PCB设计工艺规范.docx
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PCB设计工艺规范.docx
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PCB设计工艺规范
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A1
22
工艺部
首次发行日期
本版发行日期
制定日期
2016.05.30
2016.07.05
2016.07.05
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史明俊
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更改内容简述
生效日期
A1
1
11
21
增加焊盘与灯珠距离要求11.13
2016.07.05
1、目的
2、适用范围
3、职责和权限
4、定义和缩略语
5、PCB板材选用
6、PCB工艺边尺寸设计
7、拼版及辅助边连接设计
8、基准点设计
9、器件布局要求
10、PCB焊盘过波峰焊设计要求
11、其他设计工艺要求
12、常用元件图示
线路板工艺设计规范
一、目的
本要求规范本公司PCB排版设计时的工艺性要求,使设计的PCB板能符合实际生产工艺要求,更好的保证生产质量和作业效率,避免设计问题造成不必要的异常。
二、适用范围
该规范主要描述PCB设计在生产中工艺的实用性问题及相应控制方法;本规范与PCB设计规范并不矛盾。
PCB的设计中,在遵循了设计规则的情况下,遵循本规范能提高生产工艺的适应性,减少生产成本,提高生产效率,降低质量问题。
三、职责和权限
研发设计部:
负责PCB设计工作;
研发工艺部:
负责PCB评价、评审工作;
质量部:
负责PCB来料检验工作;
原则上所有PCB文件在提供给厂家生产样品之前或首样上线前必须经过工艺评审。
四、定义和缩略语
4.1、SMT工艺:
SMT是表面组装技术(表面贴装技术)(SurfaceMountTechnology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
4.2、SMD工艺:
SMD它是SurfaceMountedDevices的缩写,意为:
表面贴装器件,它是SMT元器件中的一种。
是将电子元件,如电阻、电容、晶体管、集成电路等等安装到印刷电路板上,并通过钎焊形成电气联结。
主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。
主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。
SMD贴片元件的封装尺寸(只介绍常规型号):
公制:
3216——2012——1608
英制:
1206——0805——0603
4.3、回流焊:
通过熔化预先分配到PCB焊盘上的膏状软钎焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与PCB焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺,适合于所有种类表面组装元器件的焊接。
4.4、波峰焊:
波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的,其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫"波峰焊",其主要材料是焊锡条。
4.5、印制电路板PCB
PCB(PrintedCircuitBoard),中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体。
由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为"印刷"电路板。
其他暂略
五、PCB材料选用
5.1、板材介绍
5.1.1、覆铜箔板的分类方法有多种。
根据使用基材可分为酚醛纸基覆铜板(FR1/FR2)、玻纤布基覆铜板(FR4)、复合基覆铜板(CEM-1、CEM-3)、特殊材料基(陶瓷、金属芯基等)覆铜板,另外还有挠性覆铜板等其他一些覆铜板类型。
5.1.2、若按板所采用的树脂胶黏剂进行分类,纸基使用的常见树脂胶黏剂有:
酚醛树脂(FR-1、FR-2等)、环氧树脂(FR-3)、聚酯树脂等各种类型。
玻璃纤维布基使用的常见树脂胶黏剂有环氧树脂(FR-4、FR-5),它是目前最广泛使用的玻璃纤维布基类型。
5.1.3、防火等级比较:
94HB(不防火)<94V-2<94V-1<94V-0<945-V
耐燃性板材有:
FR-1、FR-2、FR-3(以上三种皆为纸质基板)及FR-4、FR-5(环氧树脂),CEM-1纸质纤维(一般白色)为单层板,复合环氧树脂铜箔基板CEM-2至5。
5.2、板材选用
5.2.1、PCB电路板常用板材,按质量级别从底到高划分如下:
FR1(94HB)-FR1(94V0)-22F-CEM-1-CEM-3-FR-4。
详细参数及选用标准如下:
材料类型
中文描述
适用于的卡板类型
材料特性
不可使用的制程方式
FE1(94HB)
非阻燃纸板
无安规小电流低端产品
不防火
回流焊
FE1(94V0)
阻燃纸板
电源板
易起泡
回流焊
22F
单面半玻纤板
面板
易起泡
回流焊
CEM-1
单面玻纤板
IC卡板,电源板
CEM-3
双面半玻纤板
简单双面板(双面板最低端的材料,比FR-4便宜)
FR-4
双面玻纤板
复杂双面板,多层板
注:
设计时需要根据技术或客户要求,以节约成本为出发点,选择合适的板材。
5.3、铝基板相关
常见于LED照明产品。
有正反两面,白色的一面是焊接LED引脚的,另一面呈现铝本色,一般会涂抹导热凝浆后于导热部分接触。
目前还有陶瓷基板等。
铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板,一般单面板由三层结构所组成,分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。
用于高端使用的也有设计为双面板,结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。
极少数应用为多层板,可以由普通的多层板与绝缘层、铝基贴合而成。
LED铝基板就是PCB,也是印刷线路板的意思,只是线路板的材料是铝合金,以前我们一般的线路板的材料是玻纤,但因为LED发热较大,所以LED灯具用的线路板一般是铝基板,能够导热快,其他设备或电器类用的线路板还是玻纤板!
六、PCB工艺边尺寸设计
6.1、工艺边设计,要求主工艺边≧5mm,0mm≦辅工艺边≦5mm;
为了保证PCB板过波峰焊或回流焊时传送轨道的卡爪不碰到组件,元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边要求≥5mm。
若达不到要求,则PCB应加工艺边,元器件与V-CUT的距离≧1mm。
6.2、在主工艺边上,PCB流动的方向增加过板方向,以箭头“”表示。
6.3、除了结构件连接器等特殊需要外,其他器件本体不能超出PCB边缘,且须满足:
a、SMD引脚焊盘边缘(或器件本体)距离传送边≥5mm的要求。
(以条件苛刻者为准)
b、DIP器件本体(或焊盘边缘)距离传送边≥4mm的要求。
(以条件苛刻者为准)
在受结构设计限制情况下,允许DIP器件本体(或焊盘边缘)距离板边小于4mm,但不得小于1.5mm
c、当非回流焊接(DIP)器件在传送边一侧伸出PCB外时,辅助边的宽度要求如下,(但是如果辅助边需在波峰焊后分板,则需要充分考虑分板的可分板性)
d、当非回流焊接(DIP)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:
七、拼板及辅助边连接设计
7.1、V-CUT连接
7.1.1、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。
7.1.2、V-CUT设计要求PCB推荐的板厚≤3.0mm。
7.1.3、对于需要机器自动分板的(目前我司只有铝基板)要求各保留不小于2mm的器件禁布区,以避免在自动分板时损坏器件。
7.1.4、目前我司只有走刀式分板机,适用于V-CUT直通型分板,设计时请避免其他样式V-CUT设计,如设计需求,请提前通知设备采购。
7.2、V型槽的设计
7.2.1、V型槽的设计加工尺寸见图
(关于陶瓷板和铝基板,如无法按以下V割的,请按7.2.4规定即可)
7.2.2、V型槽残留尺寸
不同材质、不同板厚的V型槽尺寸见表
材质
板厚
T=0.8
T=1.0
T=1.2
T=1.6
T=1.8
纸基板
(t=T/2)
残留尺寸:
t
0.4+0.100
0.5±0.1
0.6±0.1
0.8+0.1-0.2
0.9+0.1-0.2
切口深度:
c
0.2+0-0.05
0.25±0.05
0.3±0.05
0.4+0.1-0.05
0.45+0.1-0.05
玻璃布基板复合料基板(t=0.4~0.6)
残留尺寸:
t
0.4±0.1
0.4±0.1
0.4±0.1
0.6±0.1
0.7±0.1
切口深度:
c
0.2±0.05
0.3±0.05
0.4±0.05
0.5±0.05
0.55±0.05
铝基板
陶瓷板
(t=T/3)
残留尺寸:
t
0.3±0.05
0.3±0.1
0.4±0.1
0.5±0.1
0.5±0.1
切口深度:
c
0.25±0.05
0.35±0.1
0.4±0.1
0.55±0.1
0.65±0.1
7.2.3、V型槽残留尺寸的工艺要求
a、焊接工程(机插机、贴片机、运送带)中拼版不受破坏。
b、插件时受力不断裂。
c、不使用分割工装时,能手动分割,无毛边。
d、使用分割工装时能分割,无毛边。
e、厚度为1.0mm以下的基板,由于V型槽存在的加工精度偏差,基板强度与基板易于分割之间的平衡点难以掌握,试作时应充分验证。
7.2.4、铝基板和陶瓷板特别工艺要求
a、SMD贴片不变形,不卷曲。
b、后续手工或机器分板易操作。
c、V-CUT可单面V割,切槽深度约40%整板厚度。
7.3、PCB拼版的设计
7.3.1、PCB拼版设计要求尽量不使用过炉辅助工具(如过炉载具)。
7.3.2、为了提高板材利用率,推举做成多拼版,但是需考虑板材波峰焊接后是否变形弯曲问题。
要求拼版过波峰时不得高温变形引起冲锡等现象。
7.3.3、为了提高生产效率,及插件准确性,PCB板排版方向最好一致性。
八、基准点设计
8.1、分类
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(同一性质的基准点设计必须相同,否则会影响设备的识别)。
8.2、基准点结构
8.2.1拼板基准点和单元基准点
形状/大小:
直径为1.0mm的实心圆。
阻焊开窗:
圆心为基准点圆心,直径为3.0mm的圆形区域(直径1到3.0mm的圆环必须为无铜皮设计)。
避免基准点内层有部分覆铜的设计。
8.2.2局部基准点
大小/形状:
直径为1.0mm的实心圆。
阻焊开窗:
圆心为基准点圆心,直径为2.0mm的圆形区域(直径1到2mm的圆环必须为无铜皮设计)。
注意:
不推荐使用只有实心圆开阻焊的mark点,因为去除阻焊时会出现不完全情况,导致mark上残留阻焊油,影响识别。
8.3、基准点的位置:
a、经过SMT设备加工的单板必须放置基准点;
e、不经过SMT设备加工的PCB无需基准点;
c、SMD单面布局时,只需SMD元件面放置基准点;
d、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。
8.3、拼版的基准点:
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。
并要求不对称,以防机器正反无法识别。
注:
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。
8.4、单元板的基准点:
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。
基准点中心边距离板边必须大于5mm,如不能保证四个边都满足,则至少要保证传送边满足要求。
(如上图绿色区域)
8.5、局部的基准点:
主要针对引脚间距≤0.5mm的翼形引脚封装器件和引脚间距≤0.8mm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,尽量要求两个基准点中心对称。
9、器件布局要求
9.1、器件布局通用要求
9.1.1、有极性或方向的THD器件在布局上要求方向一致,并尽量做到排列整齐。
对SMD器件,不能满足方向一致时,应尽量满足在X、Y方向上保持一致,如钽电容。
9.1.2、同类元件在电路板上方向保持一致(如二极管、发光二极管、电解电容、插座等),以便于插件不会出错、检验,提高生产效率。
(不做强制要求)
9.1.3、需安装散热器的应注意散热器的安装位置,布局时要求有足够大的空间,确保不与其它器件相碰。
确保最小0.5mm的距离满足安装空间要求。
9.1.4、热敏器件(如电阻电容器、晶振等)应尽量远离高热器件。
9.1.5、热敏器件应尽量放置在上风口,高器件放置在低矮元件后面,并且沿风阻最小的方向排布放置风道受阻。
9.1.6、器件之间的距离满足操作空间的要求。
9.1.7、不同属性的金属件或金属壳体的器件不能相碰。
确保最小1.0mm的距离满足安装要求。
9.1.8、PCB上元器件分布尽可能的均匀,大体积和大质量的元器件在焊接时的热容量比较大,布局上过于集中容易造成局部温度过低而导致假焊。
9.1.9、电解电容不可触及发热组件(如:
大功率电阻、热敏电阻、变压器、散热器等),布局时尽量将电解电容远离以上器件,以免把电解电容的电解液烤干,影响其使用寿命。
9.1.10、PCB板设计和布局时尽量减少印制板的开槽和开孔,以免影响印制板的强度。
9.1.11、经常插拔元器件或板边连接器周围3mm范围内尽量不布置SMD,以防止连接器插拔时产生的应力损坏器件。
9.2、SMD器件的通用要求
9.2.1、细间距器件推荐布置在PCB同一面。
9.2.2、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。
9.3、波峰焊SMD器件布局通用要求
9.3.1、SMD器件高度要求≤4.0mm。
9.3.2、SOP器件轴向需与过波峰方向一致。
9.3.3、SOP器件在过波峰焊尾端需增加一对偷锡焊盘。
尺寸大小为器件焊盘的1.5-2倍以上,间距与器件焊盘间距相同。
9.3.4、SOT-23封装的器件过波峰焊方向。
9.3.5、器件间距要求:
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。
9.3.6、波峰焊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
0.76/30
1.27/50
0.76/30
1.27/50
0805
0.89/35
1.27/50
0.89/35
1.27/50
≧1206
1.02/40
1.27/50
1.02/40
1.27/50
SOT
1.02/40
1.27/50
1.02/40
1.27/50
SOP
1.27/50
1.52/60
/
/
9.3.7、焊盘尺寸要求根据SMD元件封装,按标准进行设计。
9.4、THD器件通用布局要求
9.4.1、除结构有特别要求之外,THD器件都必须放置在正面。
9.4.2、手插元件相邻本体之间的距离:
9.4.3、满足手工焊接和维修的操作空间要求:
对一般器件,需要满足1边3mm以上的下烙铁空间,另一边满足1mm以上送锡线空间。
且距离大小应和45°角成一定关系。
9.4.4、PCB板受力均衡设计
重量大器件设计时,最好能够将器件均匀分布在PCB上,维持PCB板整体的重量均衡。
9.4.5、IC下面以不设跨线为最佳。
如果设计时,注意跨线的对称及IC放置后的平衡性。
9.5、PCB板的焊接方向
为防止过波峰焊时元器件的各引脚之间的连焊,通常把主要集成块的焊接方向作为PCB板的焊接方向,同时较重一端作为尾部。
在芯片等多脚的元器件两端一定要加收锡焊盘,中间每两个相邻的引脚之间加一个收锡焊盘。
贴片芯片引脚间距小于0.5mm时,要用回流炉,防止由于过波峰焊导致芯片虚焊。
10、PCB焊盘过波峰焊设计要求
10.1、重加焊设计,对于较大或较重的部件,其焊盘应设计为菊花状。
(1、增强焊盘强度2、增加元件脚的吃锡高度)
10.2、未做特别要求时,手插零件插引脚的通孔规格如下:
(孔径太小作业性不好,孔径太大焊点容易产生锡洞。
电源线孔径根据实际情况可以放大)
10.3、针对引脚间距≤2.0mm的手插PIN、电容等,插引脚的通孔的规格为:
0.8~0.9mm
(改善零件过波峰焊的短路不良)
10.4、多个引脚在同一直线上的器件,像连接器、DIP封装器件、T220封装器件,布局时应使其轴线和波峰焊方向平行
(防止过波峰焊时引脚间短路)
10.5、较轻的器件如二级管和1/4W电阻等,布局时应使其轴线和波峰焊方向垂直
(防止过波峰焊时因一端先焊接凝固而使器件产生浮高现象)
10.6、贴片元件过波峰焊时,对板上有插元件(如散热片、变压器等)的周围和本体下方其板上不可开散热孔
(防止PCB过波峰焊时,波峰1(扰流波)上的锡沾到上板零件或零件脚,在后工程中装配时产生机内异物)
10.7、贴片元件过波峰焊时,底面(焊接面)零件本体必须高度≤5.0mm
(防止过波焊时零件被喷口碰到)
10.8、大型元器件(如:
变压器、直径15.0MM以上的电解电容、大电流的插座、IC、三极管等)加大铜箔及上锡面积,如下图;阴影部分面积最小要与焊盘面积相等。
(加大焊盘吃锡量)
10.9、需要过锡炉后才焊的元件,焊盘要开走锡位,方向与过锡方向相反,宽度视孔的大小为0.5~1.0mm
(防止过波峰后堵孔)
10.10、铜箔入圆焊盘的宽度较圆、焊盘的直径小时,则需加泪滴(尽可能圆弧化)
(增强焊盘强度,避免过波峰焊接时将焊盘拉脱)
10.11、未做特别要求时,元件孔形状、焊盘与元件脚形状必须匹配,并保证焊盘相对于孔中心的对称性(方形元件脚配方形元件孔、方形焊盘;圆形元件脚配圆形元件孔、圆形焊盘)
(保证焊点吃锡饱满)
10.12、插件元件每排引脚较多,当相邻焊盘边缘间距为0.6mm--1.0mm时,必须在焊零件后方设置窃锡焊盘
(为保证过波峰焊时不短路)
10.13、信号接插PIN支撑脚等为窄扁形的元件脚,孔径和焊盘必须设计为椭圆形
(保证焊点吃锡饱满)
10.14、元件插孔焊盘与周围引出的阻焊层之间以方形设计为准
10.15、刚硬角度的铜箔走线尽可能圆弧化
10.16、PCB板固定与铜走线处理(防止铜箔受固定钢轴影响破损)
10.17、铜箔、导线宽部分与窄部分过渡处理
11、其他设计工艺要求
11.1、跳线设计5mm≦J≦26mm。
11.2、需要插件的电线,插入端剥线尺寸要求3-3.5mm。
11.3、插件元件,PCB跨距设计必须与器件跨距相符。
11.4、PCB丝印器件符号要求统一,避免不同工程师不同符号,造成产线困扰。
(见元器件图示)
11.5、器件使用一般要求不得超出PCB边缘,超出部分除需加辅助工艺边外,还需考虑后续实际配合性。
11.6、为尽可能地避免连焊,对于连续排列的多个(两个及两个以上)焊盘,设计时应以类似椭圆形为主,焊盘相邻部分在标准的许可下窄化,以增大焊盘相对间距,同时增加阻焊层。
11.7、在元器件尺寸较大,而布线密度较低时,可适当加宽印制导线及其间距,并尽量把不用的地方合理地作为接地和电源用。
11.8、在双面或多层印制电路板中,相邻两层印制导线,宜相互垂直走线,或斜交、弯曲走线,力求避免相互平行走线。
11.9、元件尽可能有规则地分布排列,以得到均匀的组装密度。
11.10、需要安装较重的元件时,应安排的靠近印制电路板支承点的地方,使印制电路板的翘曲度减至最小。
11.11、原则上跳线或元件表面不加装元件,不能避开的,要在技术条件中明确界定所加元件体的限度浮高标准,避免波峰焊后修整元件体浮高。
11.12、设计时工艺优选性:
(以成本和技术要求为准,不做强制要求)
a、能采用贴片工艺的尽量避免手插工艺,降低人工成本。
b、能采用锡膏工艺的尽量避免红胶工艺,降低波峰不良。
c、能采用设备作业的尽量避免人工作业,提高作业效率,减少人为异常。
11.13在线测试(ICT)PCB设计要求:
a、对于无贴片元件或贴片元件采用红胶工艺(贴片和插件不同面)的PCB,均采用ICT测试,以保证产品质量。
b、采用ICT测试的PCB,要求每条导线上至少有一个测试点,测试点最小直径1.0mm;在导线上有通孔焊盘的,通孔焊盘可以作为测试点。
11.13、灯板焊盘(电源线用)与灯珠的间距,要求最小尺寸≧3mm,以免焊接时助焊剂溅射到灯珠,引起死灯。
12、常用元件图示
电阻
电容
电解电容
二极管
稳压二极管
变压器
集成电路
压敏电阻
保险丝
电感
跳线
接插件
整流桥堆
继电器
三极管(92)
三极管(126)
三极管(220)
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