PCB設(shè)計(jì)規(guī)范教學(xué)文案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PCB設(shè)計(jì)規(guī)范-PCB設(shè)計(jì)規(guī)范1.目的為了規(guī)范產(chǎn)品的可靠性、最低成本性、符號(hào)PCB工藝設(shè)計(jì),規(guī)定PCB工藝設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù),使得PCB的設(shè)計(jì)滿足可生產(chǎn)性、可測(cè)試性、安規(guī)、EMC、EMI等的技術(shù)多標(biāo)準(zhǔn)要求,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中構(gòu)建產(chǎn)品的工藝、技術(shù)、質(zhì)量、成本優(yōu)勢(shì).2適用范圍本規(guī)范適用于所有電子產(chǎn)品的PCB工藝設(shè)計(jì),運(yùn)用于但不限于PCB的設(shè)計(jì)、PCB投板工藝審查、單板工藝審查等活動(dòng).3定義3.1導(dǎo)通孔(via):一種用于內(nèi)層連接的金屬化孔,但其中并不用于插入元件引線或其它增強(qiáng)材料.3.2盲孔(Blindvia):

2、從印制板內(nèi)僅延展到一個(gè)表層的導(dǎo)通孔.3.3埋孔(Buriedvia):未延伸到印刷板表面的一種導(dǎo)通孔.3.4過孔(Throughvia):從印制板的一個(gè)表層延展到另一個(gè)表層的導(dǎo)通孔.3.5元件孔(Componenthole):用于元件端子固定于印制板及導(dǎo)電圖形電氣聯(lián)接的孔.3.6Standoff:表面貼器件的本體底部到引腳底部的垂直距離.4.規(guī)范內(nèi)容4.1產(chǎn)品設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)4.1.1PCB工藝邊:在SMT、AI生產(chǎn)過程中以及在插件過波峰焊的過程中,PCB應(yīng)留出一定的邊緣便于設(shè)備夾持.這個(gè)夾持的范圍應(yīng)5mm,在此范圍內(nèi)不允許放置元器件和設(shè)置焊盤.如圖1圖14.1.2PCB板缺槽:PCB板的一些邊

3、緣區(qū)域內(nèi)不能有缺槽,以避免印制板定位或傳感器檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)覺,具體位置因?yàn)椴煌O(shè)備而變化.4.1.3拼板設(shè)計(jì)要求:SMT中,大多數(shù)的表面貼裝PCB板的面積比較小,為了充分的利用板材、高效率的制造生產(chǎn)、測(cè)試、組裝、往往將一種產(chǎn)品的幾種或數(shù)種拼在一起,對(duì)PCB的拼板有以下幾點(diǎn)要求:a、板的尺寸不可以太大,也不可以太小,以生產(chǎn)、測(cè)試、裝配工程中便于生產(chǎn)設(shè)備的加工和不產(chǎn)生較大的變形為宜.現(xiàn)在生產(chǎn)使用的PCB大部分都使用紙質(zhì)和復(fù)合環(huán)氧樹脂基板在拼板過大的情況下很容易產(chǎn)生變形,所以要充份考慮拼板的大小問題.b、基板過大,或拼板過大要充分考慮板材的選用,防止在回流焊和波峰焊時(shí)變形超過標(biāo)準(zhǔn)要求.c、拼板的大小應(yīng)

4、充分考慮到生產(chǎn)設(shè)備的局限性,目前的生產(chǎn)設(shè)備能適用的最大尺寸為250mm*330mm,最小尺寸為50*50(對(duì)于此類尺寸要求盡量以拼板方式設(shè)計(jì)以提升效率),需要進(jìn)行AI工藝的產(chǎn)品PCB板如果采用拼板方式,尺寸不能大于480*160mmd、每塊板上應(yīng)設(shè)計(jì)有基準(zhǔn)標(biāo)記,讓機(jī)器將每塊拼板當(dāng)作單板看待,提高貼片和自動(dòng)插件精度.e、拼板可采用郵票孔技術(shù)或雙面對(duì)刻V形槽的分割技術(shù),在采用郵票孔時(shí),應(yīng)注意搭邊應(yīng)均勻分布在每塊拼板的四周,以避免焊接時(shí)由于PCB板受力不均勻而導(dǎo)致變形.郵票孔的位置應(yīng)靠近PCB板內(nèi)側(cè),防止拼板分離后郵票孔處殘留的毛刺影響客戶的整機(jī)裝配.采用雙面V形槽時(shí),V形槽的深度應(yīng)控制在1/3左右

5、(兩邊槽之和),要求刻槽尺寸精確,深度均勻.f、設(shè)計(jì)雙面貼裝元器件不進(jìn)行波峰焊接的PCB板時(shí),可采用雙數(shù)拼板正反面各半,兩面圖形按相同的排列方式可提高設(shè)備的利用率(在中、小批量生產(chǎn)條件下設(shè)備投資可以減半),節(jié)約生產(chǎn)設(shè)備費(fèi)用和時(shí)間.4.2確定PCB使用板材以及IG值4.2.1確定PCB所選用的板材,例如FR-4、鋁基板、陶瓷基板、紙芯板等,若選用高TG值的板材,應(yīng)在文件中注明厚度公差.4.2.2確定PCB銅箔的表面處理鍍層,例如鍍鎳金或OSP等,并在文件中注明.4.3熱設(shè)計(jì)要求4.3.1高熱器件應(yīng)考慮放于出風(fēng)口或利于對(duì)流的位置,PCB在布局中考慮將高熱器件放于出風(fēng)口或利于對(duì)流的位置.4.3.2較

6、高的元件應(yīng)考慮放于出風(fēng)口,且不阻擋風(fēng)路,散熱器的放置應(yīng)考慮利于對(duì)流.4.3.3溫度敏感器械件應(yīng)考慮遠(yuǎn)離熱源,對(duì)于自身升高于30的熱源,一般要求:a、在風(fēng)冷條件下,電解電容等溫度敏感器件離熱源距離要求大于或等2.5mm;b、自然冷條件下,電解電容等溫度敏感器件離熱源距離要求大于或等于4.0mm.4.3.4大面積銅箔要求用隔熱帶與焊盤相連,為了保證透錫良好,在大面積銅箔上的元的焊盤要求用隔熱帶與焊盤相連,對(duì)于需過5A以上大電流的焊盤不能采用隔熱焊盤,如圖1:圖14.3.5過回流焊的0805以及下片式元件兩端焊盤的散熱對(duì)稱性,為了避免器件過回流焊后出現(xiàn)偏位、立碑現(xiàn)象,地回流焊的0805以及0805以

7、下片式元件兩端焊盤應(yīng)保證散熱對(duì)稱性,焊盤與印制導(dǎo)線的連接部寬度不應(yīng)大于0.3mm(對(duì)于不對(duì)稱焊盤),如圖1所示.4.3.6高熱器件的安裝方式及是否考慮帶散熱器確定高熱器件的安裝方式易于操作和焊接,原則上當(dāng)元器件的發(fā)熱密度超過0.4W/cm3,單靠元器件的引線腿及元器件本身不足充分散熱,應(yīng)采用散熱網(wǎng)、匯流條等措施來提高過電流能力,匯流條的支腳應(yīng)采用多點(diǎn)連接,盡可能采用鉚接后過波峰焊或直接過波峰焊接,以利于裝配、焊接:對(duì)于較長的匯流條的使用,應(yīng)考慮過波峰時(shí)受熱匯流條與PCB熱膨脹系數(shù)不匹配造成的PCB變形.為了保證搪錫易于操作,錫道寬度應(yīng)不大于等于2.0mm,錫道邊緣間距大于1.5mm.4.4器件

8、庫選型要求4.4.1已有PCB元件封裝庫的選用應(yīng)確認(rèn)無誤a、有元件庫器件的選用應(yīng)保證封與元器件實(shí)物外形輪廓、引腳間距、通孔間距、通孔直徑等相符合.b、插裝器件管腳應(yīng)與通孔公差配合良好(通孔直徑大于管腳直徑8-10mil),考慮公差可適當(dāng)增加,確保透錫良好.c、元件的孔徑形成序列化,40mil以上按5mil遞加,40mil以下按4mil遞減,最小不小于8mil.d、孔徑對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1:器件引腳直徑(D)PCB焊盤孔徑/插針通孔回流焊盤孔徑D1.0mmD+0.3mm/+0.15mm1.0mmD2.0mmD+0.5mm/0.2mm表14.4.2新器件的PCB元件封裝應(yīng)確定無誤PCB上尚無件封裝庫的器

9、件,應(yīng)根據(jù)器件資料建立打撈的元件封裝庫,并保證絲印庫存與實(shí)物符合,特別是新建立的電磁元件、自制結(jié)構(gòu)件等的元件庫存是否與元件的資料(承認(rèn)書、圖紙)相符合.新器件應(yīng)建立能夠滿足不同工藝(回流焊、波峰焊、通孔回流焊)要求的元件庫.4.4.3需過波峰焊的SMT器件要求使用表面貼波峰焊盤庫.4.4.4軸向器件和跳線的引腳間距的種類應(yīng)盡量少,以減少器件的成型和安裝工具.4.4.5不同PIN間距的兼容器件要有單獨(dú)的焊盤孔,特別是封裝兼容繼電器的各兼容焊盤之間要連線.4.4.6錳銅絲等作為測(cè)量用的跳線的焊盤要做成非金屬化,若是金屬化焊盤,那么焊接后,焊盤內(nèi)的那段電阻將被短路,電阻有效長度將變小而且不一致,從而

10、導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確.4.4.7不能用表貼器件作為手工焊的調(diào)測(cè)器件,表貼器件在手工焊接時(shí)容易受熱沖擊損壞.4.4.8除非實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證沒有問題,否則不能選用和PCB熱膨脹系數(shù)差別太大的無引腳表貼器件,這容易引起焊盤拉脫現(xiàn)象.4.4.9除非實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證沒有問題,否則不能選非表貼器件使用.因?yàn)檫@樣右能需要手焊接,效率和可靠性都會(huì)很低.4.4.10多層PCB側(cè)布局部鍍銅作為用于焊接的引腳時(shí),必須保證每層均有銅箔相連,以增加鍍銅的附著強(qiáng)度,同時(shí)要有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證沒有問題,否則雙面板不能采用側(cè)面鍍銅作為焊接引腳.4.5基本布局要求4.5.1PCBA加工工序合理制成板的元器件布局應(yīng)保證制成板的加工工序合理,以便于提高制成板

11、加工效率合直通率.PCB布局選用的加工流程應(yīng)使加工效率最高.常用PCBA的6種加工流程如表2;波峰焊加工的制成板進(jìn)板方向應(yīng)在PCB上標(biāo)明,并使進(jìn)板方向合理,若PCB可以從兩個(gè)方向進(jìn)板,應(yīng)采用雙箭頭的進(jìn)板標(biāo)識(shí).(對(duì)于回流焊,可考慮用工裝夾具來確定其過回流焊的方向).序號(hào)名稱工藝流程特點(diǎn)適用范圍1單面插裝成型-插件-波峰焊接效率高,PCB組裝加熱次數(shù)為一次器件為THD2單面貼裝焊膏印刷-貼片-回流焊接效率高,PCB組裝加熱次數(shù)為二次器件為SMD3單面混裝焊膏印制-貼片-回流焊接-THD-波峰焊接效率高,PCB組裝加熱次數(shù)為二次器件為SMD、THD4雙面混裝貼片膠印刷-貼片-固化-翻板-手工焊效率高

12、,PCB組裝加熱次數(shù)二次器件為SMD、THD5雙面貼裝、插裝焊膏印刷-貼片-回流焊接-翻板-焊膏印刷-貼片-回流焊接-手工焊效率高,PCB組裝加熱次數(shù)為二次器件為SMD、THD6常規(guī)波蜂焊雙面混裝焊膏印刷-貼片-回流焊接-翻板-貼片膠印刷-貼片-固化-翻板-THD-波蜂焊接-翻板-手工焊效率較低,PCB組裝加熱次數(shù)為三次器件為SMD、THD表24.5.3兩面過回流焊的PCB的BOTTOM面要求無大體積、太重的表貼器件需兩面都過回流焊的PCB,第一次回流焊接器件重量限制如下:A=器件重量/引腳與焊盤接觸面積片式器件:A0.075g/mm2翼形引腳器件:A0.300g/mm2J形引腳器件:A0.2

13、00g/mm2面陣列器:A0.100g/mm2若有超重的器件必須布在BOTTOM面,則應(yīng)通過試驗(yàn)證可行性.4.5.4需波峰焊加工的單板背面器件不形成陰影效應(yīng)的安全距離已考慮波峰焊工藝的SMT器件距離要求如下:1)相同類型器件距離(見圖3)圖3相同類型器件的封裝尺寸與距離關(guān)系見表3:焊盤間距L(mm/mmil)器件本體間距B(mm/mil)最小間距推薦間距最小間距推薦間距06030.76/301.27/500.76/301.27/5008050.89/351.27/500.89/351.27/5012061.02/401.27/501.02/401.27/5012061.02/401.27/50

14、1.02/401.27/50SOT封裝1.02/401.27/501.02/401.27/50鉭電容3216、35281.02/401.27/501.02/401.27/50鉭電容6032、73431.27/501.52/602.03/802.54/100SOP1.27/501.52/60-表32不同類型器件距離(見圖4)圖4不同類型器件的封裝尺寸與距離關(guān)系表(表4)封裝尺寸0603080512061206SOT封裝鉭電容鉭電容SOIC通孔063127127127152152254254127080512712712715215225425412712061271271271521522542

15、541271206127127127152152254254127SOT封裝152152152152152254254127鉭電容3216、3528152152152152152254254127鉭電容6032、7343254254254254254254254127SOIC254254254254254254254127通孔127127127127127127127127表44.5.5大于0805封裝的陶瓷電容,布局時(shí)盡量靠近傳送邊或受應(yīng)力較小區(qū)域,其軸向盡量與進(jìn)板方向平行(圖5),盡量不使用1825以上尺寸的陶瓷電容.圖54.5.6經(jīng)常插拔器件或板邊連接器周圍3mm范圍內(nèi)盡量不布置SMD,

16、以防止連接器插拔進(jìn)產(chǎn)生的應(yīng)力損壞器件.如圖6圖64.5.7過波峰焊的表面貼器件的standoff應(yīng)小于0.15mm,否則不能布在B面過波峰焊,若器件的standoff在0.15mm與0.2mm之間,可在器件本體底下布銅箔以減少器件本體底部與PCB表面距離.4.5.8波峰焊的插件元件焊盤間距大于1.0mma、為保證過波峰焊時(shí)不連錫,過波峰焊的插件元件焊盤邊緣間距應(yīng)大于1.0mm(包括元件本身引腳的焊盤邊緣間距),優(yōu)選插件元件引腳間距(pitch)2.0mm.焊盤邊緣間距1.0mm,在器件本體不相互干涉的前提下,相鄰件焊盤邊緣間距滿足圖7要求:圖7b、插件元件每排引腳為較多,以焊盤排列方向平行于進(jìn)

17、板方向布置器件時(shí),當(dāng)相鄰焊盤邊緣間距為0.6mm1.0mm時(shí),推薦采用橢圓形焊盤或加偷錫焊盤(圖8)圖84.5.10BGA周圍3mm內(nèi)無器件為了保證可維修性,BGA器件周圍需留有3mm禁布區(qū),最佳為5mm禁布區(qū).一般情況下BGA不允許放置背面(兩次過回流焊的單板地第一次過過回流焊面);當(dāng)背面有BGA器件時(shí),不能在正面BGA5mm禁布區(qū)的投影范圍內(nèi)布器件.4.5.11貼片元件之間的最小間距滿足要求機(jī)器貼片之間器件距離要求(圖9)同種器件:0.3mm異種器件:0.3mm*h+0.3mm(h為周圍近鄰元件最大高度差)只能手工貼片的元件之間距離要求:1.5mm.圖94.5.12元器件的外側(cè)距過板軌道接

18、觸的兩個(gè)板邊大于、等于5mm,(圖10)圖104.5.13保證制成板過波峰焊或回流焊時(shí),傳送軌道的卡抓不碰到元件,元器件的外側(cè)距離應(yīng)大于等于5mm,若達(dá)不到要求,則PCB應(yīng)加工藝邊,器件與V-CUT的距離1mm.4.5.14AI/JV機(jī)器對(duì)跳線位置的設(shè)計(jì)要求:a、與固定邊的距離不得小于5MM;與定位邊距離不得小于8MM;與定位孔孔心距不得小于10MM;b、相鄰元件本體必須在同一直線上時(shí),鄰近兩腳孔中心距離必須5mmc、相鄰元件相互垂直時(shí),臨近兩腳孔中心距離必須5mmd、跳線跨距為AI標(biāo)準(zhǔn):2.5mm整數(shù)倍:5mm、7.5mm、10mm、12.5mm、15mm、30mm.e、跳線插裝角度只能為0

19、-90.f、跳線與跳線之間距離不得小于2.5mm.g、跳線與貼片元件之間距離不得小于2.5mm.h、跳線插孔孔徑為直徑1.0MM,且呈喇叭狀.4.5.15可調(diào)器件、可插拔器件周圍留有足夠的空間供調(diào)試和維修應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)或模塊的PCBA安裝布局以及可調(diào)器件的調(diào)測(cè)方式來綜合考慮可調(diào)器件的排布方向、調(diào)測(cè)空間;可插拔器件周圍空間預(yù)留應(yīng)根據(jù)鄰近器件的高度決定.4.5.16所有的插裝磁性元件一定要有堅(jiān)固的底座,禁止使用無底座插裝電感.4.5.17有極性的變壓器的引腳盡量不要設(shè)計(jì)成對(duì)稱形式4.5.18安裝孔的禁布區(qū)內(nèi)無元器件和走線(不包括安裝孔自身的走線和銅箔)4.5.19金屬殼體器件和金屬與其它的距離滿足安規(guī)

20、要求金屬殼體器件和金屬件的排布應(yīng)在空間上保證與其它器件的距離滿足安規(guī)要求.4.5.20對(duì)于采用通孔回流焊器件布局的要求a、非傳送邊尺寸大于300mm的PCB,較重的器件盡量不要布置在PCB的中間,以減輕由于插裝器件的重量在焊接過程對(duì)PCB變形的影響,以及插裝過程對(duì)板上已經(jīng)貼放的器件的影響b、為方便插裝,器件推薦布置在靠近插裝操作側(cè)的位置.c、尺寸較長的器件(如薄膜插座等)長度方向推薦與傳送方向一致.(圖11)圖11d、通孔回流焊器件焊盤邊緣與pitch0.65mm的QFP、SOP、連接器及所有BGA的絲印之間的距離大于10mm.與其它SMT器件間距離2mm.e、通孔回流焊器件本體間距離10mm

21、.有夾具扶持的插針焊接不做要求.f、通孔回流焊器件盤邊緣與傳送邊的距離10mm;與非傳送邊距離5mm.4.5.21通孔回流焊器件禁布區(qū)要求a、孔回流焊器件焊盤周圍要留出足夠的空間進(jìn)行焊膏涂布,具體布區(qū)要求為:對(duì)于歐式連接器靠板內(nèi)的方向10.5mm不能有器件,在禁布區(qū)之內(nèi)不能有器件和過孔.b、須放置在禁布區(qū)內(nèi)的過孔要做阻焊塞孔處理.4.5.22器件布局要整體考慮單板裝配干涉器件在布局設(shè)計(jì)時(shí),要考慮單板與單板、單板與結(jié)構(gòu)的裝配干涉問題,尤其是高器件、立體裝配的單板等.4.5.23器件和機(jī)箱的距離要求器件布局時(shí)要考慮盡量不要太靠近機(jī)箱壁,以避免將PCB安裝到機(jī)箱時(shí)損壞器件.特別注意安裝在PCB邊緣的

22、,在沖擊和振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生輕微移動(dòng)或沒有堅(jiān)固的外形的器件:如立裝電阻、無底座電感變壓器等,若無法滿足上述要求,就要采取另外的固定措施來滿足安規(guī)和振動(dòng)要求.4.5.24有過波峰焊接的器件盡量布置在PCB邊緣以方便堵孔,若器件布置在PCB邊緣,并且式裝夾具做的好,在過波峰焊接時(shí)甚至不需要堵孔.4.5.25設(shè)計(jì)和布局PCB時(shí),應(yīng)盡量允許器件過波峰焊接.選擇器件時(shí)盡量少選不能過波峰焊接的器件,另外放在焊接面的器件應(yīng)盡量少,以減少手工焊接.4.5.26裸跳線不能貼板跨越板上的導(dǎo)線或銅皮,以避免和板上的銅皮短路,綠油不能作為有效絕緣.4.5.27布局時(shí)應(yīng)考慮所有器件在焊接后易于檢查和維護(hù).4.5.28電纜的焊

23、接端盡量靠近PCB的邊緣布置以便插裝和焊接,否則PCB上別的器件阻礙電纜的插裝焊接或被電纜碰歪.4.5.29多個(gè)引腳在同一直線上的器件,象連接器、DIP封裝器件、T220封裝器件,布局時(shí)應(yīng)使其軸線和波峰焊方向平行.(圖12)圖124.5.30較輕的器件如二極管和1/4W電阻等,布局時(shí)應(yīng)使其軸線和波峰焊方向垂直.這樣能陰防止過波峰焊時(shí)因一端先焊接凝固而使器件產(chǎn)生浮高現(xiàn)象.(圖13)圖134.5.31電纜和周圍器件之間要留有一定的空間,否則電纜的折彎部分會(huì)壓迫并損壞周圍器件及其焊點(diǎn).4.6走線要求4.6.1印制板距離:V-CUT邊大于0.75mm,銑槽邊大于0.3mm.為了保證PCB加工時(shí)不出現(xiàn)露銅缺陷