PCB工艺设计规范.docx
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PCB工艺设计规范
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PCB工艺设计规范
目次
前言
本规范的其他系列规范:
《柔性PCB工艺设计规范》
与对应的国际标准或其他文件的一致性程度:
无
规范代替或作废的全部或部分其他文件:
《PCB工艺设计规范》
本规范由单板工艺设计部门提出。
本规范批准人:
1范围和简介
1.1范围
本规范规定了PCB设计中的相关工艺设计参数。
本规范适用于PCB工艺设计。
1.2简介
本规范从PCB外形、材料叠法、基准点、器件布局、走线、孔、阻焊、表面处理方式、丝印设计等多方面,从DFM角度定义了刚性PCB(含背板)的相关工艺设计参数。
本规范还包括以下附加设计文档:
1.3关键词
PCBDFM
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范,然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。
序号
编号
名称
1
GB(ITU、IEC等)
XX标准
2
Q/DKBAXXXX
XX技术规范
3术语和定义
细间距器件:
pitch≤的翼形引脚器件以及pitch≤的面阵列器件
StandOff:
器件安装在PCB上后,本体底部与PCB表面的距离。
PCB表面处理方式缩写:
热风整平:
HotAirSolderLeveling
化学镍金:
ElectrolessNickelandImmersionGold
有机可焊性保护涂层:
OrganicSolderabilityPreservatives
选择性电镀金:
SelectiveElectroplatedGold
背板(Backplane/midplane):
安装在插框的底部/中部,用于各单板之间信号的互联和给单板供电的载体。
护套:
和长针的背板连接器配合使用,安装在连接器的另一面,保护连接器的插针。
左插板、右插板:
图示1定义如下。
图1左右插板示意图
说明:
本规范中没有定义的术语和定义请参考《电子装联术语》(Q/DKBA3001)。
4PCB叠层设计
4.1叠层方式
[1]PCB叠层方式推荐为Foil叠法。
PCB叠法一般有两种设计:
一种是铜箔加芯板(Core)的结构,简称为Foil叠法;另一种是芯板(Core)叠加的方式,简称为Core叠法。
特殊材料(如Rogers4350等)多层板以及板材混压时可采用Core叠法。
图2PCB制作叠法示意图
[2]PCB外层一般选用的铜箔,内层一般选用1OZ的铜箔;尽量避免在内层使用两面铜箔厚度不一致的芯板。
[3]PCB叠法需采用对称设计。
对称设计指绝缘层厚度、半固化片类别、铜箔厚度、图形分布类型(大铜箔层、线路层)尽量相对于PCB的垂直中心线对称。
图3对称设计示意图
4.2PCB设计介质厚度要求
[4]PCB缺省层间介质厚度设计参考表1:
表1缺省的层厚要求
层间介质厚度(mm)
类型
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
四层板
四层板
四层板
四层板
六层板
六层板
六层板
六层板
八层板
八层板
八层板
八层板
十层板
十层板
十层板
十层板
层板
层板
层板
5PCB尺寸设计总则
5.1可加工的PCB尺寸范围
[5]尺寸要求如表2所示:
图4PCB外形示意图
表2PCB尺寸要求
尺寸(mm)
长(X)
宽(Y)
厚(Z)
PCBA重量
(回流焊接)
倒角(R)
PCBA重量(波峰焊接)
传送边器件、焊点禁布区宽度(D)
单面贴装
~
~
~
≤
≥3(120mil)
单面混装
~
~
~
≤
≥3(120mil)
≤
双面贴装
~
~
~
≤
≥3(120mil)
常规波峰焊双面混装
~
~
~
≤
≥3(120mil)
≤
选择性波峰焊双面混装
~
~
~
≤
≥3(120mil)
≤
[6]PCB宽厚比要求Y/Z≤150。
[7]单板长宽比要求X/Y≤2。
[8]如果PCB单元板尺寸在传送边器件禁布区尺寸上不能满足上述要求时,必须在相应的板边增加≥5mm宽的辅助边。
图5PCB辅助边设计要求一
[9]除了结构件等特殊需要外,其他器件本体不能超出PCB边缘,且须满足:
引脚焊盘边缘(或器件本体)距离传送边≥5mm的要求。
当有器件(非回流焊接器件)在传送边一侧伸出PCB外时,辅助边的宽度要求:
图6PCB辅助边设计要求二
当有器件(非回流焊接器件)在传送边一侧伸出PCB外,且器件需要沉到PCB内时,辅助边的宽度要求如下:
图7PCB辅助边设计要求三
5.2PCB外形要求
[10]PCB外形必须满足以下条件:
单面贴装、双面贴装、单面混装、常规波峰焊双面混装:
图8PCB外形设计要求一
若Y1≤37mm,则要求X1≥5mm,X2≤20mm;若Y1≥37mm,则开窗尺寸无限制。
(X3+……+Xn)/X≤,适用于两个工艺边传送的开窗。
Y3、Y4、Y5区域内板边不能开窗(Y3=55mm,Y4=36mm,Y5=36mm)。
对于单面混装和波峰焊双面混装路线,建议板上开口尺寸不要大于*,防止波峰焊接时的漫锡。
选择性波峰焊双面混装:
图9PCB外形设计要求二
a)若Y1≤37mm,则要求X1≥5mm,X2≤20mm;若Y1≥37mm,则开窗尺寸无限制。
b)(X3+……+Xn)/X≤,适用于两个工艺边传送的开窗。
c)Y3、Y4、Y5区域内板边不能开窗(Y3=55mm,Y4=36mm,Y5=36mm)。
d)满足Y6≤8mm之内不能开窗。
6拼板及辅助边连接设计
6.1V-CUT连接
当板与板之间为直线连接,边缘平整且不影响器件安装的PCB可用此种连接。
V-CUT为直通型,不能在中间转弯。
V-CUT设计要求PCB推荐的板厚≤。
对于需要机器自动分板的PCB,V-CUT线二边(TOP&BOTTOM面)要求各保留不小于1mm的器件禁布区,以避免在自动分板时损坏器件。
图10V-CUT自动分板PCB禁布要求
同时还需考虑自动分板机刀片的结构,如图11所示。
举例:
器件高度超过27mm,器件离板边禁布区不小于5mm。
图11自动分板机刀片对PCB板边器件禁布要求
采用V-CUT设计时以上两条需要综合考虑,以条件苛刻者为准。
另器件高度超过35mm,分板机要求的器件离PCB板边禁布区为25mm。
[11]总板厚、剩余板厚、V-CUT角度之间的关系如图12所示:
图12V-CUT板厚设计要求
此时需考虑V-CUT边缘线到线路(或PAD)边缘的安全距离“S”,以防止线路损伤或露铜。
一般要求S≥"()
图13V-CUT与PCB边缘线路/pad设计要求
6.2邮票孔连接
推荐铣槽的宽度为2mm。
铣槽常用于单元板之间需留有一定距离的情况,一般应与V-CUT或邮票孔配合使用。
邮票孔设计:
孔间距,两组邮票孔之间间距推荐为50mm。
图14邮票孔设计参数
当PCB厚度超过安装导槽内宽度时,可考虑采用铣板边的设计方案,降低PCB边缘的厚度,满足PCBA后续装配要求,如图15所示:
图15铣板边示意图
6.3拼板方式
推荐使用的拼板方式有三种:
同方向拼板、中心对称拼板、镜象对称拼板。
当PCB单元板的尺寸<85mm×85mm时,推荐做拼板;
设计者在设计PCB尺寸时需考虑板材的利用率,这是影响PCB成本的重要因素之一。
对于一些不规则的PCB(如L形PCB),采用合适的拼板方式可提高板材利用率,降低成本。
图16L形PCB优选拼板方式
若PCB需要经过回流或波峰焊接工艺,且单元板板宽尺寸>,在垂直传送边的方向上拼板数量不应超过2。
图17拼板数量示意图
如果单元板尺寸很小时,在垂直传送边的方向拼板数量可以超过3,但垂直于单板传送方向的总宽度不能超过,且需要在生产时增加辅助工装夹具以防止单板变形。
同方向拼板
规则单元板
采用V-CUT拼板,若满足的禁布区要求,则允许拼板不加辅助边。
图18规则单元板拼板示意图
不规则单元板
当PCB单元板的外形不规则或有器件超出板边时,可采用铣槽+V-CUT的方式
图19不规则单元板拼板示意图
中心对称拼板
中心对称拼板适用于两块形状较不规则的PCB。
将不规则形状的一边相对放置中间,使拼板后形状变为规则。
不规则形状的PCB对拼,中间必须开铣槽才能分离两个单元板。
如果拼板产生较大的变形时,可以考虑在拼板间加辅助块(用邮票孔相连)。
图20拼板紧固辅助设计
对于有金手指的插卡板,需将其对拼,并将金手指都朝外,以方便镀金。
图21金手指PCB拼板推荐方式
镜像对称拼板
使用条件:
单元板正反面SMD都能满足背面过回流焊接的要求时,可采用镜像对称拼板。
操作注意事项:
镜像对称拼板须满足PCB光绘的正负片对称分布,即以6层板为例:
若其中的
第2层为电源/地的负片,则与其对称的第5层也必须为负片,否则不能采用镜像对称拼板。
图22镜像对称拼板示意图
采用镜像对称拼板后,辅助边上的Fiducialmark必须满足翻转后重合要求。
具体的位置要求参见。
6.4辅助边与PCB的连接方法
一般原则
器件布局不能满足传送边宽度要求(板边5mm禁布区)时,应该采用加辅助边的方法。
无需拼板的PCB辅助边的宽度为5mm(无MARK点);拼板的PCB辅助边的宽度最小为8mm(有MARK点)。
若辅助边较长不易掰板时,可以分段加辅助边(每段辅助边的长度推荐50mm)。
传送方向上辅助边与PCB的保留连接长度a+b+c+d推荐大于倍的传送边板长。
当有器件与辅助边干涉时,应开铣槽以避开器件。
图23辅助边的连接长度要求
PCB板边有缺角或不规则的形状时,且不能满足PCB外形要求时,应加辅助块补齐,使其规则,方便设备组装。
图24不规则外形PCB补齐示意图
板边和板内空缺处理
当板边有缺口,或板内有大于35mm×35mm的空缺时,建议在缺口增加辅助块,以便SMT和波峰焊设备加工。
辅助块与PCB的连接一般采用铣槽+邮票孔的方式。
图25PCB外形空缺处理示意
7基准点设计
7.1分类
[12]根据基准点在PCB上的位置和作用分为:
拼板基准点,单元基准点,局部基准点。
图26基准点分类
7.2基准点结构
7.2.1拼板基准点和单元基准点
[13]形状/大小:
直径为的实心圆。
阻焊开窗:
圆心为基准点圆心,直径为的圆形区域。
保护铜环:
中心为基准点圆心,对边距离为的八边形铜环。
图27单元MARK点结构
7.2.2局部基准点
[14]大小/形状:
直径为的实心圆。
阻焊开窗:
圆心为基准点圆心,直径为的圆形区域。
保护铜环:
不需要。
图28局部MARK点结构
7.3基准点位置
[15]一般原则:
经过SMT设备加工的单板必须放置基准点;不经过SMT设备加工的PCB无需基准点。
单面基准点数量≥3。
SMD单面布局时,只需SMD元件面放置基准点。
SMD双面布局时,基准点需双面放置;双面放置的基准点,除镜像拼板外,正反两面的基准点位置要求基本一致。
图29正反面基准点位置基本一致
7.3.1拼板的基准点
[16]拼板需要放置拼板基准点、单元基准点。
拼板基准点和单元基准点数量各为三个。
在板边呈“L”形分布,尽量远离。
拼板基准点的位置要求见图30:
图30辅助边上基准点的位置要求
采用镜像对称拼板时,辅助边上的基准点必须满足翻转后重合的要求。
图31镜像对称拼板辅助边上MARK点位置要求
7.3.2单元板的基准点
[17]基准点数量为3个,在板边呈“L”形分布,各基准点之间的距离尽量远。
基准点中心距离板边必须大于,如不能保证四个边都满足,则至少要保证传送边满足要求。
7.3.3局部基准点
[18]引脚间距≤的翼形引脚封装器件和引脚间距≤的面阵列封装器件等需要放置局部基准点。
局部基准点数量为2个,在以元件中心为原点时,要求两个基准点中心对称。
图32局部MARK点相对于器件中心点中心对称
8器件布局要求
8.1器件布局通用要求
有极性或方向性的THD器件在布局上要求方向一致,并尽量做到排列整齐。
对于SMD器件,不能满足方向一致时,应尽量满足在X、Y方向上保持方向一致,如钽电容。
器件如果需要点胶,需要在点胶处留出至少3mm的空间。
需安装散热器的SMD应注意散热器的安装位置,布局时要求有足够的空间,确保不与其他器件相碰。
确保最小的距离满足安装空间要求。
热敏元件(如电解电容器、晶体振荡器等)尽量远离高热器件。
热敏元件尽量放置在上风口,高器件放置在低矮元件后面。
并且沿风阻最小的方向排布,防止风道受阻。
图33热敏元件的放置
器件之间的距离满足操作空间(如:
内存条)的要求。
图34插拔器件需要考虑操作空间
不同属性(如有电位差,不同的电源-地属性等)的金属件(如散热器、屏蔽罩等)或金属壳体的元器件不能相碰。
确保最小的距离满足安装空间要求。
对于单板尺寸较大(如非传送边尺寸大于250mm),为防止印刷时单板变形,要求在首次加工面留出支撑点,支撑点的位置参考图35布置(可根据需要选取支撑点的数量)。
在支撑PIN留空范围内,禁布SMD器件。
图35大面积PCB预留印锡支撑PIN位置
[19]器件高度要满足结构要素图的要求。
避免器件超出拉手条高度出现干涉问题。
PCBBOTTOM面最高器件距离拉手条下方D1≥;PCBTOP面最高器件距离拉手条上方D2≥,如图36。
图36拉手条与器件高度匹配
8.2回流焊
8.2.1SMD器件的通用要求
细间距器件推荐布置在PCB同一面。
有极性的贴片尽量同方向布置,防止较高器件布置在较低器件旁时影响焊点的检测,一般要求视角≤45度。
如图37所示:
图37焊点目视检查要求示意图
插框PCB,推荐在进插槽的PCB角上设置SMD器件禁布区,推荐的设置参数如图38所示:
图38插框PCB进槽方向SMD器件禁布区示意图
BCC、MLF、BGA等面阵列器件周围需留有3mm禁布区,最佳为5mm禁布区。
一般情况下面阵列器件不允许放置背面;当背面有面阵列器件时,不能在正面面阵列器件8mm禁布区的投影范围内。
如图39所示:
图39面阵列器件的禁布区要求
8.2.2SMD器件布局要求
所有SMD的单边尺寸≤,若超出此长度,应加以确认。
不推荐两个表面贴装的翼形引脚器件重叠,作为兼容设计。
以SOP封装器件为例,如图40所示:
图40两个SOP封装器件兼容的示意图
对于两个片式元件的兼容替代,要求两个器件封装一致,如图41所示:
图41片式器件兼容示意图
在确认SMD焊盘以及其上印刷的锡膏不会对THD焊接产生影响的情况下,允许THD与SMD重叠设计。
如图42所示:
图42贴片与插件器件兼容设计示意图
双面贴装回流焊接布局时,第一次回流焊接器件重量要求:
A=器件重量/引脚与焊盘接触面积
片式器件:
A≤mm2
翼形引脚器件:
A≤mm2
J形引脚器件:
A≤mm2
面阵列器件:
A≤mm2
图43贴片器件引脚与焊盘接触面积示意图
贴片器件之间距离要求
同种器件:
≥
异种器件:
≥×h+(h为周围近邻元件最大高度差)
图44器件布局的距离要求示意图
回流工艺的SMT器件距离列表:
注:
距离值以焊盘和器件体两者中的较大者为测量体。
表中括弧内的数据为考虑可维修性的设计下限。
器件布局要求数值表
单位mm
0402~0805
1206~
1810
STC3528~7343
SOT、SOP
SOJ、
PLCC
QFP
BGA
0402~0805
1206~1810
STC3528~7343
SOT、SOP
SOJ、PLCC
QFP
BGA
细间距器件与传送边所在的板边距离需要大于10mm,以免影响印锡质量。
1建议条码框与表面贴装器件的距离需要满足以下要求,以免影响印锡质量。
如表4所示:
表3条码与各种封装类型器件距离要求表
元件种类
Pitch小于翼形引脚器件(如SOP、QFP等)、面阵列器件
0603以上Chip元件及其它封装元件
条码距器件最小距离D
10mm
5mm
图45BARCODE与各类器件的布局要求
8.2.3通孔回流焊器件布局总体要求
通孔回流器件需要使用通孔回流焊专用封装库。
通孔回流器件ICT测试点的设计比较特殊,参见DKBA3551《ICT可测试性设计规范》。
8.2.4通孔回流焊器件布局要求
对于非传送边尺寸大于300mm的PCB,较重的器件尽量不要布置在PCB的中间,以减轻由于插装器件的重量在焊接过程中对PCB变形的影响,以及插装过程对板上已经贴放的器件的影响。
为方便插装,器件推荐布置在靠近插装操作侧的位置。
尺寸较长的器件(如内存条插座等)长度方向推荐与传送方向一致。
通孔回流焊器件焊盘边缘与pitch≤的翼型引脚器件、连接器及所有的面阵列器件的之间的距离推荐大于20mm。
与其他SMT器件间距离>2mm。
通孔回流焊器件本体间距离>10mm。
通孔回流焊器件焊盘边缘与传送边的距离≥10mm;与非传送边距离≥5mm。
8.2.5通孔回流焊器件印锡区域要求
通孔回流焊接器件的占地面积必须在满足钢网开口面积需求的基础上,再在其周围四侧各增加的空隙;具体禁布区要求参见DKBA3050《通孔回流焊接工艺规范》。
在印锡区域内不能有器件、丝印和过孔。
如器件焊盘封装的正极或第一脚的极性丝印不能设计在印锡区域内。
如图46所示:
图46印锡区内禁布丝印
[20]必须放置在印锡区域内的过孔要做阻焊塞孔处理。
8.3波峰焊
8.3.1波峰焊SMD器件布局要求
适合波峰焊接的SMD
大于等于0603封装,且StandOff值小于的片式阻容器件和片式非露线圈片式电感。
PITCH≥,且StandOff值小于的SOP器件。
PITCH≥,引脚焊盘为外露可见的SOT器件。
注:
所有过波峰的全端子引脚SMD高度要求≤;其余SMD器件高度要求≤。
SOP器件轴向需与过波峰方向一致。
SOP器件在过波峰尾端需增加一对偷锡焊盘。
具体尺寸参考DKBA3127《焊盘图形库设计规范》,如图47所示要求。
图47偷锡焊盘位置要求
SOT-23封装的器件过波峰方向按图48所示定义:
图48SOT器件波峰焊布局要求
器件间距一般原则:
考虑波峰焊接的阴影效应,器件本体间距和焊盘间距需保持一定的距离。
相同类型器件距离
图49相同类型器件布局图示
表4相同类型器件布局要求数值表
封装尺寸
焊盘间距L(mm/mil)
器件本体间距B(mm/mil)
最小间距
推荐间距
最小间距
推荐间距
0603
30
50
30
50
0805
35
50
35
50
≥1206
40
50
40
50
SOT
40
50
40
50
钽电容3216、3528
40
50
40
50
钽电容6032、7343
50
60
80
100
SOP
50
60
---
---
不同类型器件距离:
焊盘边缘距离≥。
器件本体距离参见图50、表6的要求:
图50不同类型器件布局图
表5不同类型器件布局要求数值表
封装尺寸(mm/mil)
0603~1810
SOT
STC3216~7343
SOP
插件通孔
通孔(过孔)
测试点
偷锡焊盘
边缘
0603~1810
50
60
100
100
50
24
24
100
SOT
50
100
100
50
24
24
100
STC3216~7343
100
100
100
100
50
24
24
100
SOP
100
100
100
50
24
24
100
插件通孔
50
50
50
50
24
24
100
通孔(过孔)
24
24
24
24
24
12
12
24
测试点
24
24
24
24
24
12
24
24
偷锡焊盘边缘
100
100
100
100
100
24
24
24
附注说明:
表中的插件通孔、通孔(过孔)、测试点与其它焊盘或孔之间间距的具体含义,参见图51中的D示意。
图51通孔、测试点与焊盘距离具体定义
8.3.2THD器件布局通用要求
除结构有特别要求之外,THD器件都必须放置在正面。
相邻元件本体之间的距离,见图52:
图52元件本体之间的距离
满足手工焊接和维修的操作空间要求,见图53:
图53烙铁操作空间
8.3.3THD器件波峰焊通用要求
优选pitch≥,焊盘边缘间距≥的器件。
在器件本体不相互干涉的前提下,相邻器件焊盘边缘间距满足图54要求:
图54最小焊盘边缘间距
THD每排引脚数较多时,以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件。
当布局上有特殊要求,
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- PCB 工艺 设计规范