研发工艺设计规范

研发工艺设计规范1.范围和简介1.1范围本规范规定了研发设计中的相关工艺参数。本规范适用于研发工艺设计1.2简介本规范从PCB外形，材料叠层，基准点，器件布局，走线，孔，阻焊，表面处理方式，丝印设计等多方面，从DFM角度定义了PCB的相关工艺设计参数。2.引用规范性文件下面是引用到的企业标准，以行业发布的最新标准为有效版本。序号编号名称1IPC-A-610D电子产品组装工艺标准2IPC-A-600G印制板的验收条件3IEC60194印刷板设计，制造与组装术语与定义4IPC-SM-782SurfaceMountDesignandLandPatternStandard5IPC-7095ADesignandAssemblyProcessImplementationforBGAs6SMEMA3.1FiducialDesignStandard3术语和定义细间距器件：pitch≤0.65mm异型引脚器件以及pitch≤0.8mm的面阵列器件。Standoff：器件安装在PCB板上后，本体底部与PCB表面的距离。PCB表面处理方式缩写：热风整平（HASL喷锡板）：HotAirSolderLeveling化学镍金（ENIG）：ElectrolessNickelandImmersionGold有机可焊性保护涂层（OSP）：OrganicSolderabilityPreservatives说明：本规范没有定义的术语和定义请参考《印刷板设计，制造与组装术语与定义》（IEC60194）4.拼板和辅助边连接设计4.1V-CUT连接[1]当板与板之间为直线连接，边缘平整且不影响器件安装的PCB可用此种连接。V-CUT为直通型，不能在中间转弯。[2]V-CUT设计要求的PCB推荐的板厚≤3.0mm。[3]对于需要机器自动分板的PCB，V-CUT线两面（TOP和BOTTOM面）要求各保留不小于1mm的器件禁布区，以避免在自动分板时损坏器件。图1：V-CUT自动分板PCB禁布要求同时还需要考虑自动分板机刀片的结构，如图2所示。在离板边禁布区5mm的范围内，不允许布局器件高度高于25mm的器件。采用V-CUT设计时以上两条需要综合考虑，以条件苛刻者为准。保证在V-CUT的过程中不会损伤到元器件，且分板自如。此时需考虑到V-CUT的边缘到线路（或PAD）边缘的安全距离“S”，以防止线路损伤或铜，一般要求S≥0.3mm。如图4所示。4.2邮票孔连接[4]推荐铣槽的宽度为2mm。铣槽常用于单元板之间需留有一定距离的情况，一般与V-CUT和邮票孔配合使用。[5]邮票孔的设计：孔间距为1.5mm，两组邮票孔之间推荐距离为50mm。见图54.3拼版方式推荐使用的拼版方式有三种：同方向拼版，中心对称拼版，镜像对称拼版。[6]当PCB的单元板尺寸80mm*80mm时，推荐做拼版；[7]设计者在设计PCB板材时需要考虑到板材的利用率，这是影响PCB成本的重要因素之一。说明：对于一些不规则的PCB（如L型PCB），采用合适的拼版方式可提高板材利用率，降低成本。图6[8]若PCB要经过回流焊和波峰焊工艺，且单元板板宽尺寸60.0mm，在垂直传送边的方向上拼版数量不应超过2。[9]如果单元板尺寸很小时，在垂直传送边的方向拼版数量可以超过3，但垂直于单板传送方向的总宽度不能超过150.0mm，且需要在生产时增加辅助工装夹具以防止单板变形。[10]同方向拼版规则单元板采用V-CUT拼版，如满足4.1的禁布要求，则允许拼版不加辅助边不规则单元板当PCB单元板的外形不规则或有器件超过板边时，可采用铣槽加V-CUT的方式。[11]中心对称拼版中心对称拼版适用于两块形状较不规则的PCB，将不规则形状的一边相对放置中间，使拼版后形状变为规则。不规则形状的PCB对称，中间必须开铣槽才能分离两个单元板如果拼版产生较大的变形时，可以考虑在拼版间加辅助块（用邮票孔连接）有金手指的插卡板，需将其对拼，将其金手指朝外，以方便镀金。[12]镜像对称拼版使用条件：单元板正反面SMD都满足背面过回流焊焊接要求时，可采用镜像对称拼版。操作注意事项：镜像对称拼版需满足PCB光绘的正负片对称分布。以4层板为例：若其中第2层为电源/地的负片，则与其对称的第3层也必须为负片，否则不能采用镜像对称拼版。图11：镜像对称拼版示意图采用镜像对称拼版后，辅助边的Fiducialmark必须满足翻转后重合的要求。具体的位置要求请参见下面的拼版的基准点设计。4.4辅助边与PCB的连接方法[13]一般原则器件布局不能满足传送边宽度要求（板边5mm禁布区）时，应采用加辅助边的方法。PCB板边有缺角或不规则的形状时，且不能满足PCB外形要求时，应加辅助块补齐，时期规则，方便组装。图12：补规则外形PCB补齐示意图[14]板边和板内空缺处理当板边有缺口，或板内有大于35mm*35mm的空缺时，建议在缺口增加辅助块，以便SMT和波峰焊设备加工。辅助块与PCB的连接一般采用铣槽＋邮票孔的方式。图13：PCB外形空缺处理示意图5.器件布局要求5.1器件布局通用要求[15]有极性或方向的THD器件在布局上要求方向一致，并尽量做到排列整齐。对SMD器件，不能满足方向一致时，应尽量满足在X、Y方向上保持一致，如钽电容。[16]器件如果需要点胶，需要在点胶处留出至少3mm的空间。[17]需安装散热器的SMD应注意散热器的安装位置，布局时要求有足够大的空间，确保不与其它器件相碰。确保最小0.5mm的距离满足安装空间要求。说明：1、热敏器件（如电阻电容器、晶振等）应尽量远离高热器件。2、热敏器件应尽量放置在上风口，高器件放置在低矮元件后面，并且沿风阻最小的方向排布放置风道受阻。图14：热敏器件的放置[18]器件之间的距离满足操作空间的要求（如：插拔卡）。图15：插拔器件需要考虑操作空间[19]不同属性的金属件或金属壳体的器件不能相碰。确保最小1.0mm的距离满足安装要求。5.2回流焊5.2.1SMD器件的通用要求[20]细间距器件推荐布置在PCB同一面，并且将较重的器件（如电感，等）器件布局在Top面。防止掉件。[21]有极性的贴片尽量同方向布置，防止较高器件布置在较低器件旁时影响焊点的检测，一般要求视角45度。如图所示图16：焊点目视检查示意图[22]CSP、BGA等面阵列器件周围需留有2mm禁布区，最佳为5mm禁布区。[23]一般情况面阵列器件布容许放在背面；当背面有阵列器件时，不能在正面面阵列器件8mm禁布区的投影范围内。如图所示；图17：面阵列器件的禁布要求5.2.1SMD器件布局要求[24]所有SMD的单边尺寸小于50mm，如超出此范围，应加以确认。[25]不推荐两个表面贴装的异型引脚器件重叠，作为兼容设计。以SOP封装器件为例，如图所示。图18：两个SOP封装器件兼容的示意图[26]对于两个片式元件的兼容替代。要求两个器件封装一致。如图：图19：片式器件兼容示意图[27]在确认SMD焊盘以及其上印刷的锡膏不会对THD焊接产生影响的情况下，允许THD与SMD重叠设计。如图。图20：贴片与插件器件兼容设计示意图[28]贴片器件之间的距离要求同种器件：≥0.3mm异种器件：≥0.13×h+0.3mm（h为周围近邻元件最大高度差）图21：器件布局的距离要求示意图[29]回流工艺的SMT器件距离列表：说明：距离值以焊盘和器件体两者中的较大者为测量体。表中括号内的数据为考虑可维修性的设计下限。[30]细间距器件与传送边所在的板边距离要求大于10mm，以免影响印刷质量。建议：建议条码框与表面贴装器件的距离需要满足如下需求。以免影响印锡质量。见表2表2条码与各封装类型器件距离要求表元件种类Pitch小于1.27mm翼形引脚器件（如SOP、QFP等）、面阵列器件0603以上Chip元件及其它封装元件条码距器件最小距离10mm5mm图22：BARCODE与各类器件的布局要求5.2.2通孔回流焊器件布局要求[31]对于非传输边大于300mm的PCB，较重的器件尽量不要布局要在PCB的中间。以减轻由插装器件的重量在焊接过程中对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。[32]为方便插装。器件推荐布置在靠近插装操作侧的位置。[33]通孔回流焊器件本体间距离10mm。[34]通孔回流焊器件焊盘边缘与传送边的距离≥10mm，与非传送边距离≥5mm。5.3波峰焊5.3.1波峰焊SMD器件布局要求[35]适合波峰焊接的SMD大于等于0603封装，且Standoff值小于0.15的片式阻容器件和片式非露线圈片式电感。PITCH≥1.27mm，且Standoff值小于0.15mm的SOP器件。PITCH≥1.27mm，引脚焊盘为外露可见的SOT器件。注：所有过波峰焊的全端子引脚SMD高度要求≤2.0mm；其余SMD器件高度要求≤4.0mm。[36]SOP器件轴向需与过波峰方向一致。SOP器件在过波峰焊尾端需增加一对偷锡焊盘。如图23所示图23：偷锡焊盘位置要求[37]SOT-23封装的器件过波峰焊方向按下图所以定义。图24：SOT器件波峰焊布局要求[38]器件间距一般原则：考虑波峰焊接的阴影效应，器件本体间距和焊盘间距需保持一定的距离。相同类型器件距离图25：相同类型器件布局表3：相同类型器件布局要求数值表不同类型器件距离：焊盘边缘距离≥1.0mm。器件本体距离参见图26、表4的要求。图26：不同类型器件布局图表4：不同类型器件布局要求数值表5.3.2THD器件通用布局要求[39]除结构有特殊要求之外，THD器件都必须放置在正面。[40]相邻元件本体之间的距离，见图27。图27：元件本体之间的距离[41]满足手工焊接和维修的操作空间要求，见图28图28：烙铁操作空间5.3.3THD器件波峰焊通用要求[42]优选pitch≥2.0mm，焊盘边缘间距≥1.0mm的器件。在器件本体不相互干涉的前提下，相邻器件焊盘边缘间距满足图29要求：图29：最小焊盘边缘距离[43]THD每排引脚数较多时，以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件。当布局上有特殊要求，焊盘排列方向与进板方向垂直时，应在焊盘设计上采取适当措施扩大工艺窗口，如椭圆焊盘的应用。THD当相邻焊盘边缘间距为0.6mm-1.0mm时，推荐采用椭圆形焊盘或加偷锡焊盘。图30：焊盘排列方向(相对于进板方向)6.孔设设计6.1过孔6.1.1孔间距图31：孔距离要求[44]孔与孔盘之间的间距要求：B≥5mil；[45]孔盘到铜箔的最小距离要求：B1&B2≥5mil；[46]金属化孔（PTH）到板边（Holetooutline）最小间距保证焊盘距离板边的距离：B3≥20mil。[47]非金属化孔（NPTH）孔壁到板边的最小距离推荐D≥40mil。6.1.2过孔禁布区[48]过孔不能位于焊盘上。[49]器件金属外壳与PCB接触区域向外延伸1.5mm区域内不能有过孔。6.2安装定位孔6.2.1孔类型选择表5安装定位孔优选类型图32：孔类型6.2.2禁布区要求7阻焊设计7.1导线的阻焊设计[50]走线一般要求覆盖阻焊。有特殊要求的PCB可以根据需要使走线裸铜。7.2孔的阻焊设计7.2.1过孔[51]过孔的阻焊开窗设置正反面均为孔径＋5mil。如图33所示图33：过孔的阻焊开窗示意图7.2.2孔安装[52]金属化安装孔正反面禁布区内应作阻焊开窗。图34：金属化安装孔的阻焊开窗示意图[53]有安装铜箔的非金属化安装孔的阻焊开窗大小应该与螺钉的安装禁布区大小一致。图35：非金属化安装孔阻焊设计[54]过波峰焊类型的安装孔（微带焊盘孔）阻焊开窗推荐为：图36：微带焊盘孔的阻焊开窗7.2.3定位孔[55]非金属化定位孔正反面阻焊开窗比直径大10mil。图37：非金属化定位孔阻焊开窗示意图7.2.4过孔塞孔设计[56]需要塞孔的孔在正反面阻焊都不开窗。[57]需要过波峰焊的PCB，或者Pitch＜1.0mm的BGA/CSP，其BGA过孔都采用阻焊塞孔的方法。[58]如果要在BGA下加ICT测试点，推荐用狗骨头形