區(qū)，如地、電源等平面相連時(shí)，應(yīng)通過(guò)一長(zhǎng)度較短 細(xì)的導(dǎo)電線路進(jìn)行熱隔離。熱隔離帶/EE才rjTrJ/ 少 %I1 ri iEE19

9、O0.6 num5. 24當(dāng)布線層有大面積銅箔時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成網(wǎng)格狀0.6 mm£EEEi LJ ! LJ |1_1山一1 I5. 3焊盤與阻焊膜5. 31印制板上相應(yīng)于各焊盤的阻焊膜的開口尺寸，其寬度和長(zhǎng)度分別應(yīng)比焊 盤尺寸大0.100.25mm,防止阻焊劑污染焊盤，如果阻焊膜的分辨率達(dá)不到應(yīng)用 于細(xì)間距焊盤的要求時(shí)，貝呼田間距焊盤圖形范圍內(nèi)不應(yīng)有阻焊膜。5. 32建議阻焊窗口與實(shí)際焊盤要有 3mil間隔5. 33阻焊膜的厚度不得大于焊盤的厚度。5. 34如果兩個(gè)焊盤之間間距很小，因?yàn)榻^緣需要中間必須有阻焊綠油。綠油橋應(yīng)大于7MiI間距。5. 4導(dǎo)通孔布局5. 41避免在表面安裝焊盤上

10、設(shè)置導(dǎo)通孔， 距焊盤邊緣0.5mm以內(nèi)也要盡量避免 設(shè)置導(dǎo)通孔，如無(wú)法避免，則必須用阻焊劑將焊料流失通道阻斷，或?qū)⒖锥氯?掩蓋起來(lái)。6. 布局6. 1印制板元件面應(yīng)該有印制板的編號(hào)和版本號(hào)。6. 2元件布置的有效范圍：PCB板 X，丫方向均要留出傳送邊，每邊4mm此 區(qū)域里不得有孔、焊盤和走線。遇有高密度板無(wú)法留出傳送邊的，可設(shè)計(jì)工藝邊， 以V形槽或長(zhǎng)槽孔與原板相連，焊接后去除。6. 3光學(xué)基準(zhǔn)點(diǎn)的使用6. 3. 1光學(xué)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記為裝配工藝中的基準(zhǔn)點(diǎn)。允許裝配使用的每個(gè)設(shè)備精確地定位電路圖案。有兩種類型的基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記，它們是：全局基準(zhǔn)點(diǎn)(GlobalFiducials)，局部基準(zhǔn)點(diǎn)(Local

11、 Fiducials)6. 3. 2全局基準(zhǔn)點(diǎn)(Global Fiducials)標(biāo)記用于在單塊板上定位所有電路特征 的位置。當(dāng)一個(gè)圖形電路以拼板(panel)的形式處理時(shí)，全局基準(zhǔn)點(diǎn)叫做拼板基 準(zhǔn)點(diǎn)。(見圖6.1圖6.2 )6. 3. 3局部基準(zhǔn)點(diǎn)(Local Fiducials)用于定位單個(gè)元件的基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記。(見圖 6.1 )Gtobat fiducial.Local fiducial1I11:tIPC-HKSCZB圖4 1局部/全局基準(zhǔn)點(diǎn)6. 4. 4要求每一塊印制板至少設(shè)兩個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)，一般要求設(shè)三個(gè)點(diǎn)。這些點(diǎn) 在電路板或拼板上應(yīng)該位于對(duì)角線的相對(duì)位置，并盡可能地距離分開。6. 4.

12、5對(duì)于引腳間距小于0.65mm(25mil)的器件，要求對(duì)角設(shè)兩個(gè)局部基準(zhǔn)點(diǎn) 如果空間有限，可設(shè)一個(gè)位于器件外形圖案中點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)作為中心參考點(diǎn)。6. 4. 6常用的基準(zhǔn)點(diǎn)符號(hào)形狀有四種： +，推薦使用 （實(shí)心圓）。6. 4. 7圓形基準(zhǔn)點(diǎn)直徑是推薦使用1.25mm（50mil ）。在同一塊板上應(yīng)保持所有 的基準(zhǔn)點(diǎn)為同一尺寸。6. 4. 8基準(zhǔn)點(diǎn)可以是由防氧化涂層保護(hù)的裸銅或鍍焊錫涂層（熱風(fēng)整平）。在PCB Layout時(shí)應(yīng)標(biāo)出。同時(shí)應(yīng)考慮材料顏色與環(huán)境的反差，通常留出比標(biāo)識(shí)符 大1.5mm的無(wú)阻焊區(qū)（clearanee ）。（見圖4 3）圖6 3基準(zhǔn)點(diǎn)空曠度要求6. 4. 9邊緣距離：基準(zhǔn)點(diǎn)要

13、距離印制板邊緣至少5.0mm0.200"，并滿足最小的基準(zhǔn)點(diǎn)空曠度要求。6. 5印制板設(shè)計(jì)前應(yīng)根據(jù)組裝密度、元器件情況考慮采用何種工藝流程進(jìn)行焊 接（如雙面再流捍、雙面混裝焊等）。根據(jù)工藝流程來(lái)決定主要元器件的位置6. 6板上元件需均勻排放，避免輕重不均。布局時(shí)應(yīng)考慮熱平衡，避免熱容量 大的元器件集中在某個(gè)區(qū)域。片狀元件在印制板豁I附近的配賈方向6. 7元器件在PCB上的排向，原則上應(yīng)隨元器件的類型改變而變化，即同類元器件盡可能按相同的方向排列，以便元器件的貼裝、焊接和檢測(cè)。所有的有極性的表面貼裝元件在可能的時(shí)候都要以相同的方向放置。（見圖4 4）Consist nt Orienia

14、tlan” Un (form SpacingIPC-l-DQSSW圖6-4表面貼裝元器件的排列6. 8元件間隔在PCB布局時(shí)要考慮到器件間距不得太小，以考慮維修時(shí)元器件方便拆卸。6. 9在高密度組裝板中，為了焊后檢驗(yàn)（人工或自動(dòng)），元器件應(yīng)留出視覺空間 特別是在QFP、PLCC器件周圍不要有較高的器件。（如圖4 5）RtCTAMMXAft CHIP 3MC圖6 5視線考慮6.10采用波峰焊接時(shí)的元器件布局6. 10. 1適合于插裝元器件、片式阻容元件、 SOT引線中心距大于或等于1 mm 的SOP的焊接，不能用于QFP PLCC BGA引線中心距小于1mn!勺SOP的焊接。6. 10. 1當(dāng)采

15、用波峰焊時(shí)，盡量保證元器件的兩端焊點(diǎn)同時(shí)接觸焊料波峰。片 狀元件，盡量保證元件的長(zhǎng)軸要垂直于板沿著波峰焊接機(jī)傳送的方向且相互平 行。SOIC必須保證長(zhǎng)軸平行于傳送方向；QFR PLCC應(yīng)斜45°布放。6. 10. 2當(dāng)尺寸相差較大的片狀元器件相鄰排列，且間距很小時(shí)，較小的元器 件在波峰時(shí)應(yīng)排列在前面，先進(jìn)入焊料波，否則尺寸較大的元器件遮蔽其后尺寸 較小的元器件，造成漏焊。這種遮蔽效應(yīng)對(duì)于大小相等，交錯(cuò)排列的元器件也是 適用的。Wave Solder For SMTPielered DC orienlariarNbn Prrfcmti iC onefllation圖6-6波峰焊接應(yīng)用中

16、的元件方向7. 拼板設(shè)計(jì)7. 1對(duì)于面積較小的PC板，為了充分利用基板，提高生產(chǎn)效率方便加工，可以 將多塊同種小型印制板拼成一張較大的板面。同種產(chǎn)品的幾種小塊印制板也可拼 在一起。這時(shí)要注意各小印制板的參數(shù)和層數(shù)應(yīng)相同。7. 2拼板的尺寸范圍控制在350mmX300以內(nèi)，外形應(yīng)為長(zhǎng)方形。7. 3對(duì)于異形板（外形非矩形）為了便于加工和節(jié)省成本，應(yīng)合理地拼合圖形, 盡量減少板面積。7. 3拼板的連接和分離方式，主要采用郵票孔或者雙面對(duì)刻的 V型槽。com r*c r wjr FwncArmFCH BEP TH WIDTHirV-GROOVE7. 3拼板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮分離技術(shù)，防止分離時(shí)對(duì)兀器件造成

17、損壞切割槽元件在切割槽側(cè)的配置方向應(yīng)力 對(duì)元件影響程度:A>C»BD8. 測(cè)試工藝要求8. 1定位要求8. 11對(duì)于測(cè)試前需要精確定位的印制板，應(yīng)在角落設(shè)置三個(gè)機(jī)械定位孔。定位 孔直徑尺寸推薦為3.2mm、正公差0.1mm。8. 12機(jī)械定位孔要求非孔化。8. 13定位孔周圍應(yīng)留出的空間：采用密封技術(shù)ICT的測(cè)試夾具125mil;采用針 床技術(shù)ICT的測(cè)試夾具375mil。真空測(cè)試夾具要求PCB的周邊離邊界距離至少留出125mil的空間，以確保好的 真空密封性。8. 2選擇測(cè)試點(diǎn)8. 21測(cè)試點(diǎn)均勻分布于整個(gè)PBA板8. 22測(cè)試點(diǎn)的分配最好都在同一面(焊接面)上，以便簡(jiǎn)化測(cè)試

18、夾具的制作。8. 23保證測(cè)試焊盤遠(yuǎn)離板子邊緣至少 75mil，與測(cè)試定位孔間距應(yīng)不小于 200mil ,。測(cè)試焊盤尺寸最小0.040 “，遠(yuǎn)離鄰近焊盤或元件體至少 45mil。8. 24布線時(shí)每條網(wǎng)絡(luò)線要加上測(cè)試點(diǎn)(測(cè)試點(diǎn)離器件盡量遠(yuǎn)，兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)間的 距離不要太近).8. 25器件的引出管腳，測(cè)試焊盤，連接器的引出腳及過(guò)孔都可用作測(cè)試點(diǎn)，但 過(guò)孔是不良的測(cè)試點(diǎn)。SMD器件最好選用測(cè)試焊盤作為測(cè)試點(diǎn)。8. 25測(cè)試焊盤的中心間距應(yīng)有100mil,密度最大為30個(gè)/inch 2。9 文件要求：9. 1制作印制板需提供的文件：9. 11GERBE文件(RS-274-X格式)，鉆孔文件(可同時(shí)由ED

19、A輸出)，鉆孔文件 要區(qū)分金屬化孔、非金屬化孔(特別是裝配孔要說(shuō)明為非金屬化孔)，異形孔的位9. 12外形尺寸與公差圖(包括定位孔尺寸及位置要求)。9. 13說(shuō)明文件應(yīng)表明加工工藝要求，如基板厚度、層數(shù)、銅箔厚度，是否拼板。 對(duì)絲印油墨材料顏色及阻焊膜材料厚度有特殊要求也要說(shuō)明。9. 2 PBA組裝前需要的文件：PCB勺CA文件、BO表、電原理圖、組裝焊接要求附錄:常用術(shù)語(yǔ)元件面(Component Side):印制板裝配大多數(shù)器件的一面。焊接面(Soler Side): 元件面相反的一面。SMD (Surface Mounted Devices )表面組裝元器件或表面貼片元器件。指 焊接端子

20、或引線制作在同一平面內(nèi)，并適合于表面組裝的電子元器件。THC (Through Hole Components) 通孔插裝元器件。指適合于插裝的電子 元器件。裝配孔：用于裝配器件，或固定印制板的孔。導(dǎo)通孔(Via Hole ):用于導(dǎo)線轉(zhuǎn)接的金屬化孔。也叫中繼孔、過(guò)孔。 金屬化孔(Plated through Hole )是經(jīng)過(guò)金屬化處理的孔，能導(dǎo)電。非金屬化孔是(NuPlated throuht Hole)沒(méi)有金屬化處理，通常為裝配孔異形孔是形狀不為原形，如為橢圓形，正方形的孔。PCB(Pri nt Circuit Board):即是印制板。PBA(Pri nted Board assembly): 指裝配完元器件后的電路板。波峰焊(Wave Solder)：將熔化的軟釬焊料，經(jīng)過(guò)機(jī)械泵或電磁泵噴流成設(shè) 計(jì)要求的焊料波峰，使預(yù)先裝有電子元器件的 PCBS過(guò)焊料波峰，實(shí)現(xiàn)元器 件焊端或引腳與PC焊盤之間機(jī)械和電氣連接的一種軟釬焊工藝。回流焊(Reflow Soldering):通過(guò)熔化預(yù)先分配到PC焊盤上的膏狀軟釬焊 料，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與 PC焊盤之間機(jī)械和電氣連接的一種 軟釬焊工藝。適合于所有種類表面組裝元器件的焊接。光學(xué)基