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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流PCB设计规范.精品文档.PCB设计规范1. 目的为了规范产品的可靠性、最低成本性、符号PCB工艺设计,规定PCB工艺设计的相关参数,使得PCB的设计满足可生产性、可测试性、安规、EMC、EMI等的技术多标准要求,在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势.2适用范围 本规范适用于所有电子产品的PCB工艺设计,运用于但不限于PCB的设计、PCB投板工艺审查、单板工艺审查等活动.3定义3.1导通孔(via):一种用于内层连接的金属化孔,但其中并不用于插入元件引线或其它增强材料.3.2盲孔(Blind via):从印制板内仅延展到一个表
2、层的导通孔.3.3埋孔(Buried via):未延伸到印刷板表面的一种导通孔.3.4过孔(Through via):从印制板的一个表层延展到另一个表层的导通孔.3.5元件孔(Component hole):用于元件端子固定于印制板及导电图形电气联接的孔.3.6Stand off:表面贴器件的本体底部到引脚底部的垂直距离.4. 规范内容4.1 产品设备的工艺设计4.1.1 PCB工艺边:在SMT、AI生产过程中以及在插件过波峰焊的过程中,PCB应留出一定的边缘便于设备夹持.这个夹持的范围应5mm,在此范围内不允许放置元器件和设置焊盘.如图1图14.1.2 PCB板缺槽:PCB板的一些边缘区域内
3、不能有缺槽,以避免印制板定位或传感器检测时出现错觉,具体位置因为不同设备而变化.4.1.3 拼板设计要求:SMT中,大多数的表面贴装PCB板的面积比较小,为了充分的利用板材、高效率的制造生产、测试、组装、往往将一种产品的几种或数种拼在一起,对PCB的拼板有以下几点要求:a、 板的尺寸不可以太大,也不可以太小,以生产、测试、装配工程中便于生产设备的加工和不产生较大的变形为宜.现在生产使用的PCB大部分都使用纸质和复合环氧树脂基板在拼板过大的情况下很容易产生变形,所以要充份考虑拼板的大小问题.b、 基板过大,或拼板过大要充分考虑板材的选用,防止在回流焊和波峰焊时变形超过标准要求.c、 拼板的大小应
4、充分考虑到生产设备的局限性,目前的生产设备能适用的最大尺寸为250mm*330mm,最小尺寸为50*50(对于此类尺寸要求尽量以拼板方式设计以提升效率),需要进行AI工艺的产品PCB板如果采用拼板方式,尺寸不能大于480*160mmd、 每块板上应设计有基准标记,让机器将每块拼板当作单板看待,提高贴片和自动插件精度.e、 拼板可采用邮票孔技术或双面对刻V形槽的分割技术,在采用邮票孔时,应注意搭边应均匀分布在每块拼板的四周,以避免焊接时由于PCB板受力不均匀而导致变形.邮票孔的位置应靠近PCB板内侧,防止拼板分离后邮票孔处残留的毛刺影响客户的整机装配.采用双面V形槽时,V形槽的深度应控制在1/3
5、左右(两边槽之和),要求刻槽尺寸精确,深度均匀.f、 设计双面贴装元器件不进行波峰焊接的PCB板时,可采用双数拼板正反面各半,两面图形按相同的排列方式可提高设备的利用率(在中、小批量生产条件下设备投资可以减半),节约生产设备费用和时间.4.2确定PCB使用板材以及IG值4.2.1确定PCB所选用的板材,例如FR-4、铝基板、陶瓷基板、纸芯板等,若选用高TG值的板材,应在文件中注明厚度公差.4.2.2 确定PCB铜箔的表面处理镀层,例如镀镍金或OSP等,并在文件中注明.4.3热设计要求4.3.1高热器件应考虑放于出风口或利于对流的位置,PCB在布局中考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置.4.
6、3.2较高的元件应考虑放于出风口,且不阻挡风路,散热器的放置应考虑利于对流.4.3.3 温度敏感器械件应考虑远离热源,对于自身升高于30的热源,一般要求:a、在风冷条件下,电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等2.5mm;b、自然冷条件下,电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于4.0mm.4.3.4大面积铜箔要求用隔热带与焊盘相连,为了保证透锡良好,在大面积铜箔上的元的焊盘要求用隔热带与焊盘相连,对于需过5A以上大电流的焊盘不能采用隔热焊盘,如图1: 图14.3.5过回流焊的0805以及下片式元件两端焊盘的散热对称性,为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象,地回流焊的0805以
7、及0805以下片式元件两端焊盘应保证散热对称性,焊盘与印制导线的连接部宽度不应大于0.3mm(对于不对称焊盘),如图1所示.4.3.6高热器件的安装方式及是否考虑带散热器确定高热器件的安装方式易于操作和焊接,原则上当元器件的发热密度超过0.4W/cm3,单靠元器件的引线腿及元器件本身不足充分散热,应采用散热网、汇流条等措施来提高过电流能力,汇流条的支脚应采用多点连接,尽可能采用铆接后过波峰焊或直接过波峰焊接,以利于装配、焊接:对于较长的汇流条的使用,应考虑过波峰时受热汇流条与P CB热膨胀系数不匹配造成的PCB变形.为了保证搪锡易于操作,锡道宽度应不大于等于2.0mm,锡道边缘间距大于1.5m
8、m.4.4器件库选型要求4.4.1已有PCB元件封装库的选用应确认无误a、 有元件库器件的选用应保证封与元器件实物外形轮廓、引脚间距、通孔间距、通孔直径等相符合.b、 插装器件管脚应与通孔公差配合良好(通孔直径大于管脚直径8-10mil),考虑公差可适当增加,确保透锡良好.c、 元件的孔径形成序列化,40mil以上按5mil递加,40mil以下按4mil递减,最小不小于8mil.d、 孔径对应关系如表1: 器件引脚直径(D) PCB焊盘孔径/插针通孔回流焊盘孔径 D1.0mm D+0.3mm/+0.15mm 1.0mmD2.0mm D+0.5mm/0.2mm 表14.4.2 新器件的PCB元件
9、封装应确定无误PCB上尚无件封装库的器件,应根据器件资料建立打捞的元件封装库,并保证丝印库存与实物符合,特别是新建立的电磁元件、自制结构件等的元件库存是否与元件的资料(承认书、图纸)相符合.新器件应建立能够满足不同工艺(回流焊、波峰焊、通孔回流焊)要求的元件库.4.4.3需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊盘库.4.4.4轴向器件和跳线的引脚间距的种类应尽量少,以减少器件的成型和安装工具.4.4.5不同PIN间距的兼容器件要有单独的焊盘孔,特别是封装兼容继电器的各兼容焊盘之间要连线.4.4.6锰铜丝等作为测量用的跳线的焊盘要做成非金属化,若是金属化焊盘,那么焊接后,焊盘内的那段电阻将被短
10、路,电阻有效长度将变小而且不一致,从而导致测试结果不准确.4.4.7不能用表贴器件作为手工焊的调测器件,表贴器件在手工焊接时容易受热冲击损坏.4.4.8除非实验验证没有问题,否则不能选用和PCB热膨胀系数差别太大的无引脚表贴器件,这容易引起焊盘拉脱现象.4.4.9除非实验验证没有问题,否则不能选非表贴器件使用.因为这样右能需要手焊接,效率和可靠性都会很低.4.4.10多层PCB侧布局部镀铜作为用于焊接的引脚时,必须保证每层均有铜箔相连,以增加镀铜的附着强度,同时要有实验验证没有问题,否则双面板不能采用侧面镀铜作为焊接引脚.4.5 基本布局要求4.5.1 PCBA加工工序合理 制成板的元器件布局
11、应保证制成板的加工工序合理,以便于提高制成板加工效率合直通率.PCB布局选用的加工流程应使加工效率最高.常用PCBA的6种加工流程如表2;波峰焊加工的制成板进板方向应在PCB上标明,并使进板方向合理,若PCB可以从两个方向进板,应采用双箭头的进板标识.(对于回流焊,可考虑用工装夹具来确定其过回流焊的方向).序号 名称 工艺流程 特点 适用范围 1 单面插装 成型-插件-波峰焊接 效率高,PCB组装加热次数为一次 器件为THD 2 单面贴装 焊膏印刷-贴片-回流焊接 效率高,PCB组装加热次数为二次 器件为SMD 3 单面混装 焊膏印制-贴片-回流焊接-THD-波峰焊接 效率高,PCB组装加热次
12、数为二次 器件为SMD、THD 4 双面混装 贴片胶印刷-贴片-固化-翻板-手工焊 效率高,PCB组装加热次数二次 器件为SMD、THD 5 双面贴装、插装 焊膏印刷-贴片-回流焊接-翻板-焊膏印刷-贴片-回流焊接-手工焊 效率高,PCB组装加热次数为二次 器件为SMD、THD 6 常规波蜂焊双面混装 焊膏印刷-贴片-回流焊接-翻板-贴片胶印刷-贴片-固化-翻板-THD-波蜂焊接-翻板-手工焊 效率较低,PCB组装加热次数为三次 器件为SMD、THD 表24.5.3两面过回流焊的PCB的BOTTOM面要求无大体积、太重的表贴器件需两面都过回流焊的PCB,第一次回流焊接器件重量限制如下:A=器件
13、重量/引脚与焊盘接触面积 片式器件:A0.075g/mm2翼形引脚器件:A0.300g/mm2 J形引脚器件:A0.200g/mm2面阵列器:A0.100g/mm2若有超重的器件必须布在BOTTOM面,则应通过试验证可行性.4.5.4需波峰焊加工的单板背面器件不形成阴影效应的安全距离已考虑波峰焊工艺的SMT器件距离要求如下:1) 相同类型器件距离(见图3)图3相同类型器件的封装尺寸与距离关系见表3: 焊盘间距L(mm/mmil) 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/
14、35 1.27/50 0.89/35 1.27/50 1206 1.02/40 1.27/50 1.02/40 1.27/50 1206 1.02/40 1.27/50 1.02/40 1.27/50 SOT封装 1.02/40 1.27/50 1.02/40 1.27/50 钽电容3216、3528 1.02/40 1.27/50 1.02/40 1.27/50 钽电容6032、7343 1.27/50 1.52/60 2.03/80 2.54/100 SOP 1.27/50 1.52/60 - - 表32不同类型器件距离(见图4)图4不同类型器件的封装尺寸与距离关系表(表4)封装尺寸 06
15、03 0805 1206 1206 SOT封装 钽电容 钽电容 SOIC 通孔 063 127 127 127 152 152 254 254 127 0805 127 127 127 152 152 254 254 127 1206 127 127 127 152 152 254 254 127 1206 127 127 127 152 152 254 254 127 SOT封装 152 152 152 152 152 254 254 127 钽电容3216、3528 152 152 152 152 152 254 254 127 钽电容6032、7343 254 254 254 254 2
16、54 254 254 127 SOIC 254 254 254 254 254 254 254 127 通孔 127 127 127 127 127 127 127 127 表44.5.5 大于0805封装的陶瓷电容,布局时尽量靠近传送边或受应力较小区域,其轴向尽量与进板方向平行(图5),尽量不使用1825以上尺寸的陶瓷电容.图54.5.6经常插拔器件或板边连接器周围3mm范围内尽量不布置SMD,以防止连接器插拔进产生的应力损坏器件.如图6图64.5.7过波峰焊的表面贴器件的stand off应小于0.15mm,否则不能布在B面过波峰焊,若器件的stand off 在0.15mm与0.2mm之
17、间,可在器件本体底下布铜箔以减少器件本体底部与PCB表面距离.4.5.8波峰焊的插件元件焊盘间距大于1.0mma、 为保证过波峰焊时不连锡,过波峰焊的插件元件焊盘边缘间距应大于1.0mm(包括元件本身引脚的焊盘边缘间距),优选插件元件引脚间距(pitch)2.0mm.焊盘边缘间距1.0mm,在器件本体不相互干涉的前提下,相邻件焊盘边缘间距满足图7要求:图7b、插件元件每排引脚为较多,以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件时,当相邻焊盘边缘间距为0.6mm1.0mm时,推荐采用椭圆形焊盘或加偷锡焊盘(图8)图84.5.10 BGA周围3mm内无器件为了保证可维修性,BGA器件周围需留有3mm 禁布
18、区,最佳为5mm禁布区.一般情况下BGA不允许放置背面(两次过回流焊的单板地第一次过过回流焊面);当背面有BGA器件时,不能在正面BGA5mm禁布区的投影范围内布器件.4.5.11贴片元件之间的最小间距满足要求机器贴片之间器件距离要求(图9)同种器件:0.3mm异种器件: 0.3mm*h+0.3mm(h为周围近邻元件最大高度差)只能手工贴片的元件之间距离要求:1.5mm.图94.5.12元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边大于、等于5mm,(图10)图104.5.13保证制成板过波峰焊或回流焊时,传送轨道的卡抓不碰到元件,元器件的外侧距离应大于等于5mm,若达不到要求,则PCB应加工艺边,器件
19、与V-CUT的距离1mm.4.5.14 AI/JV机器对跳线位置的设计要求:a、 与固定边的距离不得小于5MM;与定位边距离不得小于8MM;与定位孔孔心距不得小于10MM;b、 相邻元件本体必须在同一直线上时,邻近两脚孔中心距离必须5mmc、 相邻元件相互垂直时,临近两脚孔中心距离必须5mmd、 跳线跨距为AI标准:2.5mm整数倍:5mm、7.5mm、10mm、12.5mm、15mm、30 mm.e、 跳线插装角度只能为0-90.f、 跳线与跳线之间距离不得小于2.5mm.g、 跳线与贴片元件之间距离不得小于2.5mm.h、 跳线插孔孔径为直径1.0MM,且呈喇叭状.4.5.15可调器件、可
20、插拔器件周围留有足够的空间供调试和维修 应根据系统或模块的PCBA安装布局以及可调器件的调测方式来综合考虑可调器件的排布方向、调测空间;可插拔器件周围空间预留应根据邻近器件的高度决定.4.5.16所有的插装磁性元件一定要有坚固的底座,禁止使用无底座插装电感.4.5.17有极性的变压器的引脚尽量不要设计成对称形式4.5.18安装孔的禁布区内无元器件和走线(不包括安装孔自身的走线和铜箔)4.5.19金属壳体器件和金属与其它的距离满足安规要求金属壳体器件和金属件的排布应在空间上保证与其它器件的距离满足安规要求.4.5.20对于采用通孔回流焊器件布局的要求a、 非传送边尺寸大于300mm的PCB,较重
21、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b、 为方便插装,器件推荐布置在靠近插装操作侧的位置.c、 尺寸较长的器件(如薄膜插座等)长度方向推荐与传送方向一致.(图11)图11d、通孔回流焊器件焊盘边缘与pitch0.65mm的QFP、SOP、连接器及所有BGA的丝印之间的距离大于10mm.与其它SMT器件间距离2mm.e、通孔回流焊器件本体间距离10mm.有夹具扶持的插针焊接不做要求.f、通孔回流焊器件盘边缘与传送边的距离10mm;与非传送边距离5mm.4.5.21通孔回流焊器件禁布区要求a、 孔回流焊器件焊
22、盘周围要留出足够的空间进行焊膏涂布,具体布区要求为:对于欧式连接器靠板内的方向10.5mm不能有器件,在禁布区之内不能有器件和过孔.b、 须放置在禁布区内的过孔要做阻焊塞孔处理.4.5.22器件布局要整体考虑单板装配干涉器件在布局设计时,要考虑单板与单板、单板与结构的装配干涉问题,尤其是高器件、立体装配的单板等.4.5.23器件和机箱的距离要求器件布局时要考虑尽量不要太靠近机箱壁,以避免将PCB安装到机箱时损坏器件.特别注意安装在PCB边缘的,在冲击和振动时会产生轻微移动或没有坚固的外形的器件:如立装电阻、无底座电感变压器等,若无法满足上述要求,就要采取另外的固定措施来满足安规和振动要求.4.
23、5.24有过波峰焊接的器件尽量布置在PCB边缘以方便堵孔,若器件布置在PCB边缘,并且式装夹具做的好,在过波峰焊接时甚至不需要堵孔.4.5.25设计和布局PCB时,应尽量允许器件过波峰焊接.选择器件时尽量少选不能过波峰焊接的器件,另外放在焊接面的器件应尽量少,以减少手工焊接.4.5.26裸跳线不能贴板跨越板上的导线或铜皮,以避免和板上的铜皮短路,绿油不能作为有效绝缘.4.5.27布局时应考虑所有器件在焊接后易于检查和维护.4.5.28电缆的焊接端尽量靠近PCB的边缘布置以便插装和焊接,否则PCB上别的器件阻碍电缆的插装焊接或被电缆碰歪.4.5.29多个引脚在同一直线上的器件,象连接器、DIP封
24、装器件、T220封装器件,布局时应使其轴线和波峰焊方向平行.(图12)图124.5.30较轻的器件如二极管和1/4W电阻等,布局时应使其轴线和波峰焊方向垂直.这样能阴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.(图13)图134.5.31电缆和周围器件之间要留有一定的空间,否则电缆的折弯部分会压迫并损坏周围器件及其焊点.4.6走线要求4.6.1印制板距离:V-CUT边大于0.75mm,铣槽边大于0.3mm. 为了保证PCB加工时不出现露铜缺陷,要求所有的走线及铜箔距离板边:V-CUT边大于0.75mm,铣槽边大于0.3mm(铜箔离板边的距离还应满足安装要求).4.6.2散热器正面下方无
25、走线(或已作绝缘处理)为了保证电气绝缘性,散热器下方周围应无走线(考虑到散热器安装的偏位及安规距离),若需要在散热器下布线,则应采取绝缘措施使散热器与走线绝缘,或确认走线与散热器是同等电位.4.6.3金属拉手条底下无走线为了保证电气绝缘性,金属拉手条底下应无走线.4.6.4各类螺钉孔的禁布区范围要求 各种规格螺钉的禁布区范围如以下表5所示(此禁布区的范围只适用于保证电气绝缘的安装空间,未考虑安规距离,而且只适用于圆孔):连接种类 型号 规格 安装孔(mm) 禁布区(mm) 螺钉连接 GB9074.4组合螺钉 M2 2.40.1 7.1 M2.5 2.90.1 7.6 M3 3.40.1 8.6
26、 M4 4.50.1 10.6 M5 5.50.1 12 铆钉连接 苏拔型快速铆Chobert 4 4.10-0.2 7.6 连接器快速铆钉Avtronuic 1189-2812 2.80-0.2 6 1189-2512 2.50-0.2 6 自攻螺钉连接 GB9074.18-88十字盘头自攻镙钉 ST2.2* 2.40.1 7.6 ST2.9 3.10.1 7.6 ST3.5 3.70.1 9.6 AR4.2 4.50.1 10.6 AR4.8 5.10.1 12 AR2.6* 2.80.1 7.6 表5本体范围内有安装孔的器件,例如插座的铆钉孔、螺钉安装孔等,为了保证电气绝缘性,也应在元件库中将也的禁布区标识清楚.4.6.5要增加孤立焊盘和走线连接部分的宽度(泪滴焊般),特别是对于单面板的焊盘,以避免过波峰焊接时将焊盘拉脱.腰形长孔禁布区如下表6 连接种类 型号 规格 安装孔直径(宽)mm 安装孔长Lmm 禁布区(mm)L*D 螺钉连接 GB9074.4-8组合螺钉 M2 2.40.1 由实际情况确定L