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1、 PCB 设计工艺指导手册 V1.0 深圳市兴森快捷电路科技股份有限公司 CAD 事业部 鲜海军 2011 年 1 月 5 日深圳市兴森快捷电路科技股份有限公司 CAD 事业部 鲜海军 2011 年 1 月 5 日 I 目录目录 1 目的.1 2 适用范围.1 3 定义和缩略语.1 4 引用/参考标准或资料.4 5 规范内容.4 5.1 元器件封装选择.5 5.1.1 已有元器件封装的选用.5 5.1.2 新器件的封装库建立.5 5.2 焊接工艺选择.5 5.2.1 组装工艺.5 5.2.2 焊接温度.6 5.3 基板材料选择.6 5.3.1 常规基板板材性能参数.6 5.3.1.1 Tg:玻
2、璃化转变温度.6 5.3.1.2 Td：分解温度(裂解温度).6 5.3.1.3 CTE:热膨胀系数.6 5.3.1.4 CTI:漏电指数.7 5.3.1.5 r：相对电容率(Dk 介质常数).7 5.3.1.6（Df）散失因素.7 5.3.2 铜箔.10 5.3.2.1 铜箔厚度.10 5.3.2.2 铜箔厚度与线宽、线距关系.10 5.4 印制电路板设计.11 5.4.1 PCB 制板常规需求.11 5.4.1.1 PCB 厚度.11 5.4.1.2 板厚公差.11 5.4.1.3 阻抗、叠层设计.11 5.4.1.4 表面工艺.12 5.4.1.4.1 热风整平.12 5.4.1.4.2
3、 有机可焊性保护剂（OSP）.12 5.4.1.4.3 全板镀镍金.12 5.4.1.4.4 沉金.12 5.4.1.4.5 化学镍钯金.13 5.4.1.4.6 电镀硬金.13 5.4.1.4.7 金手指.13 5.4.1.4.8 沉锡.14 5.4.1.4.9 沉银.14 5.4.1.5 阻焊设计.14 5.4.1.5.1 焊盘阻焊设计原则.15 5.4.1.5.2 孔的阻焊设计.15 5.4.1.5.3 BGA 的过孔阻焊设计.15 5.4.1.5.4 阻焊油墨颜色.15 5.4.1.5.5 阻焊油墨厚度.15 5.4.1.5.6 阻焊桥.15 5.4.1.6 碳油.15 II 5.4.
4、1.7 蓝胶.15 5.4.1.8 丝印设计.16 5.4.1.8.1 元器件丝印设计要求.16 5.4.1.8.1.1 丝印油墨颜色.16 5.4.1.8.1.2 丝印线宽与高度.16 5.4.1.8.1.2.1 字符阳字.16 5.4.1.8.1.2.2 字符阴字.16 5.4.1.8.1.3 丝印与焊盘丝印间距.16 5.4.1.8.1.4 丝印方向.17 5.4.1.8.1.5 丝印位号.17 5.4.1.8.1.6 丝印极性或“1”脚标示.17 5.4.1.8.2 板名版本丝印.17 5.4.1.8.3 条码.17 5.4.1.8.4 其他丝印.17 5.4.1.9 翘曲度.18 5
5、.4.1.10 检验标准.18 5.4.2 外形要求.18 5.4.2.1 传送方向的选择.18 5.4.2.1.1 传送边.18 5.4.2.1.2 传送边缺口.18 5.4.2.1.3 定位孔.19 5.4.2.1.4 挡条边.19 5.4.2.2 板边倒角.19 5.4.3 拼板设计.20 5.4.3.1 PCB 尺寸.20 5.4.3.2 V-CUT.21 5.4.3.3 桥连.22 5.4.3.4 V-CUT+桥连.23 5.4.3.5 插座伸出板边.23 5.4.3.6 阴阳拼板.23 5.4.4 基准点标记(Fiducial Marks).24 5.4.4.1 基准点类型.24
6、5.4.4.1.1 全局基准点(Global Fiducials).24 5.4.4.1.2 局部基准点(Local Fiducials).24 5.4.4.2 基准点规格.26 5.4.4.2.1 基准点形状.26 5.4.4.2.2 基准点尺寸.27 5.4.4.2.3 基准点空旷度(clearance).27 5.4.4.2.4 基准点材料.27 5.4.4.2.5 基准点平整度(flatness).27 5.4.4.2.6 基准点边缘距离.27 5.4.4.2.7 基准点对比度.27 5.4.4.2.8 公司推荐基准点形状.28 5.4.4.2.9 坏板标记(Mark).29 5.4.
7、5 PCB 布局.29 5.4.5.1 元器件重量限制.29 5.4.5.2 工序对器件高度的限制.29 III 5.4.5.3 回流焊对布局要求.30 5.4.5.3.1 元器件之间的距离.30 5.4.5.3.1.1 机器贴片元器件之间的距离.30 5.4.5.3.1.2 手工贴片元器件之间的距离.30 5.4.5.3.1.3 可维修性贴片元器件之间的距离.31 5.4.5.3.1.4 插件元器件与其它元器件之间的距离.31 5.4.5.4 波峰焊对布局要求.33 5.4.5.4.1 波峰焊对器件封装要求.33 5.4.5.4.1.1 避免阴影效应加长焊盘.33 5.4.5.4.1.2 避
8、免焊接时连锡，增加偷锡焊盘.33 5.4.5.4.1.3 波峰焊后焊接的元器件加走锡槽.34 5.4.5.4.1.4 金属外壳接插件设计.34 5.4.5.4.2 传送方向标示.35 5.4.5.4.3 元器件之间距离要求.35 5.4.5.4.3.1 相同封装间距.35 5.4.5.4.3.2 不同封装间距.35 5.4.5.4.4 元器件方向要求.36 5.4.5.4.4.1 SMD 元器件要求.36 5.4.5.4.4.2 THT 元器件要求.36 5.4.5.4.5 元器件种类要求.37 5.4.5.4.6 元器件摆放规则.37 5.4.6 布线.37 5.4.6.1 禁止布线范围.3
9、7 5.4.6.2 出线方式.38 5.4.6.2.1 CHIP 器件的出线方式.38 5.4.6.2.2 IC 器件的出线方式.38 5.4.6.2.3 焊盘与铜箔的连接.39 5.4.6.2.4 走线和过孔的连接.40 5.4.6.3 导通孔的设计.40 5.4.6.3.1 导通孔种类.40 5.4.6.3.2 导通孔到导体的距离.41 5.4.6.3.3 导通孔平面层花盘.41 5.4.6.3.4 导通孔平面层隔离盘（反焊盘）.41 5.4.6.3.5 导通孔位置.41 5.4.6.3.6 导通孔阻焊.42 5.4.6.3.7 导通孔与导通孔距离.43 5.4.7 PCB 的 DFT 设
10、计要求.43 5.4.7.1 PCB 的 ICT 设计要求.43 5.4.7.2 功能和信号测试点的添加.45 5.4.8 螺钉/铆钉孔.45 5.4.8.1 螺钉孔设计.45 5.4.8.2 铆钉孔孔径及装配空间.46 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 1 页，共 46 页 1 目的目的 规范产品的 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 等的技术规范要求，在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势。2 适用范围适用范围 本规范适用于通用电子产品的刚性 PCB 板工艺设计（高密度手机板，射频板等除外），
11、运用于但不限于 PCB 的设计、工艺审查等活动 3 定义和缩略语定义和缩略语 印制电路板 Printed Circuit Board(缩写为：PCB)印制电路或印制线路成品板的通称，简称印制板。它包括刚性、挠性和刚-挠结合的单面、双面和多层印制板。覆铜箔层压板 Metal Clad Laminate 在一面或两面覆有铜箔的层压板，用于制造印制板，简称覆铜箔板。金属化孔 Plated Through Hole（缩写为：PTH）孔壁沉积有金属层的孔。主要用于层间导电图形的电气连接。导通孔 Via Hole 用于导线连接的金属化孔，也叫中继孔、过孔。元件孔 Component Hole 用于把元件引
12、线（包括导线、插针等）电气连接到 PCB 上的孔，连接方式有焊接和压接。表面组装技术 Surface Mounted Technology（缩写为：SMT）非金属化孔 non Plated Through Hole(缩写为：NPTH)孔壁没有金属层的孔，主要用于安装、定位。通孔插装元器件 Through Hole Components（缩写为：THC）指适合于插装的电子元器件。表面组装元件 Surface Mounted Device(缩写为 SMD)表面组装元器件或表面贴片元器件 指焊接端子或引线制作在同一平面内，并适合于表面组装的电子元器件。表面组装技术 是一种无需在印制板上钻插装孔，直接
13、将表面组装元器件贴焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术。解释：表面组装技术就是用一定的工具，将表面组装元器件引脚对准预先涂覆了粘剂接剂保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 2 页，共 46 页 和焊膏的焊盘图形上，把表面组装元器件贴装到 PCB 表面上，然后经过波峰焊或回流焊，使表面组装元器件和电路之间建立可靠的机械和电气连接。A 面 A Side 安装有数量较多或较复杂器件的封装互联结构面（Packaging and Interconnecting Structure）,在 IPC 标准中称为主面（Primary Side），在本文中为了方便，称为 A 面（对应 EDA 软件的 TOP面
14、）。对后背板而言，插入单板的那一面，称为 A 面；对插件板而言，元件面就是 A 面；对 SMT板而言，贴有较多 IC 或较大元件的那一面，称为 A 面；B 面 B Side 与 A 面相对的互联结构面。在 IPC 标准中称为辅面（Secondary Side），在本文中为了方便，称为 B 面（对应 EDA 软件的 BOTTOM 面）。对插件板而言，就是焊接面。波峰焊（wave soldering）将溶化的焊料，经专用设备喷流成设计要求的焊料波峰，使预先装有电子元器件的 PCB 通过焊料波峰，实现元器与 PCB 焊盘这间的连接。回流焊（reflow soldering）通过熔化预先分配到 PCB
15、 焊盘上的焊膏，实现表面贴装元器件与 PCB 焊盘的连接。小外形晶体管 Small Outline Transistor（缩写为：SOT）指采用小外形封装结构的表面组装晶体管。小外形封装 Small Outline Package（缩写为：SOP）指两侧具有翼形或 J 形引线的一种表面组装元器件的封装形式。在 96 版的 IPC 标准中细分为 SOIC、SSOIC、SOPIC、TSOP 和 SOJ。引线中心距有 0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.63mm、0.8mm、1.27mm。SOP 图片 SOJ 图片 塑封有引线芯片载体 Plastic Leaded Chip Carriers（缩
16、写为：PLCC）指四边具有 J 形引线，采用塑料封装的表面组装集成电路。外形有正方形和矩形两种形式，典型引线中心距为 1.27 mm。保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 3 页，共 46 页 PLCC 图片 PLCC Sockets 图片 四边扁平封装器件 Quad Flat Package（缩写为：QFP）指四边具有翼形短引线，采用塑料封装的薄形表面组装集成电路。IPC 标准中细分为 PQFP、SQFP、CQFP。引线中心距有 0.3 mm，0.4 mm，0.5 mm，0.63 mm，0.8 mm，1.27 mm 球栅阵列封装器件 Ball Grid Array（缩写为：BGA）指在元件底部
17、以矩阵方式布置的焊锡球为引出端的面阵式封装集成电路。目前有塑封 BGA（P-BGA）和陶瓷封装 BGA（C-BGA）两种。焊锡球中心距有 1.5 mm，1.27 mm，1 mm，0.8 mm，0.65mm，0.5mm，0.4mm 片式元件 Chip 指片式电阻器、片式电容器（不包括立式贴片电解电容）、片式电感器等两引脚的表面组装元件。电阻图片 电容图片 电感图片 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 4 页，共 46 页 金属电极无引线表面 Metal Electrode Leadless Face（缩写为：MELF）为使电容器、电阻器和二极管两端金属化而使用的一种圆柱形 SMT 封装形式 光学
18、定位基准符号 PCB 上用于定位的图形识别符号。丝印机、贴片机、AOI 靠它进行定位，又称 MARK 点 细间距细间距（fine pitch）BGA 封装：引脚间距0.65mm；其它封装：引脚间距0.5mm 引脚共面性（lead coplanarity）指表面贴装元器件引脚垂直高度偏差，即引脚的最高脚底与最低引脚底形成的平面间的垂直距离，其值一般不大于 0.1mm。4 引用引用/参考标准或资料参考标准或资料 IPC-7351 （表面贴装设计和焊盘图形标准通用标准）IPC-2221（通用设计标准）IPC-4100 (通用材料标准)IPC-6012 (刚性印制板的鉴定及性能标准)IPC-6013
19、(柔性印制板的鉴定及性能标准)IPC-SM-782 （表面贴装设计与焊盘结构标准）5 规范内容规范内容 PCB 工艺设计要考虑的基本问题，见下图：焊盘 元器件封装选择 器件孔、导通孔、定位孔 焊接工艺选择 传送边、光学定位基准符号 基板材料选择 表面工艺 PCB 印制板电路设计 阻抗、布线 可维修性设计 焊盘与导线、大铜皮的连接 可靠性设计 测试点 减低生产成本设计 阻焊、丝印 散热等 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 5 页，共 46 页 5.1 元器件封装选择元器件封装选择 满足性能指标和结构安装的前提下，优选选择能降低生产成本的器件 5.1.1 已有元器件封装的选用已有元器件封装的选用
20、 PCB 上已有元器件封装（客户提供）的选用应保证封装与元器件实物外形轮廓、引脚间距、通孔直径等相符合。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 820mil），考虑公差可适当增加，确保透锡良好。5.1.2 新器件的封装库建立新器件的封装库建立 PCB 上新元器件封装（封装组建立），应根据器件手册建立元器件封装库，确保所建封装库与实物相符合，与客户提供的图纸相符合；新元器件的建立能够满足不同工艺（回流焊、波峰焊）的要求。详细规则请参考封装库设计规则。5.2 焊接工艺选择焊接工艺选择 5.2.1 组装工艺组装工艺 PCB 设计首先应该确定 SMD（贴装）与 THC（插装）在 PCB
21、 正反两面上的布局。不同的组装形式对应不同的工艺流程，对生产线有不同的要求，必须慎重考虑。组装方式 示意图 焊接方式 特征 单面表面组装 单面回流焊 工艺简单，适用于小型、薄型简单电路 双面表面组装 双面回流焊 高密度组装、薄型化 SMD 和 THC 都在 A 面 先 A 面回流焊，后 B 面波峰焊 一般采用先贴后插，工艺简单 THC 在 A 面 SMD 在 B 面 B 面波峰焊 PCB 成本低，工艺简单，贴后插。如果采用先插贴，工艺复杂 THC 在 A 面 A、B 两面都有 SMD 先 A 面回流焊，后 B 面波峰焊 适合高密度组装 A、B 两面 都有 SMD 和 THC 先 A 面回流焊，
22、后 B 面波峰焊，B 面插件后手工焊 工艺复杂，很少采用 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 6 页，共 46 页 备注:1.针对混装，目前先 A 面回流焊，再 B 面回流焊，后插件做夹具过波峰焊；2.针对一面回流，一面波峰焊的单板；下列 SMD 器件不能过波峰焊：BGA、0402、0201、QFN、PLCC 等器件，通常只能放 0603(含)以上 chip 器件。3.两面全 SMD，这类板采用两次回流焊工艺，在焊接第二面时，已焊好的第一面上的元件焊点同时再次熔化，仅靠焊料的表面张力附在 PCB 下面，较大较重的元件容易掉落。因此，元件布局时尽量将较重的元件集中布放在 A 面，较轻的布放在 B
23、 面。4.混装板 B 面（即焊接面）采用波峰焊进行焊接，在此面所布元件种类、位向、间距一定要符合相关规定。5.2.2 焊接温度焊接温度 焊接温度主要由所选焊料决定，下图是回流焊和波峰焊焊接窗口：5.3 基板材料选择基板材料选择 基板材料种类繁多，按是否可挠曲可分为刚性板材和挠性板材；按 Tg 值可分为高 Tg 板材和常规 Tg 板材；按材料特性等可分为 FR4、CEM、非 PTFE 高频材料、PTFE 高频材料等。5.3.1 常规基板板材性能参数常规基板板材性能参数 5.3.1.1 Tg:玻璃化转变温度玻璃化转变温度 当温度升高到某一区域时，基板将由玻璃态”转变为“橡胶态”，此时的温度称为该板
24、的玻璃化温度(Tg)。也就是说，Tg 是基材保持刚性的最高温度()。普通 PCB 基板材料在高温下，不但产生软化、变形、熔融等现象，同时还表现在机械、电气特性的急剧下降。5.3.1.2 Td：分解温度：分解温度(裂解温度裂解温度)以热重分析法(Thermal Gravity Analysis)将树脂加热中失重 5%(Weight Loss)之温度点定义为 Td.Td 可判断板材之耐热性,作为是否可能产生爆板的间接指标.IPC 新规范建议因应无铅焊接,一般 Tg 之 Td 310,Mid Tg 之 Td325,High Tg 之 Td340.在组装之波焊过程,无铅焊料因过於僵硬,容易产生局部龟裂
25、或将铜环从板面拉起造成局部扯裂的状态.5.3.1.3 CTE:热膨胀系数热膨胀系数 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 7 页，共 46 页 热胀冷缩是物质的共同本性，不同物质 CTE(Coefficient of thermal expansion)即热膨胀系数是不同的。印制板是树脂+增强材料（如玻纤）+铜箔的复合物。在板面 X-Y 轴方向，印制板的热膨胀系数（CTE）为 1318 PPM/，在板厚 Z 轴方向为 8090PPM/，而铜的 CTE 为16.8PPM/。片状陶瓷芯片载体的 CTE 为 6PPM/，印制板的金属化孔壁和相连的绝缘壁在 Z轴的 CTE 相差很大，产生的热不能及时排除
26、，热胀冷缩使金属化孔开裂、断开，这样机器设备就不可靠了。SMT（表面贴装技术）使这一问题更为突出。因为表面贴装的互连是通过表面焊点的直接连接来实现的，陶瓷芯片载体 CTE 为 6，而 FR4 基材在 X-Y 向 CTE 为 1318，因此，贴装连接焊点由于 CTE 不同，长时间经受应力会导致疲劳断裂。金属基印制板可有效地解决散热问题，从而使印制板上的元器件不同物质的热胀冷缩问题缓解，提高了整机和电子设备的耐用性和可靠性。5.3.1.4 CTI:漏电指数漏电指数 电路板在使用环境中遭到污染，致使板面线路间距处出现漏电短路，且发热烧焦的情形。是比较各种板材能否耐得恶劣环境的侵犯，能否减少危险机率之
27、试验，也就是在最坏的打算下，看看电路板之板材能否过关的试验。板材 CTI 的品质是指 50 滴仍未故障者，其所呈现的外加电压数值。若上述 300V 可顺利过关时，还可再增加电压为 400V，500V，或 600V 等，直到出现故障前之最高电压，即为该板材的 CTI 数据。一般规定 FR-4 及格标准是 200-400V，而 CEM-1也是 200-400V，但日本业界有时会要求到 800V 之严格标准.5.3.1.5 r：相对电容率：相对电容率(Dk 介质常数介质常数)“相对容电率”（即介质常数）太大时，所造成讯号传播（输）速率变慢的效果，可利用著名的 Maxwell Equation 加以说
28、明：Vp（传播速率）C（光速）r（周遭介质之相对容电率）此式若用在空气之场合时（r1），此即说明了空气中的电波速率等于光速。但当一般多层板面上讯号线中传输“方波讯号”时（可视为电磁波），须将 FR-4 板材与阻焊剂的 r（Dk）代入上式，其速率自然会比在空气中慢了许多，且 r 愈高时其速率会愈慢。5.3.1.6（Df）散失因素）散失因素 世界上并无完全绝缘的材料存在，再强的绝缘介质只要在不断提高测试电压下，终究会出现打穿崩溃的结局。即使在很低的工作电压下（如目前 CPU 的 2.5 V），讯号线中传输的能量也多少会漏往其所附着的介质材料中。正如同品质再好的耐火砖，也多少会散漏出一些热量出来。对
29、高频（High Frequency）讯号欲从板面往空中飞出而言，板材 Df 要愈低愈好，例如 800MHz时最好不要超过 0.01。否则将对射频（RF）的通讯（信）产品具有不良影响。且频率愈高时，板材的 Df 要愈小才行。正如同飞机要起飞时，其滑行的跑道一定要非常坚硬，才不致造成能量的无法发挥。当此词 Df 用于讯号之高速传输（指数位逻辑领域）与高频传播（指 RF 射频领域）等信息与通讯业中，尚另有三个常见的同义字，如损失因素（Loss Factor）、介质损失（Dielectric Loss），以及 损失正切 Loss Tangent（日文称为损失正接）等三种不同说法的出现，甚至 IC 业者
30、更简称为 Loss 而已，其实内涵并无不同。保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 8 页，共 46 页 生益 S1141 板材参数表 FR-4 材料材料 厂家厂家 类别类别 型号型号 厂家厂家 类别类别 型号型号 厂家厂家 类别类别 型号型号 普通 Tg S1141 高 Tg170 FR406 高 Tg 180 TU-752 中 Tg150 S1000 高 Tg 180 FR408 台耀 中 Tg155 TU-742 高 Tg170 S1141 170 高 Tg175 PCL-370HR 腾辉 高 Tg 180 VT-47 高 Tg170 S1170 ISOLA高 Tg175 IS410 普通
31、Tg MCL-BE-67G（H）高 Tg170 S1000-2 高 Tg170 MCL-E-679（W）普通 Tg 无卤素 S1155 高 Tg 180 ML200 日立 高 Tg170 MCL-E-679F（J）高 Tg170 无卤素 S1165 GETEK高 Tg 180 RG200 普通 Tg FR-4-86 生益 RCC（Tg 150）S6018 高 Tg 175 N4000-6 高 Tg170 NP-170 中 Tg150 IT158 高 Tg 175 N4000-11 南亚 高 Tg180 NP-180 高 Tg 180 IT180 高 Tg 190 N4000-12 宏仁 高 T
32、g170 GA-170 联茂科技 普通 Tg 无卤素 IT140G NELCO高 Tg 210 N4000-13 台光 中 Tg150 EM-825 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 9 页，共 46 页 高 Tg170 无卤素 IT170G 高 Tg 210 N4000-13SI 高 Tg170 EM-827 陶瓷粉添加的高频材料（非陶瓷粉添加的高频材料（非 PTFE）厂家厂家 类别类别 型号型号 厂家厂家 类别类别 型号型号 厂家厂家 类别类别 型号型号 RO4350、RO4350B TMM3、TMM4、TMM5 25FR ROGERS RO4000 系列 RO4003、RO4003C
33、ROGERSTMM 系列TMM6、TMM10iARLON 25N PTFE 高频板材料高频板材料 厂家厂家 类别类别 型号型号 厂家厂家 类别类别 型号型号 厂家厂家 类别类别 型号型号 RT5000 系列 RT5880、RT5870 TLX-0、TLX-6Diclad522 RT6002、RT6006 TLX-7、TLX-8Diclad527 RT6000 系列 RT6010 TLX 系列TLX-9 Diclad870 RO3003、RO3006 TLY-3 Diclad 系列 Diclad880 RO3203、RO3210 TLY 系列TLY-5、TLY-5A Cuclad250GTROG
34、ERS RO3000 系列 RO3010 TLC-27 Cuclad250GXNX9240、NX9245 TLC 系列TLC-30、TLC-32 Cuclad233LXNX9250、NX9255 RF-30、RF-60Cuclad 系列 Cuclad217LXNX9260、NX9294 RF-35 Isoclad933 NX9000 系列 NX9300、NX9320 RF 系列RF-35P、RF-35A Isoclad 系列 Isoclad917 NY9208、NY9217 TLT-0、TLT-6AD250、AD270 NY9000 系列 NY9220、NY9233 TLT-7、TLT-8AD
35、350、AD350A NH9294、NH9300 TLT 系列TLT-9 AD300、AD320 NH9320、NH9338 TACONICTL 系列TL-32、TL-35AD450、AD600 NELCO NH9000 系列 NH9348、NH9350 其他系列CER10、TSM-30 AD 系列 AD1000、AD10 泰兴 微波 F4B 系列 ARLON 其他系列 AR1000、CLTE 公司常用板材列表 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 10 页，共 46 页 5.3.2 铜箔铜箔 板材的铜箔有三种，一种是压延铜箔（RA）,另一种是电解铜箔（ED）,皮铜；电解铜箔是采用电镀方式形成，
36、其铜微粒结晶状态为垂直针状，易在蚀刻时形成垂直的线条边缘，有利于精细线路的制作，但在弯曲半径小于 5mm 或动态挠曲时，针状结构易发生断裂，因此常用于刚性板和一次挠曲产品上；而压延铜箔采用压力压蹍而成，铜微粒呈水平轴状结构，因此压延铜箔板材虽贵，但挠曲性能好。皮铜的挠曲性能最好，目前是客户提供材料。5.3.2.1 铜箔厚度铜箔厚度 铜箔厚度的选择主要取决于导体的载流量和允许的环境工作温度.常规下，电流要求越大，设计的线宽越宽，铜厚越厚。PCB 铜箔厚度指成品厚度，图纸上应该明确标注为成品厚度（Finished Conductor Thickness）。5.3.2.2 铜箔厚度与线宽、线距关系铜
37、箔厚度与线宽、线距关系 铜厚和最小线宽/间距设计参数 蛇形线铜厚和最小线宽/线距设计参数 基铜厚度 8 层及以下最小线宽/线间距（mil）8 层以上最小线宽/线间距（mil）内层 外层 内层 外层(oz/Ft2)公制（m）推荐值 最小值 推荐值最小值推荐值 最小值 推荐值 最小值4 140 9/14.5 8/13.5 8/20 7/19 9/13 7/11 11/17 9/15 3 105 7/9.5 6/8.5 8/12 7/11 6.5/8.5 5/7 9.5/13.5 8/12 2 70 6/6 5/5.5 5/8.5 4/8.5 5/6 4/5 7/9 6/8 1 35 4.5/5 4
38、/4.5 5/5.7 4/5.7 4/4.5 3/4 5/6 4.5/5 0.5 18 4.5/4.5 4/4 4.5/5 4/4.5 3.5/3.5 3/3 4.5/4.5 4/4 备注:设计文件最小线宽及间距在条件允许的情况下尽量大于推荐值.基铜厚度 8 层及以下最小线宽/线间距（mil）8 层以上最小线宽/线间距（mil）内层 外层 内层 外层(oz/Ft2)公制（m）推荐值最小值 推荐值最小值推荐值 最小值 推荐值 最小值2 70 8/8 7/7 8/10 7.5/9.5 7/7 6.5/6.5 8/10 7/9 1 35 6/6 5.5/5.5 6/7 5.5/6.5 5.5/5.5
39、 5/5 5.5/6.5 5/6 0.5 18 5.5/5.5 5/5 5.5/6.5 5/6 5/5 4.5/4.5 5/5.5 4.5/5.2备注:在设计文件最小线宽及间距在允许情况下尽量大于推荐值；等长线间距（边缘到边缘）推为设计线宽的 2 倍。保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 11 页，共 46 页 5.4 印制电路板设计印制电路板设计 5.4.1 PCB 制板常规需求制板常规需求 加工说明模板.pdf 5.4.1.1 PCB 厚度厚度 1.PCB 厚度，指的是其标称厚度（即绝缘层加铜箔的厚度）;PCB 厚度的选取应依据结构、板尺寸大小和所安装元件的重量选取。一般贴装机允许的板厚：0
40、.53mm（我司能力到 4.5mm);2.推荐采用的 PCB 厚度：0.5 mm，0.7mm，0.8 mm，1 mm，1.5 mm，1.6 mm，1.8 mm，2 mm，2.2mm，2.3mm，2.4 mm，3.0mm，对于板厚为 3.2 mm，4.0mm，4.5mm，5.0mm，6.0mm，6.4 mm，7.0mm 的单板采用层压的方式。A、常规下双面金手指板厚为 1.5mm 板厚；多层金手指板厚为 1.0mm 和 1.6mm 板厚。B、只装配集成电路、小功率晶体管、电阻、电容等小功率元器件，在没有较强的负荷振动条件下，使用厚度为 1.6mm 板的尺寸在 500mm500mm 之内（根据实际
41、设备决定）；C、有负荷振动条件下，要根据振动条件采取缩小板的尺寸或加固和增加支撑点的办法，仍可使用 1.6mm 的板；D、板面较大或无法支撑时，应选择 23mm 厚的板;E、1mm 厚度的 PCB 最大拼板尺寸 200mm150mm.5.4.1.2 板厚公差板厚公差 板厚1.0mm:0.1mm 板厚1.0mm:10%板厚特殊公差要求（无层间结构要求）:2.0mm0.1mm；2.1-3.0mm0.15mm 5.4.1.3 阻抗、叠层设计阻抗、叠层设计 阻抗和叠层主要依据板厚，层数，阻抗值要求，电流大小，信号完整性等基本要求确定，基本原则如下：1.叠层具有对称性 2.阻抗连续性 3.元件下面为地层
42、（第二层或倒数第二层）4.电源和地紧偶合 5.信号层靠近参考层 6.相邻信号层间拉大距离 7.信号层夹在电源层和地层之间时,信号层靠近地层 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 12 页，共 46 页 8.差分间距2 倍线宽 9.线宽调整在 4-6mil 范围 10.板层间半固化片3 张 11.次外层至少有一张 7628 或 2116 或 3313 12.半固化片使用顺序 76282116 3313 1080 106 5.4.1.4 表面工艺表面工艺 表面处理最基本的目的是保证良好的可焊性或电性能。由于自然界的铜在空气中倾向于以氧化物的形式存在，不大可能长期保持为原铜，因此需要对铜进行其他处理。
43、虽然在后续的组装中，可以采用强助焊剂除去大多数铜的氧化物，但强助焊剂本身不易去除，因此业界一般不采用强助焊剂。随着人类对于居住环境要求的不断提高，目前 PCB 生产过程中涉及到的环境问题显得尤为突出。目前有关铅和溴的话题是最热门的；无铅化和无卤化将在很多方面影响着PCB 的发展。5.4.1.4.1 热风整平热风整平 热风整平又名热风焊料整平(俗称喷锡)，它是在 PCB 表面涂覆熔融锡（铅）焊料并用加热压缩空气整（吹）平的工艺，使其形成一层既抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属间化合物。PCB 进行热风整平时要沉在熔融的焊料中；风刀在焊料凝固之前吹平液态
44、的焊料；风刀能够将铜面上焊料的弯月状最小化和阻止焊料桥接。喷锡厚度：2-40um 焊盘间最小距离 8mil,大铜皮中间焊盘喷锡距离 12mil；设计板厚范围0.6-4.0mm;pitch0.5mm 的器件和 0201 封装器件不能采用；喷锡分为有铅和无铅两种。5.4.1.4.2 有机可焊性保护剂（有机可焊性保护剂（OSP）OSP 是防氧化及可焊性保护剂，用于裸铜经受储存和组装过程保持表面的可焊性。涂层的储存、组装前的烘烤及后续焊接过程对可焊性有影响。它是在铜和空气间充当阻隔层；OSP 工艺简单、成本低廉，这使得它能够在业界广泛使用。在后续的焊接过程中，如果铜面上只有一层的有机涂覆层是不行的，必
45、须有很多层。这就是为什么化学槽中通常需要添加铜液。在涂覆第一层之后，涂覆层吸附铜；接着第二层的有机涂覆分子与铜结合，直至二十甚至上百次的有机涂覆分子集结在铜面，这样可以保证进行多次回流焊。试验表明：最新的有机涂覆工艺能够在多次无铅焊接过程中保持良好的性能。OSP 厚度：0.2-0.3um 设计板厚范围6.5mm 5.4.1.4.3 全板镀镍金全板镀镍金 全板镀镍金是在 PCB 表面导体先镀上一层镍后再镀上一层金，镀镍主要是防止金和铜间的扩散。现在的电镀镍金有两类：镀软金（纯金，金表面看起来不亮）和镀硬金（表面平滑和硬，耐磨，含有钴等其他元素，金表面看起来较光亮）。软金主要用于芯片封装时打金线；
46、硬金主要用在非焊接处的电性互连。镍厚：3-5um 金厚：0.025-0.1um 设计板厚范围 0.2-7.0mm；设计间距 3-4mil 时容易造成金丝短路 5.4.1.4.4 沉金沉金 沉金是在铜面上包裹一层厚厚的、电性良好的镍金合金，这可以长期保护 PCB；另外它也保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 13 页，共 46 页 具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性。镀镍的原因是由于金和铜间会相互扩散，而镍层能够阻止金和铜间的扩散；如果没有镍层，金将会在数小时内扩散到铜中去。沉金的另一个好处是镍的强度，仅仅 5 微米厚度的镍就可以限制高温下 Z 方向的膨胀。此外沉金也可以阻止铜的溶解，这
47、将有益于无铅组装。镍厚：3-5um 金厚：0.05-0.1um 焊盘间最小间距 4mil；设计板厚范围 0.2-7.0mm 板上有裸芯片或按键（如：手机板）推荐采用 5.4.1.4.5 化学镍钯金化学镍钯金 化学镍钯金与沉金相比是在镍和金之间多了一层钯，钯可以防止出现置换反应导致的腐蚀现象，为沉金作好充分准备。金则紧密的覆盖在钯上面，提供良好的接触面。焊接-镍厚：3-5um 钯厚：0.05-0.1um 金厚：0.03-0.05um 打线-镍厚：3-5um 钯厚：0.1-0.15um 金厚：0.07-0.15um 设计板厚范围 0.2-7.0mm,与沉金相比解决了黑焊盘效应，但成本较高 5.4.
48、1.4.6 电镀硬金电镀硬金 为了提高产品耐磨性能，增加插拔次数而电镀硬金。镍厚：3-5um 金厚2.5um 公司采用金钴合金镀厚金，常用于金手指插头和接住焊盘开关；不能用于常规器件焊接（可焊性不好）；设计板厚范围 0.2-7.0mm 5.4.1.4.7 金手指金手指 为了提高产品耐磨性能，增加插拔次数而电镀硬金。镍厚：3-5um 金厚:0.25-1.3um 金厚度根据插拔次数确定，一般 0.5m 厚度可经受 500次插拔，1m 厚度可经受 1000 次插拔 金手指间最小距离 6mil 设计板厚范围 0.8-2.0mm 金手指最大高度2inch 金手指倒角角度可以是：20、30、45、60、9
49、0 沉锡、沉银焊盘距离金手指顶端最小距离 14mil 金手指倒角不伤附边的设计参数及铺铜参数见下图 金手指倒角 对于金手指的设计要求见下图，除了插入边按要求设计倒角外，插板两侧边也应该设计（11.5）45o 的倒角或 R1R1.5 的圆角，以利于插入。金手指倒角的设计 30-4000.5m1450 保密 兴森快捷 CAD 事业部 第 14 页，共 46 页 5.4.1.4.8 沉锡沉锡 由于目前所有的焊料都是以锡为基础的，所以锡层能与任何类型的焊料相匹配。从这一点来看，沉锡工艺极具有发展前景。但是以前的 PCB 经沉锡工艺后出现锡须，在焊接过程中锡须和锡迁徙会带来可靠性问题，因此沉锡工艺的采用
50、受到限制。后来在沉锡溶液中加入了有机添加剂，可使得锡层结构呈颗粒状结构，克服了以前的问题，而且还具有好的热稳定性和可焊性。沉锡工艺可以形成平坦的铜锡金属间化合物，这个特性使得沉锡具有和热风整平一样的好的可焊性而没有热风整平令人头痛的平坦性问题；沉锡也没有化学镀镍/沉金金属间的扩散问题铜锡金属间化合物能够稳固的结合在一起。沉锡板不可存储太久，组装时必须根据沉锡的先后顺序进行。锡厚：0.8-1.5um 设计板厚范围6.5mm 5.4.1.4.9 沉银沉银 沉银工艺介于有机涂覆和化学镀镍/沉金之间，工艺比较简单、快速；不像化学镀镍/沉金那样复杂，也不是给 PCB 穿上一层厚厚的盔甲，但是它仍然能够提