PCB板焊盤及通孔的設(shè)計(jì)規(guī)范分析

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) 高可靠性電子產(chǎn)品包括那

2、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組裝形式組裝形式示意圖PCB設(shè)計(jì)特征I、單面全SMD 單面裝有SMDII、雙面全SMD雙面裝有SMDIII、單面混裝單面既有SMD又有THCIV、A面混裝B面僅貼簡(jiǎn)單SMD一面混裝，另一面僅裝簡(jiǎn)單SMDV、A面插件 B面僅

3、貼簡(jiǎn) 單SMD一面裝THC，另一面僅裝簡(jiǎn)單SMD3. PCB材料31 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FR4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。32 印制板厚度范圍為0.5mm6.4mm，常用0.5mm,0.8mm,1mm,1.6mm,2.4mm,3.2mm幾種。33 銅箔厚度：厚度種類有18u,35u,50u,70u。通常用18u、35u。34 最大面積：X*Y=460mm350mm 最小面積：X*Y=50mm50mm35 在印刷板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，

4、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。36 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。37 PCB允許變形彎曲量應(yīng)小于0.5，即在長(zhǎng)為100mm的PCB范圍內(nèi)最大變形量不超過(guò)0

5、.5mm。38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)41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：411一級(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。412二級(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。 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。413三級(jí)密度布線，適用于表面貼裝器件多，高密度的印

6、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。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。42 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1mm的距離。43在印制板設(shè)計(jì)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)51 焊盤：511 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

7、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。512 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)。513 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”。514 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02- 04毫米。515 在大面積的接地（電）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

8、電（地）處的處理相同。52 印制導(dǎo)線與焊盤521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0.4mm，或焊盤寬度的一半（以較小焊盤為準(zhǔn)）。522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。523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。524當(dāng)布線層有大面積銅箔時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成網(wǎng)格狀。53 焊盤與阻焊膜531 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)，則細(xì)間

9、距焊盤圖形范圍內(nèi)不應(yīng)有阻焊膜。532建議阻焊窗口與實(shí)際焊盤要有3mil間隔533 阻焊膜的厚度不得大于焊盤的厚度。534 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7Mil間距。54導(dǎo)通孔布局541避免在表面安裝焊盤上設(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61 印制板元件面應(yīng)該有印制板的編號(hào)和版本號(hào)。62 元件布置的有效范圍：PCB板X，Y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，

10、焊接后去除。63光學(xué)基準(zhǔn)點(diǎn)的使用631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)(Global Fiducials)，局部基準(zhǔn)點(diǎn)(Local Fiducials)632 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） 633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） 圖41 局部/全局基準(zhǔn)點(diǎn) 圖62 拼板/全局基準(zhǔn)點(diǎn) 644要求每一

11、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。645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)。646常用的基準(zhǔn)點(diǎn)符號(hào)形狀有四種： ，推薦使用 （實(shí)心圓）。647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。648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)（cle

12、arance）。(見圖43)圖63基準(zhǔn)點(diǎn)空曠度要求 649 邊緣距離：基準(zhǔn)點(diǎn)要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。 65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。66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。67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44)圖64 表面貼裝元

13、器件的排列68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。69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45）圖65 視線考慮6.10采用波峰焊接時(shí)的元器件布局 6101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1mm的SOP的焊接。6101當(dāng)采用波峰焊時(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

14、證長(zhǎng)軸平行于傳送方向；QFP、PLCC應(yīng)斜45布放。6102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。圖66 波峰焊接應(yīng)用中的元件方向 7拼板設(shè)計(jì)71對(duì)于面積較小的PCB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。72拼板的尺寸范圍控制在350mmX300mm以內(nèi)，外形應(yīng)為長(zhǎng)方形。73對(duì)于異形板（外形非矩形）為

15、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。73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。73 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)元器件造成損壞。8測(cè) 試 工 藝 要 求81定位要求811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。812機(jī)械定位孔要求非孔化。813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。82選擇測(cè)試點(diǎn)821測(cè)試點(diǎn)均勻分布于整

16、個(gè)PBA板822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)試夾具的制作。823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。824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 ).825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)。825測(cè)試焊盤的中心間距應(yīng)有100mil,密度最大為30個(gè)/inch。9文件要求：91制作印制板需提供的文件：911GERBER文件（RS-274-

17、X格式），鉆孔文件（可同時(shí)由EDA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)，異形孔的位置。912外形尺寸與公差圖（包括定位孔尺寸及位置要求）。913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。 92 PBA組裝前需要的文件：PCB的CAD文件、BOM表、電原理圖、組裝焊接要求等。附錄：常用術(shù)語(yǔ)l 元件面(Component Side)：印制板裝配大多數(shù)器件的一面。l 焊接面(Soler Side):元件面相反的一面。l SMD （Surface Mounted Devices）表面組

18、裝元器件或表面貼片元器件。指焊接端子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。l THC （Through Hole Components） 通孔插裝元器件。指適合于插裝的電子元器件。l 裝配孔：用于裝配器件，或固定印制板的孔。l 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。l 金屬化孔（Plated through Hole）是經(jīng)過(guò)金屬化處理的孔，能導(dǎo)電。l 非金屬化孔是（NuPlated throuht Hole）沒有金屬化處理，通常為裝配孔。l 異形孔是形狀不為原形，如為橢圓形，正方形的孔。l PCB(Print Circuit Board):即是印

19、制板。l PBA(Printed Board assembly):指裝配完元器件后的電路板。l 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PCB通過(guò)焊料波峰，實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與PCB焊盤之間機(jī)械和電氣連接的一種軟釬焊工藝。l 回流焊(Reflow Soldering)：通過(guò)熔化預(yù)先分配到PCB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PCB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。l 光學(xué)基準(zhǔn)點(diǎn)(Fiducial Mark)：印制板上用于貼裝元器件和測(cè)試提供精密定位所設(shè)置的特定的幾何圖形