目录
一、单 板 部 分 | 2 |
1、术语 | 2 |
2、设计规则 | 3 |
2.1、 加工工序 | 3 |
2.2、布局 | 5 |
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2.3、 基准点 | 13 |
2.4、 布线 | 14 |
2.5、 热设计 | 16 |
2.6、 过孔、安装孔、定位孔 | 17 |
2.7、 拼板 | 18 |
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| 21 |
2.8、 钢网 | 22 |
2.9、 阻焊 | 22 |
2.10、 丝印 | 23 |
2.11、可测试性设计 | 24 |
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| 24 |
二、背 板 部 分 | 27 |
1、概述 | 27 |
2、设计规则 | 27 |
2.1、加工工序 | 27 |
2.2、布局 | 29 |
| 29 |
| 30 |
| 30 |
| 31 |
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2.3、 过孔、安装孔、定位孔 | 32 |
2.4、拼板 | 32 |
2.5、丝印 | 32 |
附录A 生产设备参数表 | 34 |
附录B 西门子贴片机吸嘴对器件距离的要求 | 36 |
印制电路板—— printed circuit board。在绝缘基材上,按预定设计形成印制元件或印制线路以及两者结合的导电图形的印制板。
TOP面——封装和互连结构的一面,该面在布设总图上就作了规定(通常此面含有最复杂的或多数的元器件。此面在通孔插装技术中有时称做“元器件面”)。
BOTTOM面——封装及互连结构的一面,它是主面的反面。(在通孔插装技术中此面有时称做“焊接面”)。
金属化孔—— plated through hole。孔壁镀覆金属的孔。用于内层和外层导电图形之间的连接。同义词:镀覆孔
非金属化孔—— unsupported hole。没有用电镀层或或其他导电材料加固的孔。
阻焊膜 —— solder mask (solder resist)。是用于在焊接过程中及焊接之后提供介质和机械屏蔽的一种覆膜。阻焊膜的材料可以采用液体的或干膜形式。
焊盘(连接盘)——Land。用于电气连接、元件固定或两者兼备的那部分导电图形。
元件引线—— component lead。从元件延伸出的作为机械连接或电气连接的单股或多股金属导线,或者已成型的导线。
折弯引线 —— clinched lead。焊接前将元件引线穿过印制板的元件孔然后弯折成型的引线。
轴向引线 —— axial lead 。沿元器件轴线方向伸出的引线。
双列直插式封装 (DIP)—— dual-in-line package。一种元器件的封装形式。两排引线从元件的侧面伸出,并与平行于元器件本体的平面成直角。
单列直插式封装 (SIP)—— single-inline package。 一种元器件的封装形式。一排直引线或引脚从元件的侧面伸出。
小外型集成电路 (SOIC)—— small-outline integrated circuit。
THT ——通孔插件技术。
SMT ——表面安装技术。
压接式插针——为压入金属化孔且不需要额外焊接而设计的具有专门形状截面的插针。
波峰焊 ——wave soldering。印制板与连续循环的波峰状流动焊料接触的焊接过程。
回流焊 —— reflow soldering。是一种将零、部件的焊接面涂覆焊料后组装在一起,加热至焊料熔融,再使焊接区冷却的焊接方式。
压接—— 由弹性的可变形的插针,或实体(刚性)的插针与PCB的金属化孔配合而形成的一种连接。在插针与金属化孔之间形成紧密的接触点。
桥接—— solder bridging。导线之间由焊料形成的多余导电通路。
锡球—— solder ball。焊料在层压板、阻焊层或导线表面形成的小球(一般发生在波峰焊或再流焊之后)。
锡尖(拉尖)—— solder projection。出现在凝固的焊点上或涂覆层上的多余焊料凸起物。
墓碑(元件直立)——Tombstoned component。一种缺陷,无引线元件只有一个金属化焊端焊在焊盘上,另一个金属化焊端翘起,没有焊在焊盘上。
电子装联中常用的加工工艺为THT和SMT两种,对于PCB板的加工,一般可采用以下几种加工工序:
单面THT,波峰技术
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该方式只采用单一的波峰焊加工工艺,适合于简单的全插件单板。
单面SMT,单面回流技术。
|
该方式采用单一的回流焊接技术,适合于较简单的全贴片器件单板。
双面SMT,双面回流技术。
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此种加工工艺较为简单,可靠性也较高。但适合于双面都是贴片元器件,因此在器件选型时要求尽量选用SMD器件,以提高加工效率及可靠性。如单板上无法避免部分插件,可采用手工补焊的方法。
由于此工艺是两次回流,在第二次回流时,底部的元器件是靠熔锡的表面张力而吸附在板上的。为防止过重的器件下掉或移位,对BOTTOM面的器件重量有一定的要求,判断依据为:每平方英寸焊脚接触面的承重量应小于等于
单面SMT+THT混装,单面回流、波峰焊。
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此类工艺我司单面板应用较多,是常用的一种加工方法。因此在PCB布局时,应尽可能将元器件都布于同一面,减少加工环节,以提高效率。
双面SMT+THT混装,单面回流,波峰。
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在我公司较为复杂的单板中,此类布局及工艺是最为常见的。
此类单板在背面的贴片元件需采用波峰焊加工,因此对背面的贴片元件有一定的要求:PLCC、QFP等器件不宜放在背面;密间距的SOIC不宜过波峰;Stand off 值不能满足点胶要求的不宜过波峰;对SOIC的布置方向有要求等。具体要求请参见4.2 布局。
在设计这种器件密度较大、背面必须排布器件且通孔插件又较多的单板时,要求采用此种布局方式。以提高加工效率、避免插件的手工补焊。
在上述几类加工工序中,对有压接器件的单板,通常还需增加压接工序。压接具有简单、可靠的优点,可以避免波峰焊对连接器焊脚插针造成连锡短路的缺陷。因此在选用连接器时,要求能尽量选用压接器件。
在设计条件许可的情况下,器件的布局尽可能做到同类元器件的方位角一致;相同功能的模块集中在一起布置;相同封装的元器件等间距排放;所有器件都放置在同一面。
在正常的情况下,元件的布局必须满足以下准则:
F 单板的尺寸要满足我司现有设备能加工的最大和最小尺寸。
目前我司设备能加工的最大PCB尺寸为550mmX
50mmX
F 单板的板厚要求。
目前能满足我司设备加工的单板板厚应为
F 单板上至少要有一个对边留有足够的传送带位置空间。
单板加工时,一般以较长的对边作为工艺边(即以此边作为传送带的传送边),
在传送带的范围内,不能有器件及焊脚干涉,否则会影响单板的正常传送。
对于单面元件的单板,工艺边的宽度应不小于
的宽度为
F 所有单板都要有圆弧角。
由于直角的单板在传送时容易产生卡板,在机框插拔及按装拉手条时都会有装配问题,因此在设计单板时,都要对板框进行圆弧角处理。一般标准用户板(11025mil×9188mil)的圆弧角半径为197mil(
F 单板上器件的高度不能高于拉手条(包括正反两面),并要求留有至少
F 元件体之间要有一定的安全距离。
所有元件之间必须要有一定的空间距离,才能保证加工的可靠性及维修性。
贴片元件的最小距离,一方面取决于贴片机的贴片精度;另一方面,尤其对于片式CHIP元件,还取决于所选用吸嘴的型号与规格。 以西门子贴片机为例,其吸嘴对贴片器件的距离要求见附录B。
考虑贴片机因素及可维修性,要求贴片器件的最小距离为
此两种器件都是方形四边引脚封装,所不同的是引脚外形有区别。此类器件组装密度较大,引脚较多,在我司单板上普遍应用。
设计此类器件的布局时,应考虑到以下几点:由于是四边引脚,因此不能采用波峰焊接技术(国外有此应用,但我司尚无此方面试验);一般适合放置在正面,采用回流工艺进行加工;该类器件也不能采用点胶,因为点胶后使器件与PCB基板的共面性受到影响,使器件焊盘不能与基板完全良好接触,因此若是有放于背面进行回流加工的器件,其重量必须满足:每平方英寸焊脚接触面的承重量应小于等于
BGA的应用目前在我司各类产品中都较为广泛。一般常用的是
BGA的布局主要考虑其维修性。由于BGA维修台的热风罩所需空间限制,要求BGA周围
间限制不得已放背面时,其重量必须满足前述要求。
考虑到BGA维修时采用人工对位比较多,而其锡球又为不可见,因此要求在BGA器件的对角要有一对明显的直角走线标识,精度误差为+/-
小外形封装的芯片有多种型号,有SO、SOM、SOL、SOP、SSOP、TSOP等,其共同点都是对边引脚封装。
此类器件都适合回流工艺技术,也有部分类型的可采用波峰焊工艺。采用回流工艺的SOIC,其布局要求与QFP相同。
采用波峰焊工艺时,应注意器件参数及布局需满足以下几点:
F 芯片引脚间距需大于50mil(
小于此引脚间距的IC在过波峰时容易引起连锡。
F Standoff值大于
由于点胶或刷胶对元件的Standoff有一定的要求,若Standoff值大于规定的范围,元器件就不能被可靠地固定,过波峰时容易产生掉件。
|
F 器件的轴向要与过波峰方向一致。
为避免过波峰焊时自身产生的阴影效应及管腿间的连锡,此类器件在背面的放置其轴向应与过波峰方向一致。
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F 偷锡焊盘(Solder thieves)应用。
在SOIC器件过波峰时,经常容易在器件的尾端产生连锡现象。在生产中为避免这种缺陷,需要在器件的尾部加一对虚拟焊盘,即偷锡焊盘,来牵引熔锡,避免连锡现象。偷锡焊盘的尺寸可参考如图所示:
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A 设计案例介绍
偷锡焊盘的目的主要是为了在器件过波峰时对焊锡起牵引作用,当在PCB背面布有多个SOIC时,可将它们串行排列,再在末端加一对偷锡焊盘,可同样解决连锡问题。设计如图所示,此案例在H302ASU单板上经过应用试验,效果良好。
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SOTs可适用于回流工艺及波峰工艺,因此在布局时可放置正面及背面。DPAKs一般只适用于回流,原因在于其背面有较大面积的不可见焊盘,且此类器件一般重量较大。
SOTs在过波峰时的放置方向应如图所示:
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片式CHIP元件主要为片式电阻、电容、电感等无源器件。根据引脚端子的形状不同,有全端子器件(即器件引线端子覆盖整个焊端)和非全端子器件,一般的普通电阻与电容为全端子器件,而象钽电容之类则为非全端子。
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CHIP元件在单板上的使用量最多,其可适用于回流焊和波峰焊两种工艺。
当此类元件在正面采用回流工艺加工时,应注意陶瓷电容等脆性材料片式元件的布局。由于陶瓷电容等元件的抗拉能力差,而单板在过高温设备时,都易受热产生变形,在冷却时便对元件产生应力,严重可导致元件崩裂。因此在布局时,尽量将此种元件布在板边,且平行于进板方向,以减少所受的应力。如图:
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CHIP元件在背面布置且采用波峰焊工艺时,应注意以下几点:
F 全端子引脚的器件在布局时建议其轴向平行于进板方向。
F 对钽电容、电感等非全端子器件,布局时要求与进板方向平行。
F |
F
F 元件体之间要有一定的距离,以防止元件之间的连锡及相互之间的阴影效应,尤其对于高低不同的器件。
不同布置的CHIP要求间距如下:(均为元件体之间距离)
|
1) 两种元件为同种型号,封装尺寸在1206或1206以下时,要求:
d1 ≥
2) 两种元件为同种型号,封装尺寸在1206以上时,要求:
d1 ≥
3) 两种元件为不同型号时,须满足先接触波峰那种器件的距离要求。
F 小于等于0603封装的片式元件,不宜放背面过波峰。
因过小的元件无法采用点胶或点胶强度不够容易使元件在过波峰时脱落,所以对小于等于0603尺寸封装的元件,不能用波峰工艺。
F Standoff值大于
standoff大于
|
F 露线圈电感不能放于背面过波峰。
F 大于等于1206封装的陶瓷电容不能放于背面过波峰。
F 虚拟走线( Dummy Tracks)的应用。
阻容片式元件在背面过波峰时,建议在器件焊盘中间布线,其目的是减小器件的standoff值,抬高胶点高度,增加器件的固定强度。若是没有走线,建议在相应位置加上虚拟走线。
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F 所有通孔插件除结构有特别要求之外,都必须放置在正面。
F 通孔插件除了接口器件特殊需要外,其他器件本体都不能超出PCB边缘,引脚焊端距板边要满足工艺布局一般原则中工艺边的要求。
F 单排插件引脚数较多时,按照过波峰的方向,尽量采取单板脱离焊锡面积最小的原则布置。即以焊盘排列方向平行于进板方向布置,如图:
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各个插件放置焊盘的边缘距离要求大于等于
F 有极性的插件,要求同类极性插件在X或Y上方向一致。
F 插装电阻、二极管等轴向元件引脚孔最小间距为400mil,大功率元件引脚孔间距的增加以100mil为单位。元件库的选用要保证元件成型后元件两头到引脚弯折点的距离大于80mil(
F 金属壳体的元器件如散热器、屏蔽罩等不能与其他元器件相碰。
我司常用连接器有欧式连接器、
各种压接件对孔径尺寸的要求见下表:
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压接件在CAD设计中要满足的工艺要求有:
F 器件禁布区。
压接件的装配需要专用的模具进行压接,如果在压接件较近周围有较高的器件,压接时便有可能损坏该器件。因此,布局时规定:压接件正面
F 压接定位孔的要求。
有压接器件的单板要求单板上有压接定位孔。定位孔要求为两个非金属化孔,可与ICT定位孔兼用。若没有该两个定位孔,则优先在有压接件的一边布上定位孔。
F 带电插拔座禁布区。
带电插拔座在布局时应注意单板在插入机框后伸出的插针对周围器件的影响。由于带电插拔座的器件丝印只能反映实物的形状,没有插针伸出后的丝印外形,因此在布局时应留意在其周围留一定的安全空间。一般要求短针禁布区
公司常用的拉手条材料有塑料和铝型材两种。根据拉手条的宽度,有单槽位拉手条和双槽位拉手条,单槽位拉手条宽度为
拉手条在CAD设计中要满足以下工艺要求:
F 所有元器件的布置必须根据结构要素图,在拉手条安装范围内不许布元件,否则会影响拉手条的装配。
F 元器件的丝印位号不允许被拉手条覆盖,要求所有丝印位号在安装拉手条后为可见。
F 塑料拉手条的铆接孔要求为非金属化孔,孔径尺寸要求为4.09~
F 金属拉手条接触PCB区域内严禁布线。
屏蔽罩在我司的无线产品中应用较多,按照其与PCB板的连接工艺来分,可分为两类,一类采用波峰焊焊接工艺;另一类采用回流焊焊接工艺。两者在结构上有着不同的要求。
F 波峰焊接的屏蔽罩
此类屏蔽罩用在ETS450等工作频率相对较低的系统中,材料一般为薄的冷轧钢板,制造工艺采用冲压折弯,这种屏蔽罩有较多的焊接引脚,外形如下图所示:
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PCB上相应引脚的过孔为金属化孔,而屏蔽罩的对角线上楔状钩的长方形孔无需金属化。过孔与引脚的配合要求:过孔的直径尺寸比定位脚的对角线尺寸大10mil。
F 回流焊接的屏蔽罩
此类屏蔽罩用在工作频率相对较高的系统中,往往对屏蔽提出更高的要求。某些电路如VCO(Voltage controlled Oscillator)则要求完全屏蔽。对于有这样要求的屏蔽罩,只能采用通过回流焊接将屏蔽罩的下底面完全焊在PCB上的方法。 基本外形如下图所示:
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此类屏蔽罩要求PCB上有相应的连续焊盘,还有用于手工插装时定位用的定位孔。定位引脚的过孔为金属化孔,过孔与引脚的配合要求:过孔的直径尺寸比定位脚的对角线尺寸大10mil。
同时为防止锡膏在回流时流失,原则上要求在屏蔽罩的焊盘上不允许布过孔,如果对接地要求较高时,在PCB的打孔图上要求PCB厂家增加绿油塞孔工艺,将过孔背面塞上绿油。
基准点用于锡膏印刷和元件贴片时的光学定位。根据基准点在单板上的分别可分为全局基准点(GLOBAL FIDUCIAL),单元基准点(CIRCUIT FIDUCIAL),个别器件基准点(LOCAL FIDUCIAL)。 拼板可具有三种基准点,非拼板单板只需具有全局基准点及器件基准点。
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我司对全局基准点的尺寸要求规定如图:
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基准点的主体为直径
对器件基准点只需取全局基准点的主体焊盘部分,阻焊窗开口直径与焊盘同大即可,外圈铜环也可不要。
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基准点的工艺布局要求满足以下几点:
F 有SMD器件的单板必须要有基准点。 不通过SMT工序生产的单板及母板不需基准点。
F 单板上须有三个全局基准点,并在板上呈“L”形分布。
F 基准点的布置尽量远离板中心位置,各基准点之间的距离尽量远。
F 全局基准点中心距板边的距离须大于
F 引脚间距小于等于
F 全局基准点位置的对应内层处或背面,尽可能设置大铜箔,以增加基准点的光学反差。
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CAD布线时应根据信号质量、电流容量以及PCB厂家的加工能力,选择合适的走线宽度及走线间距。同时应考虑以下工艺问题:
F 根据PCB厂家的加工能力,要求线宽/线间距不小于8mil/8mil,试验板可做到5mil/5mil。
F 所有走线除接地汇流线之外距板边都必须大于20mil。内层电源/地距板边必须大于20mil。
F 接地汇流线及接地铜箔距离板边须大于5mil。
F 单板上的整体布线要疏密均匀,当有大面积无铜区域时,应以网格状的接地铜箔加以填充。主要目的是为了PCB加工时镀层厚度均匀。
F 在有金属壳体直接与PCB接触的区域不允许有走线。如散热器、金属拉手条、卧装电压调整器等金属体不能与布线接触。
F 电源模块、散热器等高热器件周围
F 当从引脚宽度比走线细的SMT焊盘引线时,走线不能从焊盘上覆盖,应从焊盘末端引线。如图:
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F 当密间距的SMT焊盘引脚需要互连时,应在焊脚外部进行连接,不允许在焊脚中间直接连接。如图:
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F 各种螺钉、铆钉安装孔的禁布区范围内严禁走线。
公司常用安装螺钉、铆钉的禁布区:
M2螺钉,禁布区直径为
M2.5螺钉,禁布区直径为
M3螺钉,禁布区直径为
M4螺钉,禁布区直径为
M5螺钉,禁布区直径为
铆钉孔的禁布区范围:
苏拔4.0铆钉,禁布区直径为
1189-2812铆钉,禁布区直径为
1189-2512铆钉,禁布区直径为
自攻螺钉的禁布区范围:
ST2.2自攻螺钉,禁布区直径为
ST2.9自攻螺钉,禁布区直径为
ST3.5自攻螺钉,禁布区直径为
ST4.2自攻螺钉,禁布区直径为
ST4.8自攻螺钉,禁布区直径为
ST2.6自攻螺钉,禁布区直径为
F 所有走线距非安装孔的最近距离。
PCB加工时考虑钻孔时的误差,因此对走线距孔的安全距离有一定的要求,如果走线距孔太近,有可能铜箔线会被钻孔打断。(一般为非金属化孔的最小距离,金属化孔由于外圈有焊盘,且走线距焊盘设置有安全距离,因此金属化孔不存在上述问题。)
宊 NPTH孔径<80mil(
峗 80mil(
巁 NPTH孔径>120mil(
在电子组装中,很多物料的特性都会随着温度的变化而显著改变。同时,产品的制造过程和使用环境中不可避免地存在高温,而热失效时影响产品可靠性最显著的一个因素。在单板设计中考虑热设计,是DFR和DFM的重要组成部分。
F 在PCB设计时加散热铜箔或大面积电源/地铜箔可以有效地提高热传导效率。
F 焊盘的热设计考虑对焊点的可靠性有较大的影响。
一般情况下,要求SMT焊盘两端的热容量尽量相当,走线宽度一般不能大于焊盘的三分之二宽度,否则,很容易在过回流时产生元件直立现象。当有焊盘需和大面积铜箔连接时,焊盘与铜箔间应以“米”字形或“
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对于需通过大电流的插件器件的焊盘,若在焊接面为独立焊盘,元件面的焊盘与大面积铜箔连接,为了保证透锡良好,元件面的焊盘与铜箔间也应以“米”字形或“
F 在PCB上布置各种元器件时,功率大、发热量大的元器件必须放在边沿和顶部,并尽量放在出风口,以利于散热。
F 不耐热的元件(如电解电容器)放在靠近进风口的位置,本身发热而又耐热的元件(如电阻,变压器等)放在靠近出风口的位置。
F 热敏感元器件尽量远离热源或发热器件。
F 在强迫风冷,热分布不均匀的条件下,在发热量大的区域,元器件稀疏排列,而发热量小的区域元器件布局稍密,或加导流条。
F 对模块内部不能够吹到风的PCB板,在布置元器件时,元器件与元器件之间,元器件与结构件之间应保持一定距离,以利空气流动,增强对流换热。
F 功率电阻在空间允许的情况下焊盘应加铜箔连接辅助散热。
F 在温升小于
铜箔厚度35 üm :
宽度mm | 0.15 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.8 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 |
电流 A | 0.2 | 0.55 | 0.8 | 1.1 | 1.35 | 1.6 | 2 | 2.3 | 2.7 | 3.2 | 4 | 4.5 |
铜箔厚度50 üm :
宽度mm | 0.15 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.8 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 |
电流 A | 0.5 | 0.7 | 1.1 | 1.35 | 1.7 | 1.9 | 2.4 | 2.6 | 3 | 3.5 | 4.3 | 5.1 |
铜箔厚度70 üm :
宽度mm | 0.15 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.8 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 |
电流 A | 0.7 | 0.9 | 1.3 | 1.7 | 2 | 2.3 | 2.8 | 3.2 | 3.6 | 4.2 | 5.1 | 6 |
用铜箔作导线通过大电流时,铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑,一般电流密度不大于
我司常用的过孔孔径为16mil,12mil与10mil,相应焊盘直径为30mil,25mil,22mil。8mil的过孔因PCB加工能力的限制,在批量板时尽量不采用。
为方便PCB加工,在选择过孔孔径与PCB板厚关系时,尽量保持1:8~1:10的比例关系。
设计时过孔的工艺要求需满足:
F 有ICT要求的单板必须区分一般过孔与测试过孔。
F BGA下方过孔孔径必须小于等于12mil,并且阻焊开窗为0,并要求用绿油涂塞过孔。(要求在钻孔层标注:All the VIAs under the BGA should be filled with green oil)
F 所有SMT焊盘上不允许有过孔。目的为防止回流时焊锡流失。
F 背面片式CHIP元件下方不允许有过孔,否则点胶或刷胶不能很好固定。
F 过孔焊盘边缘距离SMT焊盘边缘最小距离为10mil。
安装孔及定位孔的要求:
F 所有安装孔的禁布区范围需满足4、4 布线中螺钉禁布区的要求。
F 有ICT要求的单板必须有两个125mil的非金属化定位孔,分布布在单板的两对角处。有压接器件的单板也要求有定位孔,可借用ICT定位孔。
F 当单板上无任何定位孔或安装孔时,要求在单板对角放置一对定位孔,用于PCB厂家的层间定位,孔径一般为
F 安装孔及定位孔边缘
F 所有安装孔要求尽量为非金属化孔。若该安装孔有接地要求,并且此板采用波峰焊接,建议安装孔如图设置:
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当单板面积较小,无法单独在设备上进行加工时,可采取拼板的方式。同时,采用拼板也可以提高生产效率。
我司规定,当单板尺寸小于
当单板上无SMT器件,且PCB板厚≥
根据PCB厂家的加工技术,单元板之间的连接技术主要可采用V-CUT、铣槽、邮票孔三种方式。
F V-CUT
V-CUT采用在板的双面进行V形刻槽。常用于板与板之间的直接直线连接,为直通型,不能在中间停止或转弯。边缘平整且不影响器件安装的单板可用此种连接。
采用V-CUT的单板其板间距应设置为5mil。双面刻槽后其保留厚度尺寸如图:
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F 铣槽
根据PCB的加工能力,铣槽的最小宽度为
F 邮票孔
当单板中间或板角部分需挖空时,应采用邮票孔的方式。一般邮票孔与铣槽配合使用。
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要求邮票孔均为非金属化孔,孔径为
目前我司常用的拼板方式有常规纵横拼板、对拼、正反拼板。
F 常规纵横拼板
正常情况下的拼板都采用此种方式,拼板后的长宽比要求尽量保持3:2,并在长边加上带圆弧角或斜角的辅助边。
常规纵横拼板可采用V-CUT和铣槽两种方式,对于规则尺寸的单板,并且没有超出板边缘的器件,可用V-CUT;不规则形状单板或有器件超出板边缘的,可用铣槽加V-CUT的方式。
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采用V-CUT拼板时,若拼板后板边器件能满足过设备的工艺边要求,可以不加额外的辅助边;若不能满足,则必须加辅助边。
铣槽的宽度最小为
当较小尺寸的单板由于结构安装上的要求需要作斜角时,拼板方式必须为铣槽加辅助边。因为V-CUT连接的单板无法对单元板做斜角。如图:
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F 对拼
对拼适用于两块形状较不规则的单板。将不规则形状的一边相对放置中间,使拼板后形状变为规则。
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不规则形状的单板对拼,中间必须开铣槽才能分离两个单元板。
对于有金手指的插卡板,由于其表面镀层分两种材料,因此需将其对拼,并将金手指都朝外,以方便镀金。
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对拼时中间连接部分为直线规则形状时,可用V-CUT连接。
对拼只适用于两个单元板的拼板。
F 正反拼板
当两个单元板正反面都有贴片器件,且贴片都能满足背面过回流的要求时,可采用正反拼板。正反拼板必须满足PCB光绘的正负片对称分布,即以6层板为例:若其中的第2层为电源/地的负片,则与其对称的第5层也必须为负片,否则不能采用正反拼板。正反拼板的主要优点在于拼板后正反面完全一致,可以共用一张钢网,节约成本。
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采用正反拼板后,辅助边上的定位识别点必须满足翻转后重合。
当单板尺寸较大,不宜采用拼板,并且板边有较多器件,影响单板过设备时,可采用加辅助边的方法。若单板某处有较大面积的空缺,过波峰会有漫锡现象时,在空缺处应加辅助块。
辅助边宽度一般为
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单板上有缺角时,应加辅助块补齐,使其规则,方便过设备。
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可用邮票孔加铣槽的方法补齐缺角。
F 常用的几类辅助边方式
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钢网文件在CAD设计中必须满足:
F 所有SMT器件在钢网文件中都必须开口。
F 穿孔回流器件在钢网文件中需要开口。
F 屏蔽罩等需要进行SMT加工的器件需有焊盘开口。
F 钢网文件中所有开口与焊盘的大小一致,为1:1开口。
F 所有器件开口位置需与器件焊盘位置完全重叠。
F 单板辅助边上的基准点和单元板上的基准点在钢网文件中需要开口,大小、位置要求完全一致。
F 个别器件的基准点在钢网中不开口。
F 除上述开口外,钢网中不允许有其他开口。
F 所有焊盘的阻焊开窗比焊盘大8~10mil。
F 管脚间距小于等于
F 卧装晶体、卧装电压调整器等器件下方的接地铜箔上要求开阻焊窗。
F 基准点中心
F BGA下方过孔不开阻焊窗,直接覆盖绿油,并要求厂家做塞孔处理。
F 一般过孔的阻焊开窗设置正反面均为孔径+5mil。测试过孔的阻焊开窗设置正面为孔径+5mil,反面为焊盘直径+8mil。
F 所有布线上不允许开阻焊窗。当有特殊需求,布线上要求露锡时,焊盘与露锡线段必须有绿油桥隔离。
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板名、版本规定:
F PCB上的板名应是符合《PCB投板申请表》要求的一个字符串,其中最后一位的“B”字母属于母板专用。
F 处于开发状态的样板的版本,应对同一板名的不同设计版本在板名后加数字后缀标识为“板名+
F 开发部在开发转中试第一次归档到中试文件中心的PCB文件应有版本号REV.0 ,且开发状态的版本保留,如C804TNT.3 REV.0;以后每归档或修改投试验板一次升一个版本,依次为“REV.A”,“REV.B”,“REV.C” 。(开发版本 号保留)。
F 板名、版本号应优先考虑放在板的右上角,且不能被覆盖,因特殊原因,布置有困难的,允许上下平行移动来布置。
F 对应成品板名不同的板名丝印距离板边要求大于
丝印基本要求:
F 丝印的内容包括“单板的名称”、“单板的版本号”、“元器件的外形框”、“元器件的序号”、“元器件的极性和方向标志”、“成品板流水号框图(BAR CODE )”、“插入单板的名称(对母板)”、“插针的位置序号”、 “安装孔位置代号”、“元器件、连接器第一脚位置代号”、“波峰焊过板方向标志”等。对母板,背面应考虑加上“槽位号”,槽位号与插框结构相对应,以方便配线及维护。
F 所有元器件、安装孔及定位孔都有对应的丝印标号,且位置清楚、明确。
F 定位识别点的位置序号统一用ID**表示。
F 为方便可检验性,丝印字符、极性与方向的丝印标志不能被元器件或拉手条等覆盖。
F 卧装器件在其相应位置要有丝印外形(如卧装功率管、卧装电解电容等)。
F PCB上有极性的元器件和有方向的接插件,其极性和方向均应在丝印上体现出来。
F 丝印字符串的排列应遵循正视时代号的排序从左至右、从下往上的原则。
F 丝印字符的归属应明白无误。
F 对IC、连接器等多引脚元器件在其位置框图外侧按顺序(1,2,3,4,5,……)或每隔五位(5,10,15,20,25,……)递增顺序丝印位置序号。
F 单面器件板的条码丝印以虚线框印在元件面,元件面没有足够位置的可以在焊接面的PCB板装配图上标注条码位置;双面器件板直接用实线印刷在焊接面。条码有58*7与13*9两种,能贴下58*7的就贴58*7条形码标签,不能贴下58*7的,则 贴13*9条形码标签。
F 条码位置距离拉手条侧的板边距离需要大于
F 所有射频单板要求标注“RF”字样。
F 每个网络在焊锡面应该提供一个测试点。
测试点可是Drill hole 和Via hole,应该设计专门的测试点。
Via 做测试点时,必须具有测试点属性,与普通Via分开。 测试点的命名为TVIA24、TVIA16
F 测试点直径d应该满足:d≥36mil/
F 测试点密度最高为每平方英寸30个点(平均数)/每平方厘米4~5个点。
F 测试点直径d应该满足:d≥ 24mil/
F 单板应提供两个或三个非金属化定位孔,d=125±2mil。
F 定位孔应放置于单板对角线的两端,最好为非对称方式,以保证单板只有一个方向导入。
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F
F 标准板(如交换、SDH)的定位孔位置和大小要相同。
1、测试点之间距离
优选: d≥78mil/
接受: 68mil≤d<78mil/
避免: 50mil≤d<68mil/
禁止:D<50mil
1
2、测试点到过孔的间距
优选:d≥20mil/
接受:12mil/
禁止:D<12mil/
3、测试点到元件焊盘间距
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优选:d≥20mil/
接受:12mil/
禁止:d<12mil/
4、测试点到焊锡面元件(如SMD)的距离
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优选:d≥50mil/
接受:25mil/
禁止:d<25mil/
5、测试点到焊锡面走线的间距
优选:d≥20mil/
接受:15mil/
禁止:d<15mil/
6、测试点到PCB板边的间距
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要求:d≥125mil/
为安装密封圈提供足够净空。做密封圈夹具有此要求。
7、测试点到模具孔的间距
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要求:d≥20mil/
8、焊锡面元件高度h
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应该满足H≦150mil/
若超过此值,应把超高元件列表通知测试工程师。
9、 其它
A 不能在焊接面飞线,以免飞线挡住测试点。
B 焊接面的条形码等标签不能挡住测试点。
C 测试点分布最好在拉手条外面,使单板打上拉手条后任可测。
D 单点网络的ICT测试点必须命名为:TP +序号,可以没有丝印。
E 归档文件必须有 PADS: *.ASC,CADENCE: *.VAL。
背板是相对于单板而言,其功能是实现单板间信号的互联,为单板提供电源,提供各种外部连接端口。因此决定了背板上的主要元器件是各种连接器和为了信号传输和阻抗匹配要求而增加的阻容类元件。
对于计算机和通讯类背板,其主要的电装工艺是压接,焊接所占的比例相对较少。近年来随着信号传输速率的不断提高,背板上连接器和匹配阻容器件的密度不断提高,相应的对PCB的制造和组装工艺都提出了更高 的要求。如何保证压接孔的位置和孔径公差已成为PCB制造的难题,相应的smt以其优良、简便的工艺性能在背板焊接工艺上也得到了广泛的应用。
本部分主要针对背板的一些特殊工艺要求作了较详尽的说明,通用设计规则可参考前面单板部分。
单面压接
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单独的单面压接压接技术主要用于转接板、接口板等比较简单、外形较小的电路板的生
产,需要注意的是:①该类板一般没有安装孔,在CAD设计时需要在对角增加两个直径为125mil的非金属化定位孔。② 不允许拼版,在板四角增加R197mil的倒角。③连接器的选择和
布局、外形结构的设计要和母板一同考虑,以保证该类板的顺利插拔和防止倒针。
双面压接
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该工艺主要用于转接板和厚度大于
THT 手工 焊接 F 面单面压接
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主要适用于焊点少于 80个,或宽度大于
THT 手工焊接 F 面单面压接 B 面压装(铆接)护套
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该类工艺在我公司应用最多,对焊接器件的要求与
THT 单面波峰焊 F面单面压接
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主要适用于焊点较多的母板加工,结构和CAD设计时应保证母板的宽度小于
' THT 单面波峰焊 F 面单面压接 B 面压装(铆接)护套
' |
'
该类工艺在公司在公司的应用较多,波峰焊的要求于4.15相同,护套的丝印要求与
' 单面SMT 双面压接
' |
' 该工艺目前应用较少,主要用于板厚:
" 单面SMT 双面压接 压装护套
" |
"
随着电路板密度的不断增高,该类工艺的应用会不断增加,需要注意的是要尽量避免采用双面SMT,需采用时其背面器件的要求与单板相同,即每个焊脚的重量小于
" THT 手工 焊接 双面压接 压装铆接护套
" |
"
在设计条件许可的情况下,母板上器件的布局尽可能做到同类元器件的方位角一致;相同功能的槽位集中在一起布置或对称布置;各槽位连接器的布局具有导向和防插错功能。IC、极性元器件和静电敏感器件不允许布置在母板上。
在正常的情况下,元件的布局必须满足以下准则:
F 母板的尺寸要满足我司现有设备能加工的最大和最小尺寸。
=> 采用手工焊接、压接工艺加工的母板,其外形尺寸应控制在600×
=> 采用波峰焊焊接、压接工艺加工的母板,其外形尺寸须在50×
=> 采用SMT、压接工艺的母板,其外形尺寸须在:50×
F 母板上至少要有一个对边留有足够的传送带位置空间。(波峰焊、smt、自动铆接)通常选择与插框装配的对边。
加工时,一般以较长的对边作为工艺边(即以此边作为传送带的传送边),
在传送带的范围内,不能有器件及焊脚干涉,否则会影响单板的正常传送。
F 过设备加工的母板都要有圆弧角。
由于直角的母板在传送时容易产生卡板,因此在设计单板时,都要对板框进行圆弧角处理。一般标准用户板(11025mil×9188mil)的圆弧角半径为197mil(
F 元件体之间要有一定的安全距离。
所有元件之间必须要有一定的空间距离,才能保证加工的可靠性及维修性。根据目前我司设备的加工精度及可维修能力,要求SMD器件之间的距离不小于
欧式连接器和2mmHM连接器槽位的间距要保证单板插入后两单板器件之间的间距大于
F 母板四周的禁布区应和所用插框的结构相匹配,元器件焊点距离插框边缘的距离大于
F 横向(水平方向槽位)间距D按下面公式优选:
D=n×900mil n为小于2的整数。
即:900,1800,2700……等。
F 纵向间距
A) 对于96PIN或64PIN欧式连接器
上下相邻的两排连接器的相邻插针孔间距为下面优选数据:1775mil,1875mil,……级差为100的整数倍。总的原则如下 : 1)在同一母板上欧式连接器在纵向(垂直方向)排列位置应尽量一致;2)二次电源板所在槽位的欧式连接器一般取间距值1775mil。以此值为基准,其他欧式连接器当取间距值1875mil,1975mil,……时,应该是上排或下排欧式连接器纵向最小移动值为100mil,即一个针距。二次电源板的槽位一般布置在母板的两侧。
b) 对于300PIN欧式连接器(主要针对宽度为21535mil的母板)
上下相邻的两排连接器的相邻插针孔间距为下面优选数据:3625mil。以此值为基准,允许每个300PIN连接器上下移动100mil或100mil的整数倍(即一个针位或一个针位的整数倍)。
禁布区
在母板的正面,欧式连接器周围
焊点较多,需采用波峰焊接的母板,尽量不要把焊接器件布置在欧式连接器的两头及中间槽位区域。
F
F 2mmHM连接器各槽位布局时,应考虑不同槽位的防误插设计、导向和防倒针设计。
= 同一槽位一般应有两个或以上的A或D型自带导向的连接器,一般不允许两个和两个以上的B或E型连接器首尾相接或相连使用。
= 同一槽位不允许将不同排数的连接器首尾相连使用。即不允许将5row的和8row的连接器首尾相连使用。
= 同一槽位应使A、D型的连接器和B、E型的连接器间隔使用。并在槽位的两端采用C、F型连接器。
= 不同槽位间的防误插设计,优选不同的连接器布局来实现,实现有困难可采用连接器防误插销来实现。
= 一般不允许在母板上再设计导向或定位装置,以避免于连接器的导向相互干涉。
F 禁布区
= SMT阻容器件:
= THT阻容器件:
= 连接器、拨码开关:在
F 同轴连接器的设计间距总的原则如下:
a) 压接式插座,应考虑所能设计的模具不应与其他连接器或元器件发生干涉。
b) 保证与这些插座相连的插头能顺利插拔。
F 压接式BNC插座或其它压接插座间距D
D=n×900mil n为整数。
即:900,1800,2700,……等。其最小间距不得小于900mil.在图中一般以右面第一脚(A1)来标注。
对于焊接形式的SMA,SMB等插座的设计间距,插座之间或与其他元器件的设计间距不得小于700mil。
电源插座要尽量布置在印制板的两侧且与机架上汇流条的布置相适应,即电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧(图六)。特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在欧式连接器之间,以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔。对于GSM等无线类产品,其母板上的电源要求因有其特殊性,电源插座可布置在欧式连接器中间。但必须方便插拔,并且要与结构相适应,方便于配线。
电源插座和其它焊接连接器的焊盘设计应符合对THT元器件焊盘设计的一般性要求,且焊盘距最近的连接器边缘距离应不小于300mil。
F 接地连接器插头布置在欧式连接器的中间,其位置距离欧式连接器右边压接孔
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F 接地连接器插头安装孔为金属化孔,孔径2.6~
F 电源连接器插头的安装位置见下图4-2-2
F 电源连接器的安装孔应为3.0~
F 安装孔、定位孔、器件安装孔的孔径尺寸及金属化与否列表说明,在板的具体位置采用易于定中心的标识。
F 安装孔、定位孔、及连接器(插板用包括欧式、
F
所有的母板和转接板不允许拼版。
板名、版本:
F 板名、版本号正反面都应有,正反面都应优先考虑放在板的右上角,且不能被覆盖,因特殊原因,布置有困难的,允许上下平行移动来布置。
F PCB上的板名应是符合《PCB投板申请表》要求的一个字符串,其中最后一位的“B”字母属于母板专用。
正反面标识
F 正反面标识应置于正反面的板名、版本后面或下面,并与其保持
F 以“F”表示PCB板的正面,以“B”表示PCB板的反面。
器件
F 欧式连接器、
F 护套:位置序号与相应的连接器相对应,统一采用JBH***,表示该连接器背面安装护套。护套的丝印应正确反映护套的外形、安装位置和方向。一般情况应使护套上的锁扣位于左手位置。
F 电源连接器D型座、牛头插座、普通插座等连接器标识:位置序号统一采用JP***,丝印图形正确反映连接器的外形、安装位置和方向。
F 阻容器件:电阻位置序号统一采用R***,电容的位置序号统一采用C***表示。
F 接地连接器:采用直径
F 同轴连接器SMB、SMA、BNC插座等:位置序号统一采用J***表示,丝印正确反映器件在板上的外形。
F 网口连接器:位置序号统一采用JW***表示。
槽位标识
F 槽位标识字符一般应与所插入单板的名称一致。
F 槽位标识一般应置于PCB的“B”面,相应槽位连接器的正下方3~5mm处。
安装孔(不包括器件本身的安装孔):
F 每个安装孔都应有独立的位置序号,统一采用M***。
条码区域
F 条码的位置,根据具体插框和机架的结构,以母板装配到机架上后方便条码扫描为原则,可布置PCB的正面或反面。
F 条码框的大小应与条码的大小一致。
F 条码不应覆盖其它器件的丝印或标识。
1、印刷设备参数表
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2、点胶设备参数表
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3、回流设备参数表
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4、波峰焊设备参数表
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接上表
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5、贴片机设备参数表
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以我公司西门子贴片机为例,吸嘴的形状如图所示:
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图中所示为吸嘴实物形状及外形轮廓剖面。
根据吸嘴形状,分别有长边与短边对应片式器件的长短边。因此器件的长边最小距离和短边最小距离是不一样的。
不同型号的吸嘴对不同高度元器件距离的影响,如图:
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为防止吸嘴碰撞周边的贴片元件,根据选用的吸嘴型号的不同,对元器件的最小距离要求不同。同一吸嘴在贴片时,对不同高度的元器件的最小距离也不相同。
西门子吸嘴型号对应常用片式元件表:
吸嘴型号 | 对应片式元件 |
725 | 402 |
701 | 0603/0805 |
704 | 0805/1206 |
705 | 钽电容 |
不同型号对应不同元器件的最小距离见下图所示:(分长边距离与短边距离)
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