PCB板焊盤及通孔的設計規(guī)范分析

1、PCB設計工藝規(guī)范1概述與范圍本規(guī)范規(guī)定了印制板設計應遵循的基本工藝規(guī)范，適合于公司的印制電路板設計。2性能等級(Class)在有關的IPC標準中建立了三個通用的產(chǎn)品等級(class)，以反映PCB在復雜程度、功能性能和測試/檢驗方面的要求。設計要求決定等級。在設計時應根據(jù)產(chǎn)品等級要求進行設計和選擇材料。第一等級 通用電子產(chǎn)品包括消費產(chǎn)品、某些計算機和計算機外圍設備、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 專用服務電子產(chǎn)品包括那些要求高性能和長壽命的通信設備、復雜的商業(yè)機器、儀器和軍用設備，并且對這些設備希望不間斷服務，但允許偶爾的故障。 第三等級 高可靠性電子產(chǎn)品包括那

2、些關鍵的商業(yè)與軍事產(chǎn)品設備。設備要求高可靠性，因故障停機是不允許的。 2.1組裝形式PCB的工藝設計首先應該確定的就是組裝形式，即SMD與THC在PCB正反兩面上的布局，不同的組裝形式對應不同的工藝流程。設計者設計印制板應考慮是否能最大限度的減少流程問題，這樣不但可以降低生產(chǎn)成本，而且能提高產(chǎn)品質量。因此，必須慎重考慮。針對公司實際情況，應該優(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設計特征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面僅貼簡單SMD一面混裝，另一面僅裝簡單SMDV、A面插件 B面僅

3、貼簡 單SMD一面裝THC，另一面僅裝簡單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。選擇時應考慮材料的玻璃轉化溫度、熱膨脹系數(shù)（CTE）、熱傳導性、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志圖案和文字代號等，

4、例如元件標號和標稱值、元件外廓形狀和廠家標志、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置為10Mil。36 常用印制板設計數(shù)據(jù):普通電路板：板厚為1.6mm，對四層板，內(nèi)層板厚用0.71mm,內(nèi)層銅箔厚度為35u。對六層板，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允許變形彎曲量應小于0.5，即在長為100mm的PCB范圍內(nèi)最大變形量不超過0

5、.5mm。38設計中鉆孔孔徑種類不要用的太多。應適當選用幾種規(guī)格孔徑。4布線密度設計41在組裝密度許可的情況下，盡量選用低密度布線設計，以提高可制造性。推薦采用以下三種密度布線：411一級密度布線，適用于組裝密度低的印制板。特征： 組裝通孔和測試焊盤設立在2.54mm的網(wǎng)絡上，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：組裝通孔和測試焊盤設立在1.27mm的網(wǎng)絡上。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：組裝通孔和測試焊盤設立在1.27mm的網(wǎng)絡上。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。導通過孔最小孔徑為0.2mm，可不放在網(wǎng)格上。測試通孔直徑最小為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在印制板設計時，應注意板厚、孔徑比應小于6。 5焊盤與線路設計51 焊盤：511 焊盤選擇和修正:EDA軟件在封裝庫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、振動和受熱情況、受力方向等因素。一般情況下，可選擇庫中的優(yōu)選焊盤。對有特殊要求的情況，應做適當修正。512 對使用波峰焊接和再流焊接的表面貼裝元器件的焊盤應采用不同的焊盤標準。513 對發(fā)熱且受力較大、電流較大的焊盤，可設計成“淚滴狀”。514 對插件元器件，各元件通孔的大小要按元件引腳粗細分別編輯確定，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，可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點的可能性大大減少。多層板的過孔在內(nèi)層接

8、電（地）處的處理相同。52 印制導線與焊盤521減小印制導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，最大寬度應為0.4mm，或焊盤寬度的一半（以較小焊盤為準）。522應避免呈一定角度與焊盤相連。只要可能，印制導線應從焊盤的長邊的中心處與之相連。523焊盤與較大面積的導電區(qū)，如地、電源等平面相連時，應通過一長度較短細的導電線路進行熱隔離。524當布線層有大面積銅箔時，應設計成網(wǎng)格狀。53 焊盤與阻焊膜531 印制板上相應于各焊盤的阻焊膜的開口尺寸，其寬度和長度分別應比焊盤尺寸大0.100.25mm，防止阻焊劑污染焊盤，如果阻焊膜的分辨率達不到應用于細間距焊盤的要求時，則細間

9、距焊盤圖形范圍內(nèi)不應有阻焊膜。532建議阻焊窗口與實際焊盤要有3mil間隔533 阻焊膜的厚度不得大于焊盤的厚度。534 如果兩個焊盤之間間距很小，因為絕緣需要中間必須有阻焊綠油。綠油橋應大于7Mil間距。54導通孔布局541避免在表面安裝焊盤上設置導通孔，距焊盤邊緣0.5mm以內(nèi)也要盡量避免設置導通孔，如無法避免，則必須用阻焊劑將焊料流失通道阻斷，或將孔堵塞、掩蓋起來。6布局61 印制板元件面應該有印制板的編號和版本號。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。遇有高密度板無法留出傳送邊的，可設計工藝邊，以V形槽或長槽孔與原板相連，

10、焊接后去除。63光學基準點的使用631光學基準點標記為裝配工藝中的基準點。允許裝配使用的每個設備精確地定位電路圖案。有兩種類型的基準點標記，它們是：全局基準點(Global Fiducials)，局部基準點(Local Fiducials)632 全局基準點(Global Fiducials)標記用于在單塊板上定位所有電路特征的位置。當一個圖形電路以拼板(panel)的形式處理時，全局基準點叫做拼板基準點。（見圖6.1 圖6.2） 633局部基準點(Local Fiducials) 用于定位單個元件的基準點標記。（見圖6.1） 圖41 局部/全局基準點 圖62 拼板/全局基準點 644要求每一

11、塊印制板至少設兩個全局基準點，一般要求設三個點。這些點在電路板或拼板上應該位于對角線的相對位置，并盡可能地距離分開。645對于引腳間距小于0.65mm(25mil)的器件，要求對角設兩個局部基準點。如果空間有限，可設一個位于器件外形圖案中點的基準點作為中心參考點。646常用的基準點符號形狀有四種： ，推薦使用 （實心圓）。647圓形基準點直徑是推薦使用1.25mm（50mil）。在同一塊板上應保持所有的基準點為同一尺寸。648基準點可以是由防氧化涂層保護的裸銅或鍍焊錫涂層（熱風整平）。在PCB Layout時應標出。同時應考慮材料顏色與環(huán)境的反差，通常留出比標識符大1.5mm的無阻焊區(qū)（cle

12、arance）。(見圖43)圖63基準點空曠度要求 649 邊緣距離：基準點要距離印制板邊緣至少5.0mm0.200，并滿足最小的基準點空曠度要求。 65印制板設計前應根據(jù)組裝密度、元器件情況考慮采用何種工藝流程進行焊接（如雙面再流捍、雙面混裝焊等）。根據(jù)工藝流程來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。布局時應考慮熱平衡，避免熱容量大的元器件集中在某個區(qū)域。67元器件在PCB上的排向，原則上應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。所有的有極性的表面貼裝元件在可能的時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 布局時要考慮到器件間距不得太小， 以考慮維修時元器件方便拆卸。69在高密度組裝板中，為了焊后檢驗（人工或自動），元器件應留出視覺空間。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當采用波峰焊時，盡量保證元器件的兩端焊點同時接觸焊料波峰。片狀元件，盡量保證元件的長軸要垂直于板沿著波峰焊接機傳送的方向且相互平行。SOIC必須保

14、證長軸平行于傳送方向；QFP、PLCC應斜45布放。6102當尺寸相差較大的片狀元器件相鄰排列，且間距很小時，較小的元器件在波峰時應排列在前面，先進入焊料波，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。這種遮蔽效應對于大小相等，交錯排列的元器件也是適用的。圖66 波峰焊接應用中的元件方向 7拼板設計71對于面積較小的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。這時要注意各小印制板的參數(shù)和層數(shù)應相同。72拼板的尺寸范圍控制在350mmX300mm以內(nèi)，外形應為長方形。73對于異形板（外形非矩形）為

15、了便于加工和節(jié)省成本，應合理地拼合圖形，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刻的V型槽。73 拼板設計時，應考慮分離技術，防止分離時對元器件造成損壞。8測 試 工 藝 要 求81定位要求811對于測試前需要精確定位的印制板，應在角落設置三個機械定位孔。定位孔直徑尺寸推薦為3.2mm、正公差0.1mm。812機械定位孔要求非孔化。813定位孔周圍應留出的空間：采用密封技術ICT的測試夾具125mil;采用針床技術ICT的測試夾具375mil。真空測試夾具要求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選擇測試點821測試點均勻分布于整

16、個PBA板822測試點的分配最好都在同一面（焊接面）上，以便簡化測試夾具的制作。823保證測試焊盤遠離板子邊緣至少75mil，與測試定位孔間距應不小于200mil，。測試焊盤尺寸最小0.040“，遠離鄰近焊盤或元件體至少45mil。824布線時每條網(wǎng)絡線要加上測試點(測試點離器件盡量遠 ,兩個測 試點間的距離不要太近 ).825器件的引出管腳，測試焊盤，連接器的引出腳及過孔都可用作測試點，但過孔是不良的測試點。SMD器件最好選用測試焊盤作為測試點。825測試焊盤的中心間距應有100mil,密度最大為30個/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說明文件應表明加工工藝要求，如基板厚度、層數(shù)、銅箔厚度，是否拼板。對絲印油墨材料顏色及阻焊膜材料厚度有特殊要求也要說明。 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：常用術語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 導通孔（Via Hole）：用于導線轉接的金屬化孔。也叫中繼孔、過孔。l 金屬化孔（Plated through Hole）是經(jīng)過金屬化處理的孔，能導電。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)過機械泵或電磁泵噴流成設計要求的焊料波峰，使預先裝有電子元器件的PCB通過焊料波峰，實現(xiàn)元器件焊端或引腳與PCB焊盤之間機械和電氣連接的一種軟釬焊工藝。l 回流焊(Reflow Soldering)：通過熔化預先分配到PCB焊盤上的膏狀軟釬焊料，實現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與PCB焊盤之間機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 光學基準點(Fiducial Mark)：印制板上用于貼裝元器件和測試提供精密定位所設置的特定的幾何圖形