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SMT钢网的设计原则


SMT印制电路板的 印制电路板的 可制造性设计及钢网制作原则

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印制电路板(以下简称PCB)设计是表面组装技术 印制电路板(以下简称 )

的重要组成之一。 的重要组成之一。PCB设计质量是衡量表面组装技术水平 设计质量是衡量表面组装技术水平 的一个重要标志,是保证表面组装质量的首要条件之一。 的一个重要标志,是保证表面组装质量的首要条件之一。 PCB设计包含的内容: 设计包含的内容: 设计包含的内容 —基板材料选择 基板材料选择 —元器件选择 元器件选择 PCB设计 设计——可制造(工艺)性设计 可制造( 设计 可制造 工艺) —可靠性设计 可靠性设计 —降低生产成本 降低生产成本 —布线 布线 —焊盘 焊盘 —导线、通孔 导线、 导线 —焊盘与导线的连接 焊盘与导线的连接 —阻焊 阻焊 —散热、电磁干扰等 散热、 散热

—印制板电路设计 印制板电路设计——————测试点 印制板电路设计 测试点

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可制造性设计DFM( Manufacture) 可制造性设计DFM(Design For Manufacture) DFM 是保证PCB设计质量的最有效的方法。DFM就是从产 是保证PCB设计质量的最有效的方法。DFM就是从产 PCB设计质量的最有效的方法 品开发设计时起,就考虑到可制造性和可测试性, 品开发设计时起,就考虑到可制造性和可测试性, 使设计和制造之间紧密联系, 使设计和制造之间紧密联系,实现从设计到制造一 次成功的目的。 次成功的目的。

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DFM具有缩短开发周期、降低成本、 DFM具有缩短开发周期、降低成本、提高产品质 具有缩短开发周期 量等优点,是企业产品取得成功的途径。 量等优点,是企业产品取得成功的途径。

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HP公司DFM统计调查表明: HP公司DFM统计调查表明:产品总成本 公司DFM统计调查表明 60%取决于产品的最初设计,75% 60%取决于产品的最初设计,75%的制造成 取决于产品的最初设计 本取决于设计说明和设计规范,70-80%的 本取决于设计说明和设计规范,70-80% 生产缺陷是由于设计原因造成的。 生产缺陷是由于设计原因造成的。

? 新产品研发过程
方案设计 → 样机制作 → 产品验证 ? → 小批试生产 → 首批投料 → 正式投产

传统的设计方法与现代设计方法比较
? 传统的设计方法

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串行设计

重新设计 1#

重新设计 n#

生产

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现代设计方法
并行设计CE 并行设计 及DFM 重新设计 1# 生产

SMT工艺与传统插装工艺有很大区别, SMT工艺与传统插装工艺有很大区别,对PCB 工艺与传统插装工艺有很大区别 设计有专门要求。除了满足电性能、机械结构、 设计有专门要求。除了满足电性能、机械结构、 等常规要求外,还要满足SMT自动印刷、自动贴装、 SMT自动印刷 等常规要求外,还要满足SMT自动印刷、自动贴装、 自动焊接、自动检测要求。 自动焊接、自动检测要求。特别要满足再流焊工 艺的再流动和自定位效应的工艺特点要求。 艺的再流动和自定位效应的工艺特点要求。 ? SMT具有全自动、高速度、高效益的特点, SMT具有全自动、高速度、高效益的特点,不 具有全自动 同厂家的生产设备对PCB的形状、尺寸、夹持边、 同厂家的生产设备对PCB的形状、尺寸、夹持边、 PCB的形状 定位孔、基准标志图形的设置等有不同的规定。 定位孔、基准标志图形的设置等有不同的规定。

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不正确的设计不仅会导致组装质量下降, 不正确的设计不仅会导致组装质量下降,还会造成贴 装困难、频繁停机,影响自动化生产设备正常运行, 装困难、频繁停机,影响自动化生产设备正常运行,影响 贴装效率,增加返修率,直接影响产品质量、 贴装效率,增加返修率,直接影响产品质量、产量和加工 成本,严重时还会造成印制电路板报废等质量事故。 成本,严重时还会造成印制电路板报废等质量事故。

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又由于PCB设计的质量问题在生产工艺中是很难甚至 又由于PCB设计的质量问题在生产工艺中是很难甚至 PCB 无法解决的,如果疏忽了对设计质量的控制, 无法解决的,如果疏忽了对设计质量的控制,在批生产中 将会带来很多麻烦,会造成元器件、材料、工时的浪费, 将会带来很多麻烦,会造成元器件、材料、工时的浪费, 甚至会造成重大损失。 甚至会造成重大损失。

内容
? 一 不良设计在SMT生产制造中的危害 不良设计在SMT SMT生产制造中的危害 ? 二 目前国内SMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施 目前国内SMT SMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施 ? 三. SMT工艺对 工艺对PCB设计的要求 工艺对 设计的要求 ? 四. SMT设备对 设备对PCB设计的要求 设备对 设计的要求 ? 五. 提高PCB设计质量的措施 提高PCB PCB设计质量的措施 ? 六. SMT印制板可制造性设计(工艺性)审核 印制板可制造性设计( 印制板可制造性设计 工艺性)

不良设计在SMT SMT生产制造中的危害 一 不良设计在SMT生产制造中的危害
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造成大量焊接缺陷。 1. 造成大量焊接缺陷。 增加修板和返修工作量,浪费工时,延误工期。 2. 增加修板和返修工作量,浪费工时,延误工期。 增加工艺流程,浪费材料、浪费能源。 3. 增加工艺流程,浪费材料、浪费能源。 返修可能会损坏元器件和印制板。 4. 返修可能会损坏元器件和印制板。 5. 返修后影响产品的可靠性 造成可制造性差,增加工艺难度,影响设备利用率, 6. 造成可制造性差,增加工艺难度,影响设备利用率, 降低生产效率。 降低生产效率。 7 . 最严重时由于无法实施生产需要重新设计, 导致整 最严重时由于无法实施生产需要重新设计 , 个产品的实际开发时间延长,失去市场竞争的机会。 个产品的实际开发时间延长,失去市场竞争的机会。

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目前国内SMT SMT印制电路板设计中的常见问题 二 目前国内SMT印制电路板设计中的常见问题 及解决措施

PCB设计中的常见问题 举例) 设计中的常见问题( 1. PCB设计中的常见问题(举例)
? (1) 焊盘结构尺寸不正确 ? 以Chip元件为例: Chip元件为例: 元件为例

? a 当焊盘间距G过大或过小时,再流焊时由于元件焊端不能与 当焊盘间距G过大或过小时, 焊盘搭接交叠,会产生吊桥、移位。 焊盘搭接交叠,会产生吊桥、移位。

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焊盘间距G 焊盘间距G过大或过小

? b 当焊盘尺寸大小不对称,或两个元件的端头设计在同一个 当焊盘尺寸大小不对称, 焊盘上时,由于表面张力不对称,也会产生吊桥、移位。 焊盘上时,由于表面张力不对称,也会产生吊桥、移位。

? (2) 通孔设计不正确 ? 导通孔设计在焊盘上,焊料会从导通孔中流出, 导通孔设计在焊盘上 , 焊料会从导通孔中流出 , 会造 成焊膏量不足。 成焊膏量不足。

? ? 不正确 正确

印制导线

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导通孔示意图

? (3) 阻焊和丝网不规范 ? 阻焊和丝网加工在焊盘上,其原因:一是设计;二是PCB 阻焊和丝网加工在焊盘上,其原因:一是设计;二是PCB 制造加工精度差造成的。其结果造成虚焊或电气断路。 制造加工精度差造成的。其结果造成虚焊或电气断路。

? (4) 元器件布局不合理 ? 没有按照再流焊要求设计,再流焊时造成温度不均匀。 a 没有按照再流焊要求设计,再流焊时造成温度不均匀。

? b 没有按照波峰焊要求设计,波峰焊时造成阴影效应 没有按照波峰焊要求设计,波峰焊时造成阴影效应。

? (5) 基准标志(Mark)、PCB外形和尺寸、PCB定位孔和夹持边的设 基准标志(Mark) PCB外形和尺寸 PCB定位孔和夹持边的设 (Mark)、 外形和尺寸、 置不正确 ? 基准标志(Mark)做在大地的网格上, Mark图形周围有阻焊 (Mark)做在大地的网格上 a 基准标志(Mark)做在大地的网格上,或Mark图形周围有阻焊 膜,由于图象不一致与反光造成不认Mark、频繁停机。 由于图象不一致与反光造成不认Mark、频繁停机。 Mark ? 导轨传输时,由于PCB外形异形、PCB尺寸过大 过小、 PCB外形异形 尺寸过大、 b 导轨传输时,由于PCB外形异形、PCB尺寸过大、过小、或由 于PCB定位孔不标准,造成无法上板,无法实施机器贴片操作。 PCB定位孔不标准,造成无法上板,无法实施机器贴片操作。 定位孔不标准 ? ? 在定位孔和夹持边附近布放了元器件,只能采用人工补贴。 c 在定位孔和夹持边附近布放了元器件,只能采用人工补贴。 拼板槽和缺口附近的元器件布放不正确, d 拼板槽和缺口附近的元器件布放不正确,裁板时造成损坏元 器件。 器件。

? (6) PCB材料选择、PCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适 PCB材料选择 PCB厚度与长度 材料选择、 厚度与长度、 ? 由于PCB材料选择不合适,在贴片前就已经变形, PCB材料选择不合适 a 由于PCB材料选择不合适,在贴片前就已经变形,造 成贴装精度下降。 成贴装精度下降。 ? PCB厚度与长度 厚度与长度、 b PCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适造成贴装及再流 焊时变形, 容易造成焊接缺陷, 还容易损坏元器件。 焊时变形 , 容易造成焊接缺陷 , 还容易损坏元器件 。 特别是 焊接BGA时容易造成虚焊。 焊接BGA时容易造成虚焊。 BGA时容易造成虚焊

? ? 虚焊

? (7) BGA的常见设计问题 BGA的常见设计问题
? ? ? ? 焊盘尺寸不规范,过大或过小。 a 焊盘尺寸不规范,过大或过小。 通孔设计在焊盘上,通孔没有做埋孔处理 b 通孔设计在焊盘上,通孔没有做埋孔处理 c 焊盘与导线的连接不规范 没有设计阻焊或阻焊不规范。 d 没有设计阻焊或阻焊不规范。

? (8) 元器件和元器件的包装选择不合适 ? 由于没有按照贴装机供料器配置选购元器件和元器件的 由于没有按照贴装机供料器配置选购元器件 和元器件的 包装,造成无法用贴装机贴装。 包装,造成无法用贴装机贴装。 ? (9)齐套备料时把编带剪断。 (9)齐套备料时把编带剪断 齐套备料时把编带剪断。 ? (10)PCB外形不规则、PCB尺寸太小、没有加工拼板造成不 外形不规则、 尺寸太小、 外形不规则 尺寸太小 能上机器贴装……等等。 等等。 能上机器贴装 等等

2.消除不良设计,实现DFM的措施 消除不良设计,实现 的措施
? (1) 首先管理层要重视 首先管理层要重视DFM,编制本企业的 企业的DFM规范文件。 规范文件。 ,编制本企业的 规范文件 ? (2) 制订审核、修改和实施的具体规定,建立DFM的审核制度。 制订审核、修改和实施的具体规定,建立 的审核制度。 的审核制度 ? (3)设计人员要熟悉DFM设计规范,并按设计规范进行新产品设计。 设计规范, 设计人员要熟悉 设计规范 并按设计规范进行新产品设计。 ? (4) 外 协加 工 时 , 在 新 产 品设 计 前 就 要 与 SMT 加 工 厂 建 立联 系 , 协加 就要 SMT加工厂应将本企业的 设计规范交给客户 SMT加工 SMT加工厂应将本企业的DFM设计规范交给客户 。 必须按照 SMT加工 加工厂应将本企业的 设计规范交给客户。必须按照SMT 厂的DFM设计规范进行设计。 以提高 从设计到制造一次成功率, 减 设计规范进行设计。以提高从设计到制造一次成功率 从设计到制造一次成功率, 厂的 设计规范进行设计 少工程变更次数。 少工程变更次数。 ? (5) 工艺员应及时将制造过程中的问题反馈给设计人员 , 不断改进 工艺员应及时将制造过程中的问题反馈给设计人员, 和完善产品的DFM设计。 设计。 和完善产品的 设计

? 1. 印制板的组装形式及工艺流程设计
? 1.1 印制板的组装形式

? 1.2 工艺流程设计 ? 1.2.1 纯表面组装工艺流程 ? (1) 单面表面组装工艺流程 ? 施加焊膏 贴装元器件 再流焊。

? (2) 双面表面组装工艺流程 ? A面施加焊膏 ? 翻转PCB 贴装元器件 再流焊。 贴装元器件 再流焊

? B面施加焊膏

? 1.2.2 表面贴装和插装混装工艺流程 ? (1) 单面混装(SMD和THC都在同一面) 单面混装(SMD和THC都在同一面 都在同一面) ? A面施加焊膏 ? 贴装SMD 贴装SMD A面插装THC 面插装THC 再流焊 B面波峰焊。 面波峰焊。

? (2) 单面混装(SMD和THC分别在PCB的两面) 单面混装(SMD和THC分别在PCB的两面 分别在PCB的两面) ? B面施加贴装胶 ? 翻转PCB 翻转PCB B面波峰焊。 面波峰焊。 B面贴装再波峰焊 贴装SMD 贴装SMD 胶固化

? A面插装THC 面插装THC

或:A面插装THC(机器) 面插装THC(机器) THC

? (3) 双面混装(THC在A面,A、B两面都有SMD) 双面混装(THC在 两面都有SMD SMD) ? A面施加焊膏 ? 翻转PCB 翻转PCB 贴装SMD 贴装SMD 胶固化 贴装SMD 贴装SMD 再流焊

? B面施加贴装胶 ? 翻转PCB 翻转PCB

? A面插装THC 面插装THC ? (应用最多) 应用最多)

B面波峰焊。 面波峰焊。

? (4) 双面混装(A、B两面都有SMD和THC) 双面混装( 两面都有SMD THC) SMD和

? A面施加焊膏 ? 翻转PCB 翻转PCB

贴装SMD 贴装SMD

再流焊

? B面施加贴装胶 ? 翻转PCB 翻转PCB

贴装SMD 贴装SMD

胶固化

? A面插装THC 面插装THC

B面波峰焊

B面插装件后附。 面插装件后附。

1.3 选择表面贴装工艺流程应考虑的因素 尽量采用再流焊方式,再流焊比波峰焊具有以下优越性; 1.3.1 尽量采用再流焊方式,再流焊比波峰焊具有以下优越性; ? (1)元器件受到的热冲击小。 元器件受到的热冲击小。 ? (2)能控制焊料量,焊接缺陷少,焊接质量好,可靠性高; 能控制焊料量,焊接缺陷少,焊接质量好,可靠性高; ? (3)焊料中一般不会混入不纯物,能正确地保证焊料的组分; 焊料中一般不会混入不纯物,能正确地保证焊料的组分; ? 有自定位效应(self alignment) 有自定位效应( alignment) ? (4)可在同一基板上,采用不同焊接工艺进行焊接; 可在同一基板上,采用不同焊接工艺进行焊接; ? (5)工艺简单,修板量极小。从而节省了人力、电力、材料。 工艺简单,修板量极小。从而节省了人力、电力、材料。

? 1.3.2 一般密度的混合组装时 ? ? ? 尽量选择插装元件、贴片元件在同一面。 尽量选择插装元件、贴片元件在同一面。 当SMD和THC在PCB的同一面时,采用A面印刷焊膏、再流焊, SMD和THC在PCB的同一面时,采用A面印刷焊膏、再流焊, 的同一面时 B面波峰焊工艺;(必须双面板) 面波峰焊工艺;(必须双面板) ;(必须双面板 PCB的 面时,采用B面点胶、 当THC在PCB的A面、SMD 在PCB的B面时,采用B面点胶、波峰 THC在PCB的 焊工艺。(单面板) 焊工艺。(单面板) 。(单面板

? 1.3.3 高密度混合组装时 ? ? 高密度时,尽量选择表贴元件; a) 高密度时,尽量选择表贴元件; 将阻、 感元件、晶体管等小元件放在B IC和体积大 和体积大、 b) 将阻、容、感元件、晶体管等小元件放在B面,IC和体积大、 重的、高的元件(如铝电解电容)放在A 实在排不开时, 重的、高的元件(如铝电解电容)放在A面,实在排不开时,B面 尽量放小的IC 尽量放小的IC ; BGA设计时 尽量将BGA放在A 设计时, BGA放在 两面安排BGA BGA元件会增加工 c) BGA设计时,尽量将BGA放在A面,两面安排BGA元件会增加工 艺难度。 艺难度。 d) 当没有THC或只有及少量THC时,可采用双面印刷焊膏、再流 当没有THC或只有及少量THC时 可采用双面印刷焊膏、 THC或只有及少量THC 焊工艺,及少量THC采用后附的方法; THC采用后附的方法 焊工艺,及少量THC采用后附的方法; 面有较多THC THC时 采用A面印刷焊膏、再流焊, 面点胶、 e) 当A面有较多THC时,采用A面印刷焊膏、再流焊,B面点胶、 波峰焊工艺。 波峰焊工艺。 尽量不要在双面安排THC 必须安排在B面的发光二极管、 THC。 f) 尽量不要在双面安排THC。必须安排在B面的发光二极管、连 接器、开关、微调元器件等THC采用后附的方法。 THC采用后附的方法 接器、开关、微调元器件等THC采用后附的方法。

? ? ? ?

? 注意: 注意: ? 在印制板的同一面,禁止采用先再流焊SMD,后对THC 在印制板的同一面,禁止采用先再流焊SMD,后对THC SMD 进行波峰焊的工艺流程。 进行波峰焊的工艺流程。

2.选择PCB材料 选择PCB材料 PCB
? a)应适当选择Tg较高的基材 应适当选择T 较高的基材 较高的基材——玻璃化 应适当选择 玻璃化 转变温度T 是聚合物特有的性能 是聚合物特有的性能, 转变温度Tg是聚合物特有的性能,是决 定材料性能的临界温度, 定材料性能的临界温度,是选择基板的 一个关键参数。环氧树脂的 在 一个关键参数。环氧树脂的Tg在125~140 ℃左右,再流焊温度在220℃左右,远远 左右,再流焊温度在 ℃左右, 高于PCB基板的Tg,高温容易造成 基板的T ,高温容易造成PCB 高于 基板的 的热变形,严重时会损坏元件。 的热变形,严重时会损坏元件。 ? Tg应高于电路工作温度 应高于电路工作温度

? b) 要求CTE低——由于 、Y和厚度方向的热膨胀系数不一致, 要求 低 由于X、 和厚度方向的热膨胀系数不一致, 由于 和厚度方向的热膨胀系数不一致 容易造成PCB变形,严重时会造成金属化孔断裂和损坏元件。 变形,严重时会造成金属化孔断裂和损坏元件。 容易造成 变形

? c) 要求耐热性高 要求耐热性高——一般要求 一般要求PCB能有 ℃/50S的耐热性。 能有250℃ 的耐热性。 一般要求 能有 的耐热性

? d)要求平整度好 )

. e) 电气性能要求
? ——高频电路时要求选择介电常数高、介质损耗小的材料。 高频电路时要求选择介电常数高、介质损耗小的材料。 高频电路时要求选择介电常数高 ——绝缘电阻,耐电压强度, 抗电弧性能都要满足产品要求。 绝缘电阻,耐电压强度, 抗电弧性能都要满足产品要求。 绝缘电阻

3.选择元器件

? 3.1 元器件选用标准 ? a 元器件的外形适合自动化表面贴装,元件的上表面应易于使用真 元器件的外形适合自动化表面贴装, 空吸嘴吸取,下表面具有使用胶粘剂的能力; 空吸嘴吸取,下表面具有使用胶粘剂的能力; ? b 尺寸、形状标准化、并具有良好的尺寸精度和互换性 ; 尺寸、形状标准化、 ? c 包装形式适合贴装机自动贴装要求; 包装形式适合贴装机自动贴装要求; ? d 具有一定的机械强度,能承受贴装机的贴装应力和基板的弯折应 具有一定的机械强度, 力;

? e 元器件的焊端或引脚的可焊性要符合要求; 元器件的焊端或引脚的可焊性要符合要求; ? 235℃±5℃ , 2±0.2s 或 230℃±5℃ , 3±0.5s , 焊端 90% 沾锡 。 ℃ 焊端90 沾锡。 90% ℃ . s ℃ ℃ ± .

? f 符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接要求; 符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接要求; ? ? 再流焊: ℃ 再流焊:235℃±5℃,2±0.2s。 ℃ . s 波峰焊:260℃±5℃,5±0.5s。 波峰焊: ℃ ℃ . s

? g 可承受有机溶剂的洗涤; 可承受有机溶剂的洗涤;

选择元器件要根据具体产品电路要求以及PCB尺寸、组装密度、 尺寸、 3.3 选择元器件要根据具体产品电路要求以及 尺寸 组装密度、 组装形式、产品的档次和投入的成本进行选择。 组装形式、产品的档次和投入的成本进行选择。 a) SMC的选择 ) 的选择 注意尺寸大小和尺寸精度,并考虑满足贴片机功能。 注意尺寸大小和尺寸精度,并考虑满足贴片机功能。 钽和铝电解电容器主要用于电容量大的场合 薄膜电容器用于耐热要求高的场合 云母电容器用于Q值高的移动通信领域 云母电容器用于 值高的移动通信领域 波峰焊工艺必须选择三层金属电极焊端结构片式元件

b) SMD的选择 的选择 ? 小外形封装晶体管: 小外形封装晶体管: SOT23是最常用的三极管封装, 是最常用的三极管封装, 是最常用的三极管封装 SOT143用于射频 用于射频 ? SOP 、 SOJ:是DIP的缩小型,与DIP功能相似 的缩小型, : 的缩小型 功能相似 ? QFP:占有面积大,引脚易变形,易失去共面性;引脚 的柔性 :占有面积大,引脚易变形,易失去共面性; 又能帮助释放应力,改善焊点的可靠性。 又能帮助释放应力,改善焊点的可靠性。QFP引腿最小间距为 引腿最小间距为 0.3mm,目前 0.5mm间距已普遍应用,0.3mm、 0.4mm的QFP逐 间距已普遍应用, , 间距已普遍应用 、 的 逐 渐被BGA替代。选择时注意贴片机精度是否 满足要求。 替代。 满足要求。 渐被 替代 ? PLCC:占有面积小,引脚不易变形,但检测不方便。 :占有面积小,引脚不易变形,但检测不方便。 ? LCCC:价格昂贵,主要用于高可靠性的军用组件中, :价格昂贵,主要用于高可靠性的军用组件中, 而且必须考虑器件与电路板之间的CET问题 问题 而且必须考虑器件与电路板之间的 ? BGA 、CSP:适用于 高的电路中。 高的电路中。 :适用于I/O高的电路中

c) 片式机电元件:用于高密度、要求体积小、重量轻的电子 片式机电元件:用于高密度、要求体积小、 产品。 产品。对于重量和体积大的电子产品应选用有引脚的机电 元件。 元件。


d) THC(插装元器件) (插装元器件) ?大功率器件、机电元件和特殊器件的片式化尚不成熟, 大功率器件、机电元件和特殊器件的片式化尚不成熟, 大功率器件 还得采用插装元器件 ?从价格上考虑,选择THC比SMD较便宜。 从价格上考虑,选择 较便宜。 从价格上考虑 比 较便宜

4. SMC/SMD(贴装元器件)焊盘设计 ? SMC/SMD(贴装元器件)

PCB焊盘结构设计要满足再流焊工艺特点 PCB焊盘结构设计要满足再流焊工艺特点 再流动” “再流动”与自定位效应
? ? 从再流焊与波峰焊工艺最大的差异是: 从再流焊与波峰焊工艺最大的差异是: 波峰焊工艺是通过贴片胶粘接或印制板的插装孔事先将贴装元 器件及插装元器件固定在印制板的相应位置上,焊接时不会产生位 器件及插装元器件固定在印制板的相应位置上 , 置移动。 置移动。 ? 而再流焊工艺焊接时的情况就大不相同了, 而再流焊工艺焊接时的情况就大不相同了 , 元器件贴装后只是 被焊膏临时固定在印制板的相应位置上,当焊膏达到熔融温度时, 被焊膏临时固定在印制板的相应位置上 , 当焊膏达到熔融温度时, 焊料还要“再流动”一次, 焊料还要 “ 再流动 ” 一次 , 元器件的位置受熔融焊料表面张力的作 用发生位置移动。 用发生位置移动。 ?

?

如果焊盘设计正确(焊盘位置尺寸对称,焊盘间距恰当), 如果焊盘设计正确(焊盘位置尺寸对称,焊盘间距恰当), 元器件端头与印制板焊盘的可焊性良好, 元器件端头与印制板焊盘的可焊性良好,元器件的全部焊端或 引脚与相应焊盘同时被熔融焊料润湿时, 引脚与相应焊盘同时被熔融焊料润湿时,就会产生自定位或称 为自校正效应( alignment) 为自校正效应(self alignment)——当元器件贴放位置有少 当元器件贴放位置有少 量偏离时,在表面张力的作用下, 量偏离时,在表面张力的作用下,能自动被拉回到近似目标位 置。

?

但是如果PCB焊盘设计不正确, 但是如果PCB焊盘设计不正确,或元器件端头与印制板焊盘 PCB焊盘设计不正确 的可焊性不好,或焊膏本身质量不好、 的可焊性不好,或焊膏本身质量不好、或工艺参数设置不恰当 等原因,即使贴装位置十分准确, 等原因,即使贴装位置十分准确,再流焊时由于表面张力不平 衡,焊接后也会出现元件位置偏移、吊桥、桥接、润湿不良、 焊接后也会出现元件位置偏移、吊桥、桥接、润湿不良、 等焊接缺陷。这就是SMT再流焊工艺最大的特性。 等焊接缺陷。这就是SMT再流焊工艺最大的特性。 SMT再流焊工艺最大的特性

?

由于再流焊工艺的“再流动” 由于再流焊工艺的“再流动”及“自定位效应”的特 自定位效应” 点,使再流焊工艺对贴装精度要求比较宽松,比较容易实 使再流焊工艺对贴装精度要求比较宽松, 现高度自动化与高速度。同时也正因为“再流动”及“自 现高度自动化与高速度。同时也正因为“再流动” 定位效应”的特点,再流焊工艺对焊盘设计、 定位效应”的特点,再流焊工艺对焊盘设计、元器件标准 化有更严格的要求。 化有更严格的要求。

? Chip元件焊盘设计应掌握以下关键要素: Chip元件焊盘设计应掌握以下关键要素: 元件焊盘设计应掌握以下关键要素 ? a 对称性 对称性——两端焊盘必须对称,才能保证熔融焊锡表面张力平衡。 两端焊盘必须对称, 两端焊盘必须对称 才能保证熔融焊锡表面张力平衡。 ? b 焊盘间距 焊盘间距——确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。 确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。 确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸 ? c 焊盘剩余尺寸 焊盘剩余尺寸——搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。 搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。 搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面 ? d 焊盘宽度 焊盘宽度——应与元件端头或引脚的宽度基本一致。 应与元件端头或引脚的宽度基本一致。 应与元件端头或引脚的宽度基本一致 ?
? ? ? ? G A B S A——焊盘宽度 焊盘宽度 A B——焊盘的长度 焊盘的长度 B G——焊盘间距 焊盘间距 S——焊盘剩余尺寸 焊盘剩余尺寸 S

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矩形片式元件焊盘结构示意图

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标准尺寸元器件的焊盘图形可以直接从CAD软件的元件 标准尺寸元器件的焊盘图形可以直接从CAD软件的元件 CAD 库中调用,但实际设计时还必须根据具体产品的组装密度、 库中调用 , 但实际设计时还必须根据具体产品的组装密度、 不同的工艺、不同的设备以及特殊元器件的要求进行设计。 不同的工艺、 不同的设备以及特殊元器件的要求进行设计。

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下面介绍几种常用元器件的焊盘设计: 下面介绍几种常用元器件的焊盘设计:

? (1) 矩形片式元器件焊盘设计 ? ? ? (a) 0805、 1206矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则 、 矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则 (b) 1206、0805、0603、0402、0201焊盘设计 、 、 、 、 焊盘设计 (c) 钽电容焊盘设计

? (2) 晶体管(SOT)焊盘设计 晶体管( ) ? (3) 翼形小外形IC和电阻网络(SOP)和四边扁平封装器件(QFP) 翼形小外形IC和电阻网络(SOP)和四边扁平封装器件(QFP) IC和电阻网络 ? (4) J形引脚小外形集成电路(SOJ)和塑封有引脚芯片载体(PLCC) 形引脚小外形集成电路(SOJ)和塑封有引脚芯片载体(PLCC) 的焊盘设计 ? (5) BGA焊盘设 焊盘设

(1) 矩形片式元器件焊盘设计
? (a) 0805、 1206矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则 、 矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则
? ? ? ? ? ? W H B A G T L

? ? ? ? ? ? ? ? ?

焊盘宽度:A=Wmax-K 焊盘宽度:A=Wmax电阻器焊盘的长度: 电阻器焊盘的长度:B=Hmax+Tmax+K 电容器焊盘的长度:B=Hmax+Tmax电容器焊盘的长度:B=Hmax+Tmax-K 焊盘间距:G=Lmax- Tmax焊盘间距:G=Lmax-2Tmax-K 式中: 元件长度,mm 式中:L—元件长度,mm; 元件长度,mm; 元件宽度,mm W—元件宽度,mm; 元件宽度,mm; 元件焊端宽度,mm T—元件焊端宽度,mm; 元件焊端宽度,mm; 元件高度( ),mm; H—元件高度(对塑封钽电容器是指焊端高度),mm; 元件高度 对塑封钽电容器是指焊端高度),mm 常数, mm。 K—常数,一般取0.25 mm。 常数 一般取0

最新推出01005 0402) 最新推出01005 (0402)
01005C已经有样品 01005R正在试制 01005C已经有样品, 01005R正在试制 已经有样品,

0201焊盘设计 焊盘设计

01005焊盘设计 焊盘设计

(b) 1206、0805、0603、0402、0201焊盘设计 、 、 、 、 焊盘设计
? ? ? ? ? ? ? ? ? 英制 1825 1812 1210 1206 0805 0603 0402 0201 公制 4564 4532 3225 (3216) ) (2012) ) (1508) ) (1005) ) (0603) ) A(mil) ( ) 250 120 100 60 50 25 20 12 B(mil) 70 70 70 70 60 30 25 10 G(mil) 120 120 80 70 30 25 20 12

(c)钽电容焊盘设计 钽电容焊盘设计
? 代码 英制 公制 A(mil) B(mil) ( ) G(mil)

? ? ? ?

A B C D

1206 1411 2312 2817

3216 3528 6032 7243

50 90 90 100

60 60 90 100

40 50 120 160

(2) 晶体管(SOT)焊盘设计 晶体管( )
? a 单个引脚焊盘长度设计要求

b1

L L2

b2

L2=L+b1+b2,b1=b2=0.3mm~0.5mm;

W= 引脚宽度
L2

W

SOT-23

SOT-89

SOT-143

?

对于小外形晶体管, 对于小外形晶体管,应在保持焊盘间中心距等于引线间中心距的基 础上,再将每个焊盘四周的尺寸分别向外延伸至少0 35mm。 础上,再将每个焊盘四周的尺寸分别向外延伸至少0.35mm。 mm

? ? ? ? ? ? ?

2.7 0.7 0.8 2 .9 3 .0

2.6 0 .7 0 .8 4.4 0.8 1.1 1 .2 3.8 2 .0

?

SOT 23

SOT 143

SOT 89

?

小外形SOT晶体管焊盘示意图 小外形SOT晶体管焊盘示意图 SOT

? (3) 翼形小外形IC和电阻网络(SOP)和四边扁平封装器件(QFP) 翼形小外形IC和电阻网络(SOP)和四边扁平封装器件(QFP) IC和电阻网络
? 一般情况下:焊盘宽度W2等于引脚宽度W,焊盘长度取2.0 mm±0.5 mm。 一般情况下:焊盘宽度W2等于引脚宽度W 焊盘长度取2.0 mm± mm。 W2等于引脚宽度
? ? ? ? ? ? ? G
b1L b2

L2
b1 L b2

W

W2

L2 W2

设计原则: 设计原则: a) b) ? ? ? c)

F

L2

? ?

? ? ? ? ? ?

焊盘中心距等于引脚中心距; 焊盘中心距等于引脚中心距; 单个引脚焊盘宽度设计的一般原则 器件引脚间距≤ mm时 器件引脚间距≤1.0 mm时:W2 ≥ W, 器件引脚间距≥ mm时 器件引脚间距≥1.27 mm时:W2 ≤ 1.2W, =L+b1+b2 =b2 mm~ mm; L2=L+b1+b2,b1=b2=0.3 mm~0.5 mm; 相对两排焊盘的距离(焊盘图形内廓)按下式计算(单位mm mm) 相对两排焊盘的距离(焊盘图形内廓)按下式计算(单位mm): G=FG=F-K 式中: 两焊盘之间距离, 式中:G—两焊盘之间距离, 两焊盘之间距离 元器件壳体封装尺寸, F—元器件壳体封装尺寸, 元器件壳体封装尺寸 系数, mm, K—系数,一般取0.25mm, 系数 一般取0 25mm d) 一般SOP的壳体有宽体和窄体两种,G值分别为7.6 mm 、3.6 mm。 一般SOP的壳体有宽体和窄体两种, 值分别为7 mm。 SOP的壳体有宽体和窄体两种

Fine Pitch(QFP160 P=0.635元件焊盘设计 元件焊盘设计) ( 元件焊盘设计 ?
? ? PITCH=0.635 mm(25mil)单个焊盘设计: ( )单个焊盘设计: 长×宽=(60mil ~78mil)×(12mil~13.8mil) ( ) ) (1.5 mm ~2mm)×(0.3mm~0.35mm) )

Fine Pitch QFP208 P=0.5元件焊单个盘设计 元件焊单个盘设计 ? Pitch =0.5 mm(19.7mil) ( )
? 长×宽=(60mil ~78mil)×(10mil ~ 12mil) ( ) ) ? (1.5 mm ~2mm)×(0.25mm~0.3mm) )

Fine Pitch Pitch=0.4mm或.03mm 或 元件单个焊盘设计
? Pitch =0.4mm ? ? Pitch =0.3mm ? 长×宽= 70mil×9 mil × (1.78mm ×0.23 mm ) 长×宽= 50mil×7.5 mil × (1.27 mm×0.19 mm ) ×

(4) J形引脚小外形集成电路(SOJ)和塑封有 形引脚小外形集成电路(SOJ) 引脚芯片载体(PLCC) 引脚芯片载体(PLCC)的焊盘设计
? ? ? ? ? ? ? ? ? SOJ与PLCC的引脚均为J SOJ与PLCC的引脚均为J形,典型引脚中心距为1.27 mm。 的引脚均为 典型引脚中心距为1.27 mm。 单个引脚焊盘设计( mm~ mm) mm~ mm); a) 单个引脚焊盘设计(0.50 mm~0.80 mm)×(1.85 mm~2.15 mm); 引脚中心应在焊盘图形内侧1/3至焊盘中心之间; 1/3至焊盘中心之间 b) 引脚中心应在焊盘图形内侧1/3至焊盘中心之间; SOJ相对两排焊盘之间的距离 焊盘图形内廓) 值一般为4.9 mm; 相对两排焊盘之间的距离( c) SOJ相对两排焊盘之间的距离(焊盘图形内廓)A值一般为4.9 mm; PLCC相对两排焊盘外廓之间的距离 相对两排焊盘外廓之间的距离: d) PLCC相对两排焊盘外廓之间的距离: 单位mm mm) J=C+K (单位mm) 式中: 焊盘图形外廓距离; 式中:J—焊盘图形外廓距离; 焊盘图形外廓距离 PLCC最大封装尺寸 C—PLCC最大封装尺寸; PLCC最大封装尺寸; 系数, 0.75。 K—系数,一般取0.75。 系数 一般取0.75 C J J=C+K(K=0.75mm) J=C+K(K=0.75mm)

?
? ? A 引脚在焊盘中央 A 引脚在焊盘内侧1/3处 引脚在焊盘内侧1/3处 1/3

间距为1.27(50mil)的SOP 、SOJ的焊盘设计 ( 间距为 ) 的焊盘设计
?

单个焊盘 :长×宽=75mil×25mil ×

?

SOP8~SOP16

A=140 mil

? SOP14~SOP28 A=300 mil ? SOJ16~SOJ24 A=230 mil ? SOJ24~SOJ32 A=280 mil

PLCC焊盘图 焊盘图
? 单个焊盘 :长×宽=75mil×25mil × ? A=C+30 mil (C为元件外形尺寸) 为元件外形尺寸) 为元件外形尺寸

(5) BGA焊盘设计 焊盘设计 ?
BGA的分类和结构特点 的分类和结构特点

? BGA焊盘设计原则 BGA焊盘设计原则 ? 焊盘及阻焊层设计 ? 引线和过孔 ? 几种间距 几种间距BGA焊盘设计表 焊盘设计表

BGA的分类和结构特点 BGA的分类和结构特点
? a) BGA 是指在器件底部以球形栅格阵列作为I/O 引出端的封装形式。 BGA是指在器件底部以球形栅格阵列作为I/O引出端的封装形式 是指在器件底部以球形栅格阵列作为I/O引出端的封装形式。 分为: 分为: ? ? ? ? ? ? ? PBGA(Plastic Ball Grid Array塑料BGA) PBGA( Array塑料BGA) 塑料BGA Array陶瓷 陶瓷BGA) CBGA(Cramic Ball Grid Array陶瓷BGA) TBGA( Array载带BGA) 载带BGA TBGA(Tape Ball Grid Array载带BGA) μBGA(Chip scale Package微型BGA),又称CSP。 Package微型BGA) 又称CSP 微型BGA CSP。 μBGA( BGA的外形尺寸范围为7 mm~ mm。一般共面性小于0.2mm。 BGA的外形尺寸范围为7 mm~50 mm。一般共面性小于 的外形尺寸范围为 。 PBGA的焊球间距为1 mm、 mm、 mm、 mm, PBGA的焊球间距为1.50 mm、1.27 mm、1.0 mm、0.8 mm, 的焊球间距为 焊球直径为0 mm、 mm、 mm、 mm; 焊球直径为0.89 mm、0.762 mm、0.6 mm、0.5 mm;

? b) PBGA是最常用的,它以印制板基材为载体。 PBGA是最常用的 它以印制板基材为载体。 是最常用的,

? c) BGA底部焊球有部分分布和完全分布两种分布形式 BGA底部焊球有部分分布和完全分布两种分布形式

?

部分分布

完全分布

BGA焊盘设计原则 BGA焊盘设计原则
? a) PCB上每个焊球的焊盘中心与BGA底部相对应的焊球中心相吻合; PCB上每个焊球的焊盘中心与BGA底部相对应的焊球中心相吻合 上每个焊球的焊盘中心与BGA底部相对应的焊球中心相吻合; ? b) PCB焊盘图形为实心圆,导通孔不能加工在焊盘上; PCB焊盘图形为实心圆 导通孔不能加工在焊盘上; 焊盘图形为实心圆, ? ? ? 焊盘最大直径等于BGA底部焊球的焊盘直径 焊盘最大直径等于BGA底部焊球的焊盘直径 BGA 最小直径等于BGA底部焊盘直径减去贴装精度 最小直径等于BGA底部焊盘直径减去贴装精度 BGA 例如:BGA底部焊盘直径为0.89mm,贴装精度为±0.1mm,PCB焊盘 底部焊盘直径为0 mm, mm,PCB焊盘 例如:BGA底部焊盘直径为 89mm 贴装精度为± 最小直径等于0 89mm最小直径等于 0.89mm-0.2mm。( BGA 器件底部焊球的焊盘直径根据供 mm mm 。 BGA器件底部焊球的焊盘直径根据供 应商提供的资料) 应商提供的资料) ? c) 与焊盘连接的导线宽度要一致,一般为0.15 ~ 0.2 mm; 与焊盘连接的导线宽度要一致,一般为0 mm; ? d) 阻焊尺寸比焊盘尺寸大0.1 mm~0.15 mm。 阻焊尺寸比焊盘尺寸大0 mm~ mm。

? e) 导通孔在孔化电镀后,必须采用介质材料或导电胶进行堵塞 导通孔在孔化电镀后, (盲孔),高度不得超过焊盘高度; 盲孔) 高度不得超过焊盘高度; ? f) 在 BGA 器 件 外 廓 四 角 加 工 丝 网 图 形 , 丝 网 图 形 的 线 宽 为 0.2mm~0.25mm。 mm~ 25mm。 mm

?

在BGA器件外壳四周加工丝网图形 器件外壳四周加工丝网图形

a) 有阻焊的焊盘 b) 没有阻焊的焊盘 焊盘及阻焊层设计

1.27mm间距PBGA哑铃形焊盘及过孔、引线

5.THC(通孔插装元器件)焊盘设计 THC(通孔插装元器件)
? 元件孔径 = D+(0.3~0.5) mm(D为引线直径), 为引线直径) ( 为引线直径 ? IC孔径 孔径=0.8 mm ; 孔径 ? ? ? ? ? ? ? 元件名 R-1/4W 、1/2W R>1/2W IN4148 1N400系列 系列 小瓷片、 小瓷片、独石电容 小三极管、 发光管 小三极管、?3发光管 孔距 10 mm; 12.5 mm ; 17.5mm; ; (L+(2~3) mm ( L为元件身长) 为元件身长) 为元件身长 7.5 mm, 10 mm,12.5 mm , , 10 mm,12.5 mm , 2.54 mm 2.54 mm

THT元件的焊盘设计 元件的焊盘设计
? 对于 、排电阻、接线端子、插座等等: 对于IC、排电阻、接线端子、插座等等: ? ——孔距为 孔距为5.08 mm(或以上)的, 焊盘直径不得小于 mm; 焊盘直径不得小于3 孔距为 (或以上) ; ? ——孔距为 孔距为2.54 mm的,焊盘直径最小不应小于 孔距为 的 焊盘直径最小不应小于1.7 mm。 。

? 电路板上连接 电路板上连接220V电压的焊盘间距,最小不应小于3 mm。 电压的焊盘间距,最小不应小于 电压的焊盘间距 。 ? 流过电流超过 流过电流超过0.5A(含0.5A)的焊盘直径应大于等于 mm。 ( )的焊盘直径应大于等于4 。 ? 焊盘以尽可能大一点为好,对于一般焊点,其焊盘直径最小不得小 焊盘以尽可能大一点为好,对于一般焊点, 于2 mm。 。

6. 布线设计 ?
? ? ? ? ? 线宽 0.010″ 0.007 ″ 0.005 ″ 0.002 ″ 布线宽度和间距 线间距 0.010 ″ 0.008 ″ 0.005 ″ 0.002 ″ 备注 简便 标准 困难 极困难

外层线路线宽和线距
? 功能* 0.012/0.010 0.008/0.008 0.006/0.006 0.005/0.005 功能* ? 线宽 0.012″ ″ 0.008″ 0.008″ 0.008″ 0.006″ 0.006″ 0.006 0.006″ 0.007″ ″ 0.005″ 0.005″ 0.005″ 0.005″ 0.006″

? 焊盘间距 0.010″ ″ ? 线间距 0.010″ ″

? 线—焊盘间距 焊盘间距0.010″ 0.008″ 焊盘间距 ? 环形图 0.008″ 环形图* ″ ? *线宽/间距 线宽 间距 ? *为孔边缘到焊盘边缘的距离 0.008” 0.008

内层线路线宽和线距
? 功能 ? 线宽 0.012/0.010 0.008/0.008 0.006/0.006 0.005/0.005 0.012″ ″ 0.008″ 0.008″ 0.008″ 0.006″ 0.006″ 0.006″ 0.006″ 0.007″ ″ 0.013″ 0.013″ 013″ 0.005″ 0.005″ 0.005″ 0.005″ 0.006 ″ 0.010″ 0.010″ 010″

? 焊盘间距 0.010″ ″ ? 线间距 0.010″ ″

? 线—焊盘间距 焊盘间距0.010″0.008″ 焊盘间距 ″0.008″ ? 环形图 0.008″ ″ 0.008″ 0.016″ 0.016″ 016″

? 线—孔边缘 0.018″ 孔边缘 ″ ? 板—孔边缘 0.018″ 孔边缘 ″

一般设计标准

?
? ? ? ? ?

项目 孔—板边缘 板边缘 —板边缘 线—板边缘 焊盘—线 焊盘 线 焊盘--焊盘 焊盘 焊盘 焊盘—板边缘 焊盘 板边缘

间距 大于板厚 0.03" ≥0.03" min0.075" " min0.025" " ≥0.03" "

? 五种不同布线密度的布线规则
? 一级布线密度 ? 二级布线密度 ? 三级布线密度 ? 四级布线密度 ? 五级布线密度

一级布线密度

二级布线密度

三级布线密度

四级布线密度

五级布线密度

7. 焊盘与印制导线连接的设置
? (1)与矩形焊盘连接的导线应从焊盘长边的中心引出,避免呈一定角度)。 与矩形焊盘连接的导线应从焊盘长边的中心引出,避免呈一定角度) ? (2)当焊盘和大面积的地相连时,应优选十字铺地法和45°铺地法。 当焊盘和大面积的地相连时,应优选十字铺地法和45°铺地法。 45 ? (3)从大面积地或电源线处引出的导线长大于0.5 mm,宽小于0.4 mm。 从大面积地或电源线处引出的导线长大于0 mm,宽小于0 mm。
? ? 0.5mm 0.4mm

? ? ? ? ? ? ? ? ?

不正确 好 不良设计 好 好

正确

不正确 ( a)

正确

不正确

正确

不良设计

不良设计 最好 (b )

较好

不使用

可用

图5

焊盘与印制导线的连接示意图

焊盘与印制导线的连接示意图

? 8. 导通孔、测试点的设置 导通孔、
? ? ? ? ?
?

① 采用再流焊工艺时导通孔设置 一般导通孔直径不小于0 75mm mm; a) 一般导通孔直径不小于0.75mm; SOIC、QFP或PLCC等器件之外 等器件之外, b) 除SOIC 、 QFP 或 PLCC等器件之外, 不能在其它元器件下面 打导通孔; 打导通孔; 不能把导通孔直接设置在焊盘上、 c) 不能把导通孔直接设置在焊盘上、焊盘的延长部分和焊盘 角上(见图6 角上(见图6)。 导通孔和焊盘之间应有一段涂有阻焊膜的细线相连, d) 导通孔和焊盘之间应有一段涂有阻焊膜的细线相连,细线 的长度应大于0 mm,宽度小于0 mm。 的长度应大于0.5mm,宽度小于0.4mm。
<0.4mm

? ?
?

不正确

正确

>0.5mm

图6

再流焊导通孔示意图

? ② 采用波峰焊工艺时导通孔应设置在焊盘中或靠近焊盘的 位置,有利于排出气体。 位置,有利于排出气体。 ? 一般要求孔与元件端头相距0 254mm。 一般要求孔与元件端头相距0.254mm。 mm

?

?
?

0.254mm 254mm

图7

波峰焊导通孔示意图

? ③ 测试点 ? ? ? ? PCB上可设置若干个测试点 这些测试点可以是孔或焊盘。 上可设置若干个测试点, (a) PCB上可设置若干个测试点,这些测试点可以是孔或焊盘。 (b) 测试孔设置与再流焊导通孔要求相同。 测试孔设置与再流焊导通孔要求相同。 探针测试支撑导通孔和测试点要求: (c) 探针测试支撑导通孔和测试点要求: 采用在线测试时,PCB上要设置若干个探针测试支撑导通孔和 采用在线测试时,PCB上要设置若干个探针测试支撑导通孔和 测试点,这些孔或点和焊盘相连时,可从有关布线的任意处引出, 测试点,这些孔或点和焊盘相连时,可从有关布线的任意处引出,但 应注意以下几点: 应注意以下几点: ——要注意不同直径的探针进行自动在线测试 ( ATE ) 时的最 要注意不同直径的探针进行自动在线测试( ATE) 要注意不同直径的探针进行自动在线测试 小间距; 小间距; ——导通孔不能选在焊盘的延长部分, 与再流焊导通孔要求相 导通孔不能选在焊盘的延长部分, 导通孔不能选在焊盘的延长部分 同; ——测试点不能选择在元器件的焊点上。 测试点不能选择在元器件的焊点上。 测试点不能选择在元器件的焊点上

? ? ?

阻焊、 9. 阻焊、丝网的设置
? ①阻焊 ? ? ? (a)PCB制作应选择热风整平工艺。 PCB制作应选择热风整平工艺。 制作应选择热风整平工艺 焊图形尺寸要比焊盘周边大0 mm~ mm, (b)阻焊图形尺寸要比焊盘周边大0.05 mm~0.254 mm,防止阻 焊剂污染焊盘。 焊剂污染焊盘。 当窄间距或相邻焊盘间没有导线通过时, 允许采用图4 ( c ) 当窄间距或相邻焊盘间没有导线通过时 , 允许采用图 4(a) 的方法设计阻焊图形;当相邻焊盘间有导线通过时 , 为了防止焊 的方法设计阻焊图形 ; 当相邻焊盘间有导线通过时, 料桥接,应采用如图4(b)的方法设计阻焊图形。 料桥接,应采用如图4(b)的方法设计阻焊图形。 的方法设计阻焊图形

? ?

(a)

(b)

图4

阻焊图形

? ② 丝网图形 ? 一般情况需要在丝网层标出元器件的丝网图形, 一般情况需要在丝网层标出元器件的丝网图形,丝网图形包 括丝网符号、元器件位号、极性和 的 脚标志 脚标志。 括丝网符号、元器件位号、极性和IC的1脚标志。高密度窄间距 时可采用简化符号见图5。特殊情况可省去元器件位号。 时可采用简化符号见图 。特殊情况可省去元器件位号。
? ? + C1 C1 + +

? ?

标准丝网符号

简化丝网符号

图5

丝网图形

? 10. 元器件整体布局设置 ? PCB上元器件分布应尽可能均匀 上元器件分布应尽可能均匀, a PCB上元器件分布应尽可能均匀,大质量器件再流焊时热容量 较大,过于集中容易造成局部温度低而导致虚焊; 较大,过于集中容易造成局部温度低而导致虚焊; ? b 大型器件的四周要留一定的维修空隙(留出SMD返修设备加 大型器件的四周要留一定的维修空隙(留出 返修设备加 热头能够进行操作的尺寸) 热头能够进行操作的尺寸); ? c 发热元件应尽可能远离其他元器件,一般置于边角、机箱内 发热元件应尽可能远离其他元器件,一般置于边角、 通风位置。发热元件应该用其引线或其他支撑物作支撑( 通风位置。发热元件应该用其引线或其他支撑物作支撑(如可加散 热片),使发热元件与电路板表面保持一定距离,最小距离为 热片),使发热元件与电路板表面保持一定距离,最小距离为2mm。 ),使发热元件与电路板表面保持一定距离 。

? d 对于温度敏感的元器件要远离发热元件。例如三极管、集成 对于温度敏感的元器件要远离发热元件。例如三极管、 电路、电解电容和有些塑壳元件等应尽可能远离桥堆、 电路、电解电容和有些塑壳元件等应尽可能远离桥堆、大功率 器件、散热器和大功率电阻。 器件、散热器和大功率电阻。 ? e 需要调节或经常更换的元件和零部件,应置于便于调节和更 需要调节或经常更换的元件和零部件, 换的位置。如电位器、保险管、开关、按键、插拔器等。 换的位置。如电位器、保险管、开关、按键、插拔器等。 ? f 接线端子、插拔件附近、长串端子的中央以及经常受力作用 接线端子、插拔件附近、 的部位设置固定孔,并且固定孔周围应留有相应的空间。 的部位设置固定孔,并且固定孔周围应留有相应的空间。

? g 对于一些体(面)积公差大、精度低,需二次加工的元件、 对于一些体( 积公差大、精度低,需二次加工的元件、 零部件(如变压器、电解电容、压敏电阻、桥堆、散热器等) 零部件(如变压器、电解电容、压敏电阻、桥堆、散热器等) 与其他元器件之间的间隔在原设定的基础上再增加一定的富裕 量,建议电解电容、压敏电阻、桥堆、涤纶电容等增加富裕量 建议电解电容、压敏电阻、桥堆、 不小于1mm,变压器、散热器和超过5W(含5W)的电阻不小 ,变压器、散热器和超过 不小于 ( ) 于3mm。 。 ? h 单面混装时,应把贴装和插装元器件布放在A面; 单面混装时,应把贴装和插装元器件布放在A ? i 采用双面再流焊的混装时,应把大的贴装和插装元器件布放 采用双面再流焊的混装时, 在A面;

? j 采用A面再流焊,B面波峰焊时,应把大的贴装和插装元 采用A面再流焊, 面波峰焊时, 器件布放在A 器件布放在A面(再流焊面),适合于波峰焊的矩形、圆柱形、 再流焊面) 适合于波峰焊的矩形、圆柱形、 SOT和较小的SOP(引脚数小于28,引脚间距1mm以上)布放 SOT和较小的SOP(引脚数小于28,引脚间距1mm以上) 和较小的SOP 28 1mm以上 面安放QFP元件,应按 ° 元件, 在B面(波峰焊接面)。如需在 面安放 波峰焊接面 。如需在B面安放 元件 应按45° 方向放置。 方向放置。 ? k 贵重元器件不要布放在 贵重元器件不要布放在PCB的角、边缘、或靠近接插件、 的角、 的角 边缘、或靠近接插件、 安装孔、 安装孔、槽、拼板的切割、豁口和拐角等处,以上这些位 拼板的切割、豁口和拐角等处, 置是印制板的高应力区, 置是印制板的高应力区,容易造成焊点和元器件的开裂或 裂纹。 裂纹。

11. 再流焊与波峰焊贴片元件的排列方向设计

?

(1) 再流焊工艺的元器件排布方向 为了减少由于元器件两侧焊端不能同步受热而产生竖碑、移位、 为了减少由于元器件两侧焊端不能同步受热而产生竖碑 、 移位、 焊端脱离焊盘等焊接缺陷,要求PCB PCB上两个端头的片式元件的长轴 焊端脱离焊盘等焊接缺陷 , 要求 PCB 上两个端头的片式元件的长轴 应垂直于再流焊炉的传送带方向;SMD器件长轴应平行于传送带方 应垂直于再流焊炉的传送带方向 ; SMD器件长轴应平行于传送带方 向。
再流焊炉传送带方向

?

? ?

对于大尺寸的PCB, 为了使PCB两侧温度尽量保持一致,PCB长 PCB两侧温度尽量保持一致 对于大尺寸的 PCB,为了使 PCB 两侧温度尽量保持一致 , PCB 长 PCB 边应平行于再流焊炉的传送带方向,因此当PCB尺寸大于200mm时要 PCB尺寸大于200mm 边应平行于再流焊炉的传送带方向,因此当PCB尺寸大于200mm时要 求: 两个端头Chip元件的长轴与PCB的长边相垂直; Chip元件的长轴与PCB的长边相垂直 a 两个端头Chip元件的长轴与PCB的长边相垂直; b SMD器件的长轴与PCB的长边平行; SMD器件的长轴与PCB的长边平行; 器件的长轴与PCB的长边平行 双面组装的PCB两个面上的元器件取向一致。 PCB两个面上的元器件取向一致 c 双面组装的PCB两个面上的元器件取向一致。

? ? ?

(2) 波峰焊工艺的元器件排布方向 ?
?

波峰焊料流动方向 PCB运行方向 PCB运行方向

?

Chip元件的长轴应垂直于波峰焊机的传送带方向 SMD器件长轴 元件的长轴应垂直于波峰焊机的传送带方向; a Chip元件的长轴应垂直于波峰焊机的传送带方向; SMD 器件长轴 应平行于波峰焊机的传送带方向。 应平行于波峰焊机的传送带方向。

?

为了避免阴影效应, b 为了避免阴影效应,同尺寸元件的端头在平行于焊料波方向排成 一直线;不同尺寸的大小元器件应交错放置; 一直线;不同尺寸的大小元器件应交错放置;小尺寸的元件要排布在 大元件的前方;防止元件体遮挡焊接端头和引脚。 大元件的前方;防止元件体遮挡焊接端头和引脚。当不能按以上要求 排布时,元件之间应留有3~5mm间距。 排布时,元件之间应留有3 5mm间距。 间距

? (3) 元器件的特征方向应一致如:电解电容器极性、二极管的正极、 元器件的特征方向应一致如:电解电容器极性、二极管的正极、 三极管的单引脚端、集成电路的第一脚等。 三极管的单引脚端、集成电路的第一脚等。

采用波峰焊工艺时PCB设计的几个要点 采用波峰焊工艺时PCB设计的几个要点 PCB
? b) 为了减小阴影效应提高焊接质量,波峰焊的焊盘图形 为了减小阴影效应提高焊接质量, 设计时要对矩形元器件、SOT、SOP元器件的焊盘长度作 设计时要对矩形元器件、SOT、SOP元器件的焊盘长度作 如下处理: 如下处理: ? a) 高密度布线时应采用椭圆焊盘图形,以减少连焊。 高密度布线时应采用椭圆焊盘图形,以减少连焊。 ? ——延伸元件体外的焊盘长度,作延长处理,; 延伸元件体外的焊盘长度,作延长处理, 延伸元件体外的焊盘长度 ? ——对SOP最外侧的两对焊盘加宽,以吸附多余的焊锡 对SOP最外侧的两对焊盘加宽, 最外侧的两对焊盘加宽 (俗称窃锡焊盘); 俗称窃锡焊盘); ? ——小于3.2mm×1.6mm的矩形元件,在焊盘两侧可作 小于3.2mm×1.6mm的矩形元件, 小于3.2mm 的矩形元件 45°倒角处理。 45°倒角处理。

减小阴影效应的措施
延伸元件体外的焊盘长度

45° 45°倒角处理 窃锡焊盘

? c) 波峰焊时,应将导通孔设置在焊盘的尾部或靠近焊盘。导通孔的 波峰焊时,应将导通孔设置在焊盘的尾部或靠近焊盘。 位置应不被元件覆盖,便于气体排出。当导通孔设置在焊盘上时, 位置应不被元件覆盖,便于气体排出。当导通孔设置在焊盘上时, 一般孔与元件端头相距0.254mm。 一般孔与元件端头相距0.254mm。 0.254mm ? d) 元器件的布排方向与顺序: 元器件的布排方向与顺序: ? * 元器件布局和排布方向应遵循较小的元件在前和尽量避免互相遮 挡的原则; 挡的原则; ? * 波峰焊接面上的大小元器件应交错放置,不应排成一直线; 波峰焊接面上的大小元器件应交错放置,不应排成一直线; ? * 波峰焊接面上不能安放QFP、PLCC等四边有引脚的器。 波峰焊接面上不能安放QFP PLCC等四边有引脚的器 QFP、 等四边有引脚的器。 ? * 由于波峰焊接前已经将片式元器件用贴片胶粘接在PCB上了,波峰 由于波峰焊接前已经将片式元器件用贴片胶粘接在PCB上了, PCB上了 焊时不会移动位置,因此对焊盘的形状、尺寸、 焊时不会移动位置,因此对焊盘的形状、尺寸、对称性以及焊盘和 导线的连接等要求都可以根据印制板的实际情况灵活一些。 导线的连接等要求都可以根据印制板的实际情况灵活一些。

12. 元器件的间距设计
? (1)与元器件间距相关的因素: 与元器件间距相关的因素: 与元器件间距相关的因素 ? ——元器件外型尺寸的公差 元器件释放的热量 元器件外型尺寸的公差,元器件释放的热量 元器件外型尺寸的公差 元器件释放的热量; ? ——贴片机的转动精度和定位精度 贴片机的转动精度和定位精度; 贴片机的转动精度和定位精度 ? ——布线设计所需空间 已知使用层数; 布线设计所需空间,已知使用层数 布线设计所需空间 已知使用层数; ? ——焊接工艺性和焊点肉眼可测性; 焊接工艺性和焊点肉眼可测性; 焊接工艺性和焊点肉眼可测性 ? ——自动插件机所需间隙 自动插件机所需间隙; 自动插件机所需间隙 ? ——测试夹具的使用 测试夹具的使用; 测试夹具的使用 ? ——组装和返修的通道; 组装和返修的通道; 组装和返修的通道

(2)一般组装密度的焊盘间距 (2)一般组装密度的焊盘间距

1.25 1 .25 1.2 4 1.25 SOP
SOT

2.5 2.5 PLCC PLCC 2.5 PLCC PLCC
SOP

1.25 QFP QFP 2

元器件间相邻焊盘最小间距示意图(单位:mm) 元器件间相邻焊盘最小间距示意图(单位:mm)

标准密度设计标准

标准密度设计标准

标准密度设计标准

? 13. 散热设计 ? ? 由于SMD的外形尺寸小,组装密度高。必须考虑散热设计。 由于SMD的外形尺寸小,组装密度高。必须考虑散热设计。 SMD的外形尺寸小 散热的方式主要有热传导、对流传导和辐射传导三种方式。 散热的方式主要有热传导、对流传导和辐射传导三种方式。最 有效的方式是热传导,通过设置散热体, 有效的方式是热传导,通过设置散热体,使发热元件直接接触散热 体,这种方法散热效率较高,可使热阻下降20 50%。 这种方法散热效率较高,可使热阻下降20~50% 20 50%。

? (1)器件设计时可采用导热性好的引线框材料、加大引线框尺寸、 (1)器件设计时可采用导热性好的引线框材料、加大引线框尺寸、 器件设计时可采用导热性好的引线框材料 在器件底部设计散热片等措施。 在器件底部设计散热片等措施。

? (2)印制板的散热设计主要从以下几方面考虑: (2)印制板的散热设计主要从以下几方面考虑: 印制板的散热设计主要从以下几方面考虑 ? ? 在允许条件下,布局时尽量使PCB上的功率分布均匀。 PCB上的功率分布均匀 (a) 在允许条件下,布局时尽量使PCB上的功率分布均匀。 采用散热层的方法。 三明治” (b) 采用散热层的方法。像“三明治”结构那样夹在印制板电 路中间,见图36。散热板的材料可采用铜/殷铜/铜或铜/钼/铜。 路中间,见图36。散热板的材料可采用铜/殷铜/铜或铜/ 36 设计时注意电路板结构的对称性,此方法适用于双面板或多层板。 设计时注意电路板结构的对称性,此方法适用于双面板或多层板。 ? (c) 采用散热通孔的方法。此方法是在具有散热板的印制电路 采用散热通孔的方法。 板上设置散热孔和盲孔。再流焊时焊锡将散热孔填满, 板上设置散热孔和盲孔。再流焊时焊锡将散热孔填满,这样可以 提高导热能力。 提高导热能力。 ? 单独为发热元件增加通风冷却的散热装置, (d) 单独为发热元件增加通风冷却的散热装置,或为排热增加 一个铁芯。 一个铁芯。

散热板和散热通孔设计示意图

14. 高频及抗电磁干扰设计
?

经验证明, 经验证明, 如果在产品开发阶段解决电磁兼容性问题所需的费 用为1 那么,等到产品定型后再想办法解决,费用将增加10 10倍 用为 1 , 那么 , 等到产品定型后再想办法解决 ,费用将增加 10 倍 ; 若等到批生产后再解决,费用将增加100 100倍 若等到批生产后再解决 , 费用将增加 100 倍 。 因此在产品开发阶段 应同时进行电磁兼容性设计。 应同时进行电磁兼容性设计。

?

电磁兼容性与有源器件的选择、电子电路分析、 电磁兼容性与有源器件的选择、电子电路分析、印制电路板设 计都有关系。 计都有关系。

?

电磁兼容设计的基本方法——是指标分配和功能分块设计。即 是指标分配和功能分块设计。 电磁兼容设计的基本方法 是指标分配和功能分块设计 把产品的电磁兼容性指标要求细分成产品级、模块级、电路级、元 把产品的电磁兼容性指标要求细分成产品级、模块级、电路级、 件级的指标要求,然后进行逐级设计。从元器件、连接器的选择、 件级的指标要求,然后进行逐级设计。从元器件、连接器的选择、 印制板的布线、 印制板的布线、接地点的选择以及结构上的布置等各方面进行综合 考虑。 考虑。

印制板设计时可作如下考虑: 印制板设计时可作如下考虑:
? (1)选用介电常数高的电路基板材料,如聚四氟乙烯板。 选用介电常数高的电路基板材料,如聚四氟乙烯板。 选用介电常数高的电路基板材料 ? (2)优先选用多层板,并将数字电路和模拟电路分别安排在不同 (2)优先选用多层板, 优先选用多层板 层内,电源层应靠近接地层,骚扰源应单独安排一层, 层内,电源层应靠近接地层,骚扰源应单独安排一层,并远离 敏感电路,高速、高频器件应靠近印制板连接器。 敏感电路,高速、高频器件应靠近印制板连接器。 ? (3)尽量选择表面贴装器件 (3)尽量选择表面贴装器件 ? SMD器件与DIP器件相比较,由于SMD器件引线的互连长度很短, SMD器件与DIP器件相比较,由于SMD器件引线的互连长度很短, 器件与DIP器件相比较 SMD器件引线的互连长度很短 因此引线的电感、电容和电阻比DIP器件小得多。另外,SMT印 因此引线的电感、电容和电阻比DIP器件小得多。另外,SMT印 DIP器件小得多 制板通孔少,布线可走捷径,组装密度高, 制板通孔少,布线可走捷径,组装密度高,单位面积上的器件 多,器件间的互连长度短,因此采用SMT工艺可改善高频特性。 器件间的互连长度短,因此采用SMT工艺可改善高频特性。 SMT工艺可改善高频特性

? (4)尽量增加线距 。高频或高速电路应满足2W 原则 , W 是导线的 尽量增加线距。高频或高速电路应满足2 原则, 宽度,即导线间距不小于两倍线宽度,以减少串扰。此外, 宽度 , 即导线间距不小于两倍线宽度, 以减少串扰。 此外 , 导 线应短、 均匀、 、,如遇到转弯 应采用45 如遇到转弯, 45° 线应短 、 宽、 均匀 、 直 、, 如遇到转弯 , 应采用45° 角 , 导线 宽度不要突变,不要突然拐角。 宽度不要突变,不要突然拐角。

(5) 地线设置
?

地线设置是最重要的设计,也是难度最大的一项设计。 地线设置是最重要的设计,也是难度最大的一项设计。理想 的”地”应是零电阻的实体,各接地点之间没有电位差,但实 应是零电阻的实体,各接地点之间没有电位差, 际是不存在的。为了减少地环路干扰, 际是不存在的。为了减少地环路干扰,一般可采用切断地环路 的方法。例如:将信号地与机壳地绝缘,形成浮地, 的方法。例如:将信号地与机壳地绝缘,形成浮地,高频时可 以用平衡电路代替不平衡电路, 以用平衡电路代替不平衡电路,也可以在两个电路之间插入隔 离变压共模扼流线圈光电偶合器等。 离变压共模扼流线圈光电偶合器等。 目前流行的方法是在屏蔽 机壳上安装滤波器连接器。此外, 机壳上安装滤波器连接器。此外, 在两个电路之间的连接或电 缆上套铁氧体瓷环也可以有效滤除高频共模干扰。 缆上套铁氧体瓷环也可以有效滤除高频共模干扰。

?

大型复杂的产品中往往包含多种电子电路以及各种电机、 大型复杂的产品中往往包含多种电子电路以及各种电机、 电器等骚扰源,这种情况可按以下步骤进行: 电器等骚扰源,这种情况可按以下步骤进行:

?

分析产品内各电路单元的工作电平、 a 分析产品内各电路单元的工作电平、信号类型等骚扰 特性和骚扰能力; 特性和骚扰能力;

?

将地线分类,例如分为信号地线、骚扰电源地线、 b 将地线分类,例如分为信号地线、骚扰电源地线、机 壳地线等,信号地线还可以分为模拟地线和数字地线等; 壳地线等,信号地线还可以分为模拟地线和数字地线等;

?

画出整体布局图和地线系统图。 c 画出整体布局图和地线系统图。

综合使用接地、屏蔽、滤波等措施。 (6) 综合使用接地、屏蔽、滤波等措施。 (7) 高频传输线的设计 在低频电路中,用两根导线就能把信号由信号源送到负载。 在低频电路中,用两根导线就能把信号由信号源送到负载。 而在高频电路中用两根普通的导线来传输信号的过程中信号 会产生反射、电磁偶合和能量辐射等问题,将使信号受到损失并 会产生反射、电磁偶合和能量辐射等问题, 影响传输信号的精确性。甚至会妨碍高速电路性能的实现。 影响传输信号的精确性。甚至会妨碍高速电路性能的实现。只有 按高频传输线设计才能合理解决信号的高频电磁场的传输。 按高频传输线设计才能合理解决信号的高频电磁场的传输。

PCB上的布线传输高频信号时 , 除布线本身的电阻外, PCB 上的布线传输高频信号时,除布线本身的电阻外 , 还存在 上的布线传输高频信号时 分布电容、电感, 分布电容 、 电感 , 这些参数的物理特征量在空间是随时间按一定规 律分布的,沿线各点的瞬时电压、电流值和相位均不同。 律分布的,沿线各点的瞬时电压、电流值和相位均不同。 高频传输线的作用是将分布参数作等效网络处理, 高频传输线的作用是将分布参数作等效网络处理 , 计算出传输 线的特性阻抗,使特性阻抗值和负载阻抗相匹配。 线的特性阻抗 , 使特性阻抗值和负载阻抗相匹配。 达到减小或消除 信号反射的目的。使传输线中只存在单行波,或称为“行波状态” 信号反射的目的 。使传输线中只存在单行波,或称为“ 行波状态” 。 屏蔽体是阻止电磁波在空间传播的一种措施, 屏蔽体是阻止电磁波在空间传播的一种措施 , 为了避免电磁感 应引起屏蔽效能下降,避免地电压在屏蔽体内造成干扰, 应引起屏蔽效能下降 , 避免地电压在屏蔽体内造成干扰 , 屏蔽体应 单点接地。 单点接地。

15. 可靠性设计
? 在严格执行可制造性设计规范的基础上 ? 着重注意以下内容: 着重注意以下内容:

? (1) 插装元器件跨距应标准化 ? (2)边线距离要求 边线距离要求——导线距边大于 导线距边大于1mm,3mm夹持 , 夹持 边线距离要求 导线距边大于 边不能布放元器件。 边不能布放元器件。 ? (3)高、中频电路屏蔽盒内外的元器件距盒壁应有 高 2mm以上的距离。 以上的距离。 以上的距离 ? (4)插装元器件焊盘与引线间隙在 插装元器件焊盘与引线间隙在0.2~0.3mm之间, 之间, 插装元器件焊盘与引线间隙在 之间 自动插装机的插装孔比引线大0.4mm。 。 自动插装机的插装孔比引线大

? (6)受力强度较大的元件(如连接器等),采取加大焊盘或采取加 受力强度较大的元件(如连接器等),采取加大焊盘或采取加 受力强度较大的元件 ), 固件的方法。应有利于插、 固件的方法。应有利于插、拔。 ? (7)散热板、屏蔽盒和其它大部件在印制板上的布局,应有利于耐 散热板、屏蔽盒和其它大部件在印制板上的布局, 散热板 冲击抗振动。 冲击抗振动。 ? (8)元器件排列给接插件留有余地。 元器件排列给接插件留有余地。 元器件排列给接插件留有余地 ? (9)重力分布要求 重力分布要求 ? 为了防止重力过分集中引起印制板变形, 为了防止重力过分集中引起印制板变形,尽量把较重的大元件 安排在PCB的四边上,必要时加结构件进行矫正。 的四边上,必要时加结构件进行矫正。 安排在 的四边上 ? (10)静电敏感元器件(如CMOS器件)应标有静电防护标志。 静电敏感元器件( 器件)应标有静电防护标志。 静电敏感元器件 器件

? (11)安全性要求 安全性要求 ? a)发热元件(如大功率电阻、大电流晶体管)的安装要 )发热元件(如大功率电阻、大电流晶体管) 求距PCB板面的距离 板面的距离≥5mm; 求距 板面的距离 ; ? b)大电流(如电源部件)的焊盘应≥∮3.8mm印制导线 )大电流(如电源部件)的焊盘应 ∮ 印制导线 的宽度> 2.5mm。 的宽度> 。 ? c)印制导线间隙耐电压、印制导线宽度与容许电流见表 )印制导线间隙耐电压、 1、表2。 、 。

? (12)机箱元器件布局和装配可靠性要求 机箱元器件布局和装配可靠性要求 ? ? ? ? (a)高频单元装配要求 高频单元装配要求 高频单元的元器件及导线的连线应尽量短,一般直接装焊。 高频单元的元器件及导线的连线应尽量短,一般直接装焊。 (b)高压单元装配要求 高压单元装配要求 高压单元的元器件之间的距离应尽可能大,以确保安全可靠; 高压单元的元器件之间的距离应尽可能大,以确保安全可靠; 元器件引线应弯成圆弧,杜绝弯成锐角或直角, 元器件引线应弯成圆弧,杜绝弯成锐角或直角,以免发生尖锐放 电;连线应采用耐相应高压导线;装配焊点应圆滑,不允许有拉 连线应采用耐相应高压导线;装配焊点应圆滑, 尖或毛刺。 尖或毛刺。 ? ? (c) 高温单元装配要求 高温单元的元器件应尽量远离发热元器件, 高温单元的元器件应尽量远离发热元器件,连线不应贴靠发热 元器件;发热件应设置相应的散热措施; 元器件;发热件应设置相应的散热措施;大功率电阻器距印制板 应有一定的距离。 应有一定的距离。

? ?

(d)地线布局装配要求 地线布局装配要求 接地线应短而粗,以减少接地阻抗; 接地线应短而粗,以减少接地阻抗;当电路中同时存在高 低频率、大小电流源的复杂情况时,应采用相应的防范措施, 低频率、大小电流源的复杂情况时,应采用相应的防范措施, 以防止通过公共地线产生寄生偶合和相互干扰。 以防止通过公共地线产生寄生偶合和相互干扰。

? ?

(e)其它要求 其它要求 在结构和布局设计方面应考虑装配的牢固性, 在结构和布局设计方面应考虑装配的牢固性,机箱空间的 利用和重量分布的合理性;在器件电器连接方面应考虑连线布 利用和重量分布的合理性; 局应有利于生产操作和便于调试、维修; 局应有利于生产操作和便于调试、维修;在总体方面应考虑适 当缩小整体体积。 当缩小整体体积。

? (13)CMOS集成电路在使用中防静电和锁定措施 集成电路在使用中防静电和锁定措施 ? 对CMOS集成电路应特别注意在使用中防静电和锁定 集成电路应特别注意在使用中防静电和锁定 可控硅效应), ),在使用中除了严格遵守有关的防静电措 (可控硅效应),在使用中除了严格遵守有关的防静电措 施外,还应注意: 施外,还应注意:

? (a)不使用的输入端应根据应用要求接电源或接地,不得悬 不使用的输入端应根据应用要求接电源或接地, 不使用的输入端应根据应用要求接电源或接地 空; 数字集成 电路 数字集成 电路

? ?

输入部位保护

输出部位保护

(电路板输入接口加瞬变电压抑制二极管并接地) 电路板输入接口加瞬变电压抑制二极管并接地)

16. 降低生产成本设计

设备对PCB设计的要求 四. SMT设备对 设备对 设计的要求
? 1. PCB外形、尺寸设计 PCB外形 外形、 ? 2.PCB定位孔和夹持边的设置 PCB定位孔和夹持边的设置 ? 3. 基准标志(Mark)设计 基准标志(Mark) (Mark)设计 ? 4.拼板设计 ? 5.选择元器件封装及包装形式 ? 6 . PCB设计的输出文件 设计的输出文件

PCB外形 外形、 1. PCB外形、尺寸设计
? 进行PCB设计时 , 首先要考虑 设计时, 首先要考虑PCB外形 。 PCB的外形尺寸 外形。 进行 设计时 外形 的外形尺寸 过大时, 印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降, 过大时 , 印制线条长 , 阻抗增加 , 抗噪声能力下降 , 成本也增 加 ; 过小, 则散热不好, 且邻近线条易受干扰。 同时PCB外形 过小 , 则散热不好 , 且邻近线条易受干扰 。 同时 外形 尺寸的准确性与规格直接影响到生产加工时的可制造性与经济 性。PCB外形设计的主要内容包括: 外形设计的主要内容包括: 外形设计的主要内容包括 ? (1)形状设计 ) ? a) 印制板的外形应尽量简单,一般为矩形,长宽比为 :2或 印制板的外形应尽量简单,一般为矩形,长宽比为3: 或 4: 3, 其尺寸应尽量靠标准系列的尺寸 , 以便简化加工工艺 , : , 其尺寸应尽量靠标准系列的尺寸, 以便简化加工工艺, 降低加工成本。 降低加工成本。 ? b) 板面不要设计得过大,以免再流焊时引起变形。 板面不要设计得过大,以免再流焊时引起变形。

? (2) PCB尺寸设计 PCB尺寸设计 ? PCB尺寸是由贴装范围决定的。 PCB尺寸是由贴装范围决定的。 尺寸是由贴装范围决定的

? PCB最大尺寸 = 贴装机最大贴装尺寸 PCB最大尺寸 ? PCB最小尺寸 = 贴装机最小贴装尺寸 PCB最小尺寸 ? 在设计PCB时 一定考虑贴装机的最大、最小贴装尺寸。 在设计PCB时,一定考虑贴装机的最大、最小贴装尺寸。 PCB

? JUKI机:PCB允许长×宽=330×250、410×360 ~ 50 ×50 JUKI机 PCB允许长× 允许长 330×250、410× ? 510×360、510× 510×360、510×460 ~ 50 ×50

? 当PCB尺寸小于最小贴装尺寸时,必须采用拼板方式。 PCB尺寸小于最小贴装尺寸时,必须采用拼板方式。 尺寸小于最小贴装尺寸时

(3)PCB厚度设计 PCB厚度设计 ? ? ? 一般贴装机允许的板厚: a 一般贴装机允许的板厚:0.5~5mm。 5mm。 PCB厚度一般在0 范围内。 PCB厚度一般在0.5~2mm范围内。 厚度一般在 2mm范围内 只装配集成电路、小功率晶体管、电阻、 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、 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500mm×500mm之内; 板的尺寸在500mm×500mm之内; 500mm 之内 ? C 有负荷振动条件下,要根据振动条件采取缩小板的尺寸 有负荷振动条件下, 或加固和增加支撑点的办法,仍可使用1.6mm的板; 或加固和增加支撑点的办法,仍可使用1.6mm的板; 1.6mm的板 ? ? 板面较大或无法支撑时,应选择2 3mm厚的板。 3mm厚的板 d 板面较大或无法支撑时,应选择2~3mm厚的板。 PCB尺寸小于最小贴装尺寸时 必须采用拼板方式。 尺寸小于最小贴装尺寸时, e 当PCB尺寸小于最小贴装尺寸时,必须采用拼板方式。

PCB定位孔和夹持边的设置 2. PCB定位孔和夹持边的设置
? 一般丝印机、贴装机的PCB定位有针定位、 一般丝印机、贴装机的PCB定位有针定位、边定位两种 PCB定位有针定位 定位方式。 定位方式。 ? 为保证贴装精度,自动印刷机和贴装机都配有PCB基准 为保证贴装精度,自动印刷机和贴装机都配有PCB基准 PCB 校正用的视觉定位系统。 校正用的视觉定位系统。 ? 在导轨夹持边和定位孔附近不能布放元器件。 在导轨夹持边和定位孔附近不能布放元器件。

(a)针定位不能布放元器件的区域 (a)针定位不能布放元器件的区域 (b)边定位不能布放元器件的区域。 (b)边定位不能布放元器件的区域。 边定位不能布放元器件的区域
3 ~4

2-φ3 .1 2- φ
3 ~4

7

5

(a)

5 7

(b)

此区域不能贴装元器件和布放 M ark 设计要求示意图( 单位: 针定位与边定位 PCB 设计要求示意图 ( 单位 : mm)

3~4

安装孔
? 如果不是用于接地 安装孔内壁不允许有电镀层。 如果不是用于接地,安装孔内壁不允许有电镀层。 安装孔内壁不允许有电镀层

基准标志(Mark) (Mark)设计 3. 基准标志(Mark)设计

? 基准标志(Mark) :是为了纠正PCB加工误差,用于光学定位的一组图形。 基准标志(Mark) 是为了纠正PCB加工误差,用于光学定位的一组图形。 PCB加工误差 ? 基准标志的种类:分为PCB基准标志和局部基准标志。 基准标志的种类:分为PCB基准标志和局部基准标志。 PCB基准标志和局部基准标志 ? Mark形状:实心圆、三角形、菱形、方形、十字、空心圆等都可以,优选实心圆。 Mark形状:实心圆、三角形、菱形、方形、十字、空心圆等都可以,优选实心圆。 形状

? Mark尺寸:φ1.5mm~φ2mm。最小φ0.5mm。最大不能超过5mm。 Mark尺寸: 1.5mm~ 2mm。最小φ0.5mm。最大不能超过5mm。 尺寸 5mm ? Mark表面:裸铜、镀锡、镀金均可,但要求镀层均匀、不要过厚。 Mark表面:裸铜、镀锡、镀金均可,但要求镀层均匀、不要过厚。 表面 ? Mark周围:考虑到阻焊材料颜色与环境反差,在Mark周围有1—2mm无阻焊区,特别 Mark周围:考虑到阻焊材料颜色与环境反差, Mark周围有1 2mm无阻焊区, 2mm无阻焊区 周围 周围有 注意不要把Mark设置在电源大面积地的网格上。 注意不要把Mark设置在电源大面积地的网格上。 Mark设置在电源大面积地的网格上 ? (1)基准标志图示(单位:mm) (1)基准标志图示(单位:mm) 基准标志图示

图中
? ?

此区域内不能有任何图形和铜箔, 此区域内不能有任何图形和铜箔,
1 ~2 1.5~2 1~2 φ1.5~2

(2) 基准标志布放位置 基准标志布放位置根据贴装机的PCB传输方式决定, 基准标志布放位置根据贴装机的PCB传输方式决定,直接采用 PCB传输方式决定 导轨传输PCB时 导轨传输PCB时,在导轨夹持边和定位孔附近不能 PCB 布放Mark,具体尺寸根据贴装机而异。 布放Mark,具体尺寸根据贴装机而异。 Mark
4 4

5 7 (a) 5 (b)

此区域不能布放基准标志图形 此区域不能布放 基准标志图形

?

(a) 针定位时基准标志图形不能布放区域 ? (b) 边定位时,距板边4 mm内不能布放基准标志图形 边定位时, 内不能布放基准标志图形

4

7

4

PCB基准标志 基准标志—— PCB基准标志用于整个PCB光学定位的一组图形 PCB基准标志用于整个PCB光学定位的一组图形 基准标志用于整个PCB (3) PCB基准标志

?

(a)

(b)

(c)

?

PCB基准标志位置示意图 PCB基准标志位置示意图

? (4) 局部基准标志 局部基准标志——是用于引脚数量多,引脚间距小(中心距≤0.65 是用于引脚数量多, 是用于引脚数量多 引脚间距小(中心距≤ mm)的单个器件的一组光学定位图形。 mm)的单个器件的一组光学定位图形。

?

局部基准标志位置示意图

? 4.拼板设计 ? 当PCB尺寸小于最小贴装尺寸时,必须采用拼板方式。 拼板 PCB尺寸小于最小贴装尺寸时,必须采用拼板方式。 尺寸小于最小贴装尺寸时 可以提高生产效率,双面全表面贴装,并且不采用波峰焊工艺时, 可以提高生产效率,双面全表面贴装,并且不采用波峰焊工艺时, 可采用双数拼板、正反面各半、两面图形完全相同的设计, 可采用双数拼板、正反面各半、两面图形完全相同的设计,这种 设计可以采用同一块模板、节省编程、生产准备时间、 设计可以采用同一块模板、节省编程、生产准备时间、提高生产 效率和设备利用率。 效率和设备利用率。

? (1) 拼板设计要求 拼板设计要求: ? a 拼板的尺寸不可太大,也不可太小,应以制造、装配、和测试过程 拼板的尺寸不可太大,也不可太小,应以制造、装配、 中便以加工,不产生较大变形为宜。根据 厚度确定。 中便以加工,不产生较大变形为宜。根据PCB厚度确定。(1mm厚度 厚度确定 厚度 最大拼板尺寸200mm×150mm) 的PCB最大拼板尺寸 最大拼板尺寸 × ? b 拼板的工艺夹持边(一般为10mm)。 拼板的工艺夹持边(一般为10mm 10mm)。 ? c MARK点加在每块小板的对角上,一般为二个(一点也可以)。 点加在每块小板的对角上, 点加在每块小板的对角上 一般为二个(一点也可以)。 ? d 定位孔加在工艺边上,其距离为各边 定位孔加在工艺边上,其距离为各边5mm.。 。 ? e 双面贴装如果不进行波峰焊时,可采用双数拼板正反各半。 双面贴装如果不进行波峰焊时,可采用双数拼板正反各半。 ? f 拼板中各块PCB之间的互连有双面对刻 形槽和断签式两种方式。要 拼板中各块PCB之间的互连有双面对刻 形槽和断签式两种方式 PCB之间的互连有双面对刻V形槽和断签式两种方式。 求既有一定的机械强度,又便于贴装后的分离。 求既有一定的机械强度,又便于贴装后的分离。

断签式和双面对刻 形槽 断签式和双面对刻V形槽互连方式 双面对刻 形槽互连方式

断签式 断签长度不大于2.54mm 2.54mm, 断签长度不大于2.54mm, 宽度不大于2mm 宽度不大于2mm

双面对刻V形槽 双面对刻 形槽 开槽或连接厚度为板厚的1/3, 开槽或连接厚度为板厚的 , 误差为± 误差为±0.15mm ; 角度为30° ° 角度为 °/45° ± 5°。 °

5.选择元器件封装及包装形式
? ? a 封装尺寸及包装形式要符合贴装机供料器的配置; 封装尺寸及包装形式要符合贴装机供料器的配置; b 大批量生产时,SMD器件的包装尽量选用编带形式。 大批量生产时, 器件的包装尽量选用编带形式。 器件的包装尽量选用编带形式

e) SMC/SMD包装选择 包装选择 SMC/SMD包装形式的选择也是影响自动贴装机生产效率一项 包装形式的选择也是影响自动贴装机生产效率一项 关键因素。必须结合贴片机送料器的类型和数目进行最佳选择。 关键因素。必须结合贴片机送料器的类型和数目进行最佳选择。 ? 编带 编带——除大尺寸的 除大尺寸的QFP、PLCC、LCCC、BGA外,其余元器 除大尺寸的 、 、 、 外 件均可采用。已标准化。编带宽度有 、 、 、 、 、 、 件均可采用。已标准化。编带宽度有8、12、16、24、32、44、 56mm。是应用最广、使用时间最长、适应性最强、贴装效率高的一 。是应用最广、使用时间最长、适应性最强、 种包装形式。 种包装形式。 ? 管式 管式——主要用于 主要用于SOP、SOJ、PLCC、PLCC的插座。通常用 的插座。 主要用于 、 、 、 的插座 于小批量生产,及用量较小的场合。 于小批量生产,及用量较小的场合。 ? 托盘式 托盘式——主要用于 主要用于SOP、QFP、BGA等。 主要用于 、 、 等 ? 散装 散装——用于矩形、圆柱形电容器、电阻器。 用于矩形、 用于矩形 圆柱形电容器、电阻器。

6 PCB设计的输出文件 设计的输出文件
? 规定PCB设计的输出文件,给贴片程序、Mark、元件名规定 设计的输出文件,给贴片程序、Mark、 规定 设计的输出文件 命名方法(便以贴片、 命名方法(便以贴片、AOI、在线测编程) 、在线测编程) ? (1)设计输出文件 (1)设计输出文件 ? 除满足印制板加工标准中规定的印制板设计输出文件外, 除满足印制板加工标准中规定的印制板设计输出文件外, SMT印制板设计还需生成以下二个文件 印制板设计还需生成以下二个文件 ? a) 贴装机的CAM纯文本文件或符合ASCII码的PCB坐标纯文本 贴装机的 纯文本文件或符合ASCII码的PCB坐标纯 纯文本文件或符合ASCII码的PCB坐标 文件。 文件。 ? b) 元器件明细表,该文件包括元器件的位号、型号规格和封 元器件明细表,该文件包括元器件的位号、 装类型并以纯文本文件的形式输出。 装类型并以纯文本文件的形式输出。 ? (注:应分别提供A、B面的座标文件及元器件明细表) 面的座标文件及元器件明细表) 应分别提供 、 面的座标文件及元器件明细表

a) PCB坐标纯文本文件 PCB坐标 坐标纯
? 此文件是基准标志和贴片元器件的名称、位号、 轴座 轴座、 轴 此文件是基准标志和贴片元器件的名称 、 位号 、 X轴座、 Y轴 座标、 旋转角度以及元器件的封装形式或型号规格说明 旋转角度以及元器件的封装形式或型号规格说明( 座标、T旋转角度以及元器件的封装形式或型号规格说明(可省 文本文件或符合ASCII码的PCB坐标文本文件。 ASCII码的PCB坐标文本文件 略)文本文件或符合ASCII码的PCB坐标文本文件。此文件可以由 PCB的CAD设计软件生成(CAM文件)。 的 设计软件生成( 文件) 设计软件生成 文件 ? 例如: 例如:
位号 X轴座标 Y轴座标 T旋转角度 轴座标 轴座标 旋转角度 Y 491 180 Missing Y 1950 90 Missing Y 2650 270 Missing Y 200 Y 1800 0 0 说明 RI11-1/8-10k CC41-50V-100P 74FC374 (PCB基准标志 基准标志) 基准标志 (PCB基准标志 基准标志) 基准标志

? 元件名称

? 2125 R 103 R20 X 2008 ? 2125 C101 C15 X 3800 ? SOP16 ? SS1MK ? SS1MK D19 X 6800 MK1 X 200 MK2 X 2200

b) 元器件明细表
? 位号 ? C1 ? C2 ? R1 型号规格 封装类型 C101(或CC41-50V-100P) 0805(或Chip2125) ( ) ( ) C104(或CT41-50V-0.1μF)0805(或Chip2125) ( μ ) ( ) R122(或RI11-1/10W-1.2k) 0805(或Chip2125) ( ) ( ) R103(或RI11-1/8-10k) ( ) 74FC374 EPM7128SQC160P TC528257 74HC245D 1206(或Chip3216) ( ) TSOP48 QFP160 SOJ40 narrow(或SOJ40N) ( ) SOP20 wide(或S20W) ( )

? R2 ? D1

? D2 ? D3 ? D4

? c) 贴装元器件的焊盘图形文件(简称漏板文 贴装元器件的焊盘图形文件( 件,用于加工印刷模板)。 用于加工印刷模板)。

给贴片程序、Mark、 (2) 给贴片程序、Mark、元件名规定命名方法 (便以贴片、AOI、在线测编程) 便以贴片、 、在线测编程)
? 例如: 例如: ? —— 贴片程序名的命名方法: 贴片程序名的命名方法 名的命名方法: ? 贴片程序一般以产品PCB代号为文件名。 贴片程序一般以产品PCB代号为文件名。 PCB代号为文件名

? —— Mark名的命名方法 Mark名的命名方法 ? Mark以产品代号为名 以产品代号为名。 (a) PCB Mark以产品代号为名。

? (b)局部Mark以器件名称为名。 (b)局部Mark以器件名称为名。 局部Mark以器件名称为名 ? ? 当局部Mark的形状尺寸与PCB Mark相同时 相同时, 当局部Mark的形状尺寸与PCB Mark相同时, Mark的形状尺寸与 可采用与PCB Mark相同的名字 相同的名字。 可采用与PCB Mark相同的名字。

? ——元件名的命名方法 元件名的命名方法 ? (不同单位可以有本单位的命名方法) 不同单位可以有本单位的命名方法) ? 1 一般电阻电容 ? ? ? ? ×××× × ××× 元件值 元件种类 元件尺寸

元件名命名举例
? 片式电阻、电容: 片式电阻、电容: ? a) 2125 R 100 — 表示元件封装尺寸为 表示元件封装尺寸为2mm×1.25mm, × , ? 阻值为100?的片式电阻。 ?的片式电阻。 阻值为

? b)3216 R 20K — 表示元件封装尺寸为 表示元件封装尺寸为3.2mm×1.6mm, × , ? 阻值为20K?的片式电阻。 ?的片式电阻。 阻值为

? c) 2125 C100P — 表示元件封装尺寸为 表示元件封装尺寸为2mm×1.25mm, × , ? 容值为100Pf的片式电容。 容值为 的片式电容。 的片式电容

? d)2125 C0.1u — 表示元件封装尺寸为 表示元件封装尺寸为2mm×1.25mm, × , ? 容值为0.1uf的片式电容。 容值为 的片式电容。 的片式电容

元件名命名举例
? 钽电容、电位器、电感器、圆柱形元器件: 钽电容、电位器、电感器、圆柱形元器件: ? a) C47u/16V — 表示容值 表示容值47uf耐压为 耐压为16V的片式钽电容。 的片式钽电容。 耐压为 的片式钽电容 ? b) W10K — 表示阻值为 表示阻值为10K的片式电位器。 的片式电位器。 的片式电位器

? c) L82uH — 表示 表示82uH的片式电感器。 的片式电感器。 的片式电感器 ? d) MELF_4148 — 表示型号为 表示型号为4148、圆柱形封装的片式二极管。 、圆柱形封装的片式二极管。

元件名命名举例
? ? 晶体管: 晶体管: 晶体管有三种封装类型 此种封装类型的三极管。 此种封装类型的三极管。 此种封装类型的晶体管。 此种封装类型的晶体管。 此种封装类型的晶体管。 此种封装类型的晶体管。

? a) SOT23 — 表示 ? b) SOT89 — 表示 ? c) SOT143 — 表示

? d) SOT23-1 — 其中“-1”表示某种型号三极管的代号。 其中“ 表示某种型号三极管的代号 表示某种型号三极管的代号。

集成电路命名

? ? ? ? ?

×××× - ××× -× × 器件规格型号的代号 器件引脚数 表示编带器件、 表示编带器件、无此项表示管装器件 器件的封装类型

集成电路命名举例
? a) SOP8 — 表示 8条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件。 条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件。 条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件 ? b) SOP8-1 —表示 条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件, 表示8条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件, 表示 条引脚的羽翼形小外形塑料封装器件 ? 其中“ 表示该器件规格型号的代号 例如74HC245)。 表示该器件规格型号的代号( 其中“-1“表示该器件规格型号的代号(例如 )

? c) TSOP40 —表示 条引脚的薄形羽翼形小外形塑料封装器件。 表示40条引脚的薄形羽翼形小外形塑料封装器件。 表示 条引脚的薄形羽翼形小外形塑料封装器件 ? d) SOJ20 —表示 表示 ? e) PLCC44 —表示 表示 ? f) QFP160 —表示 表示 ? g) BGA169 —表示 表示 20条引脚的J形小外形塑料封装。 条引脚的J形小外形塑料封装。 条引脚的 44条J形引脚的塑封芯片载体。 条 形引脚的塑封芯片载体。 160条翼形引脚的塑封四边扁平封装器件。 条翼形引脚的塑封四边扁平封装器件。 169个球的球形栅格阵列。 个球的球形栅格阵列。 个球的球形栅格阵列

? 五. 提高PCB设计质量的措施 提高PCB PCB设计质量的措施 首先管理层要重视DFM,编制本企业的 企业的DFM规范文件。 规范文件。 (1) 首先管理层要重视 ,编制本企业的 规范文件 (2)要求设计人员要了解一些SMT工艺,熟悉可制造性设计 要求设计人员要了解一些SMT工艺,熟悉可制造性设计 SMT工艺 规范,并按照设计规范进行新产品设计。 ( DFM )规范,并按照设计规范进行新产品设计。 (3)在设计阶段,工艺一开始就要介入,在设计过程中产品设 在设计阶段,工艺一开始就要介入, 计师要始终与SMT加工厂的SMT工艺师保持联系和沟通, 计师要始终与SMT加工厂的SMT工艺师保持联系和沟通,使PCB SMT加工厂的SMT工艺师保持联系和沟通 设计符合SMT工艺要求。 设计符合SMT工艺要求。 SMT工艺要求

? (4)制订审核制度。 制订审核制度。 ? SMT工艺师要对SMT设计进行评审(工艺性审查),应有一套 SMT工艺师要对SMT设计进行评审(工艺性审查),应有一套 工艺师要对SMT设计进行评审 ), 完善的设计和开发控制程序,包括各种数据、试验记录, 完善的设计和开发控制程序,包括各种数据、试验记录,特别是 与SMT生产质量有关的记录。设计与工艺联络程序如下图所示: SMT生产质量有关的记录。设计与工艺联络程序如下图所示: 生产质量有关的记录

PCB设计 设计

设计自审

工艺复审

样品生产

试生产

设计工艺联络

?

同时在开发设计、模样、正样、 同时在开发设计、模样、正样、小批试生产和大批生产各阶段 都必须执行设计评审和印制电路板可制造性设计的审核制度。 都必须执行设计评审和印制电路板可制造性设计的审核制度。特别 评审和印制电路板可制造性设计 是在批生产前必须严格按照设备和工艺对PCB设计的要求进行审核。 是在批生产前必须严格按照设备和工艺对PCB设计的要求进行审核。 PCB设计的要求进行审核 在给印制电路板加工厂提交CAD设计资料前,必须一一确认。 在给印制电路板加工厂提交CAD设计资料前,必须一一确认。如果等 CAD设计资料前 到印制电路板加工后发现问题,会给企业造成严重损失。 到印制电路板加工后发现问题,会给企业造成严重损失。

(5)设计和开发更改的控制 对任何设计和开发的更改, 对任何设计和开发的更改,都要根据更改的具体情况决定是否需 要对该设计进行评审、验证、确认, 要对该设计进行评审、验证、确认,并在正式实施前得到授权人的 批准。更改的评审结果和由此产生的任何必要措施应予以保存。 批准。更改的评审结果和由此产生的任何必要措施应予以保存。

印制板可制造性设计( 六. SMT印制板可制造性设计(工艺性)审核 印制板可制造性设计 工艺性)
? 1. SMT印制电路板可制造性设计审核的目的 SMT印制电路板可制造性设计审核的目的 ? 2.审核程序 ? 3. PCB可制造性设计审核审核内容 PCB可制造性设计审核审核内容 ? 4 PCB可制造性设计审核标准和依据 PCB可制造性设计审核标准和依据 ? 5. PCB可制造性设计审核方法 PCB可制造性设计审核方法 ? 6.完成审核后要写出审核报告

SMT印制电路板可制造性设计审核的目的 1. SMT印制电路板可制造性设计审核的目的
? (1)为了满足SMT工艺要求 (1)为了满足SMT工艺要求 为了满足SMT ? SMT工艺与传统插装工艺有很大区别, PCB设计有专门要求。 SMT工艺与传统插装工艺有很大区别,对PCB设计有专门要求。 工艺与传统插装工艺有很大区别 设计有专门要求

? (2)为了要满足SMT自动贴装、自动检测的要求 (2)为了要满足SMT自动贴装、 为了要满足SMT自动贴装 ? SMT具有全自动、高速度、高效益的特点, SMT具有全自动、高速度、高效益的特点,不同厂家的生产设备对 具有全自动 PCB的形状、尺寸、夹持边、定位孔、基准标志图形设置等有不同的规 PCB的形状、尺寸、夹持边、定位孔、 的形状 定,如果设计不正确会导致组装质量下降,会造成贴装困难、频繁停 如果设计不正确会导致组装质量下降,会造成贴装困难、 机,影响自动化生产设备正常运行,影响贴装效率;增加返修率,直 影响自动化生产设备正常运行,影响贴装效率;增加返修率, 接影响产品质量和成品率,严重时还会造成印制板报废等质量事故。 接影响产品质量和成品率,严重时还会造成印制板报废等质量事故。 ? (3)总的目的是为了缩短开发周期、降低成本、提高产品质量,实现从 (3)总的目的是为了缩短开发周期、降低成本、提高产品质量, 总的目的是为了缩短开发周期 设计到制造一次成功的目的。 设计到制造一次成功的目的。

?

由于PCB设计的质量问题在生产工艺中是很难甚至无法 由于PCB设计的质量问题在生产工艺中是很难甚至无法 PCB 解决的,如果疏忽了对设计质量的控制, 解决的,如果疏忽了对设计质量的控制,在批生产中将会 带来很多麻烦,会造成元器件、材料、工时的浪费, 带来很多麻烦,会造成元器件、材料、工时的浪费,甚至 会造成重大损失。因此要求SMT印制板设计人员应根据SMT 会造成重大损失。因此要求SMT印制板设计人员应根据SMT SMT印制板设计人员应根据 工艺特点以及SMT生产设备要求进行设计,同时在设计模样、 工艺特点以及SMT生产设备要求进行设计,同时在设计模样、 SMT生产设备要求进行设计 正样、 正样、小批试生产和大批生产各阶段都必须执行可制造性 设计审核制度。 设计审核制度。特别是在批生产前必须严格按照设备和工 艺对PCB设计的要求进行审核。在给印制板加工厂提交CAD 艺对PCB设计的要求进行审核。在给印制板加工厂提交CAD PCB设计的要求进行审核 设计资料前,必须一一确认。 设计资料前,必须一一确认。

2.审核程序
? 首先是设计人员自审; 首先是设计人员自审; ? 然后由工艺人员逐项审核; 然后由工艺人员逐项审核; ? 完成审核后要审核报告,提出修改建议; 完成审核后要审核报告,提出修改建议; ? 与设计人员协商后进行修改,最后必须由主管工艺师批准; 与设计人员协商后进行修改,最后必须由主管工艺师批准; ? 每个阶段要组织召开评审会。 每个阶段要组织召开评审会。

PCB可制造性设计审核审核内容 3. PCB可制造性设计审核审核内容
? 3.1 PCB的尺寸和结构形状、装配孔、散热孔的位置、尺寸, PCB的尺寸和结构形状 装配孔、散热孔的位置、尺寸, 的尺寸和结构形状、 边缘尺寸等是否符合要求。 边缘尺寸等是否符合要求。

? 3.2 PCB组装形式和工艺设计是否合理 PCB组装形式和工艺设计是否合理 ? PCB设计时在满足整机电性能、机械结构以及可靠性要求的 PCB设计时在满足整机电性能、 设计时在满足整机电性能 前提下,还要从降低成本和提高组装质量出发, 前提下,还要从降低成本和提高组装质量出发,应该做以 下几方面考虑: 下几方面考虑: ? a 最大限度减少PCB层数 最大限度减少PCB PCB层数 ? 能采用单面板就不用双面板,能采用双面板就不用多层板, 能采用单面板就不用双面板,能采用双面板就不用多层板, 尽量减少PCB加工成本。 尽量减少PCB加工成本。 PCB加工成本 ? b 尽量采用再流焊工艺 ? c 最大限度减少组装工艺流程,尽量采用免清洗工艺。 最大限度减少组装工艺流程,尽量采用免清洗工艺。

? 3.3 是否满足SMT设备对PCB设计要求 是否满足SMT设备对PCB SMT设备对PCB设计要求 ? PCB形状 尺寸是否正确,小尺寸PCB 形状、 PCB是否考虑了拼 a PCB形状、尺寸是否正确,小尺寸PCB是否考虑了拼 板工艺; 板工艺; ? ? ? ? 夹持边设计是否正确; b 夹持边设计是否正确; 定位孔设计是否正确; c 定位孔设计是否正确; 定位孔及非接地安装孔是否标明非金属化; d 定位孔及非接地安装孔是否标明非金属化; 基准标志图形及设置位置是否符合规定, e 基准标志图形及设置位置是否符合规定,基准标志 图形周围是否留出1 1.5mm无阻焊区; 1.5mm无阻焊区 图形周围是否留出1~1.5mm无阻焊区; ? f 是否考虑了环境保护要求。 是否考虑了环境保护要求。

? 3.4 是否符合SMT工艺对PCB设计的要求 是否符合SMT工艺对PCB SMT工艺对PCB设计的要求 ? a 基板材料、元器件及元器件包装的选用是否符合要求; 基板材料、元器件及元器件包装的选用是否符合要求; ? b 焊盘(形状、尺寸、间距)是否符合DFM规范; 焊盘(形状、尺寸、间距)是否符合DFM规范; DFM规范 ? c 引线宽度、形状、间距、引线与焊盘的连接是否符合要求; 引线宽度、形状、间距、引线与焊盘的连接是否符合要求; ? d 元器件整体布局、元器件之间最小间距是否符合要求,大 元器件整体布局、元器件之间最小间距是否符合要求, 器件周围是否考虑了返修尺寸; 器件周围是否考虑了返修尺寸; ? e 再流焊面元器件排布方向是否符合要求; 再流焊面元器件排布方向是否符合要求; ? f 波峰焊时元器件排布方向是否符合要求; 波峰焊时元器件排布方向是否符合要求;

? g 插装元器件的孔径、焊盘设计是否符合DFM规范; 插装元器件的孔径、焊盘设计是否符合DFM规范; DFM规范 ? h 元器件的极性排列方向是否尽量一致; 元器件的极性排列方向是否尽量一致; ? i 阻焊膜及丝网图形是否正确,元件极性与IC第1脚是否标出; 阻焊膜及丝网图形是否正确,元件极性与IC IC第 脚是否标出; ? j 轴向元件插装孔跨距是否合适(或元件成形是否正确); 轴向元件插装孔跨距是否合适(或元件成形是否正确); ? k 径向元件插装孔跨距是否与引脚中心距一致; 径向元件插装孔跨距是否与引脚中心距一致; ? l 相邻插装元件之间距离是否有利于手工插装操作; 相邻插装元件之间距离是否有利于手工插装操作; ? m PCB上接插件位置是否有利于布线与插拔。 PCB上接插件位置是否有利于布线与插拔 上接插件位置是否有利于布线与插拔。

? 3.5 是否满足检验、测试要求 是否满足检验、 ? 测试点( 焊盘尺寸及间距设计是否正确, a 测试点(孔)焊盘尺寸及间距设计是否正确,是否 满足AOI、在线测、功能测要求; 、在线测、功能测要求; 满足 要求 ? 是否考虑了测试通道 夹具问题; 测试通道、 b 是否考虑了测试通道、夹具问题;

? 3.6 是否考虑了散热、高频、电磁干扰等问题。 是否考虑了散热、高频、电磁干扰等问题。

? 3.7 工艺材料的选用是否考虑了既要满足工艺、质量可靠 工艺材料的选用是否考虑了既要满足工艺、 性的要求,又考虑了节约成本。 性的要求,又考虑了节约成本。

? 3.8 设计输出文件是否完整 ? 除满足印制板加工标准中规定的印制板设计输出文件外,SMT印制 除满足印制板加工标准中规定的印制板设计输出文件外, 印制 板设计还需生成以下三个文件(贴装机座标文件及元器件明细表A、 板设计还需生成以下三个文件(贴装机座标文件及元器件明细表 、 B面分别提供) 面分别提供) 面分别提供 ? ? a) PCB坐标纯文本文件是否正确 PCB坐标 坐标纯 是否包括了基准标志和贴片元件的位号、 、 轴座标 轴座标、 旋转 是否包括了基准标志和贴片元件的位号、X、Y轴座标、T旋转 角度以及元件的封装名称(不应包括插装元件) 角度以及元件的封装名称(不应包括插装元件) ? b)元器件明细表中元器件的位号、型号规格和封装类型并是否符合 元器件明细表中元器件的位号、 元器件明细表中元器件的位号 设计文件,是否以纯文本文件的形式输出。 设计文件,是否以纯文本文件的形式输出。 ? c) 贴装元器件的焊盘图形文件是否正确(不应包括插装元件) 贴装元器件的焊盘图形文件是否正确(不应包括插装元件) ? d) 以上二个文本文件中的贴片程序、Mark、元件名是否符号命名方 以上二个文本文件中的贴片程序、Mark、 法的规定。 法的规定。

PCB可制造性设计审核标准和依据 4 PCB可制造性设计审核标准和依据
? (1) 本企业DFM标准 规范 ; 本企业DFM标准(规范 DFM标准 规范); ? (2) 参考 参考IPC、EIA、SMEMA等国际标准以及国内SJ/T等标准; 等国际标准以及国内SJ/T等 、 、 等国际标准以及国内SJ/T 标准; ? (3) 元器件厂商提供的元器件尺寸和推荐的焊盘设计图形; 元器件厂商提供的元器件尺寸和推荐的焊盘设计图形; ? (4) PCB设计硫酸纸图; PCB设计硫酸纸图; 设计硫酸纸图 ? (5) CAD设计文件(需要用专用软件打开) 设计文件( 设计文件 需要用专用软件打开)

PCB可制造性设计审核方法 5. PCB可制造性设计审核方法 ECAM软件功能介绍 软件功能介绍) (ECAM软件功能介绍)
? CAD设计文件需要用专用软件打开 设计文件需要用专用软件打开Gerber图形文件,必 图形文件, 设计文件需要用专用软件打开 图形文件 须打开图形才能进行审核。 使用ECAM软件可以看、 ECAM软件可以看 须打开图形才能进行审核。 使用ECAM软件可以看、读、编辑 审核 和修改PCB设计文件。 和修改PCB设计文件。 PCB设计文件 ? ECAM软件的主要功能: ECAM软件的主要功能: 软件的主要功能 ? (1) 打开 打开Gerber图形文件 ; 图形文件 ? (2) 输入设计文件和孔径文件; 输入设计文件和孔径文件; ? (3) 装入各 装入各Gerber层图形数据; 层图形数据; 层图形数据 ? (4) 进入图形显示,开始逐层打开图形进行检查; 进入图形显示,开始逐层打开图形进行检查;

? (5) 检查时可以看全图、可以放大、缩小,看图时可以平移图形; 检查时可以看全图、可以放大、缩小,看图时可以平移图形; ? (6) 有错误时可以通过改变D码进行修改、重绘焊盘形状、大小和导 有错误时可以通过改变D码进行修改、重绘焊盘形状、 线粗细,然后检查修改效果。还可以增加、删除、复制移动图形; 线粗细,然后检查修改效果。还可以增加、删除、复制移动图形; ? (7) 可以自定义每层的颜色; 可以自定义每层的颜色; ? (8) 可以同时打开多层图形检查并修改层间对准; 可以同时打开多层图形检查并修改层间对准; ? (9) 可以运行设计规则进行自动检测,并将检测结果记录检测结果报 可以运行设计规则进行自动检测, 告中。还可以对设计规则文件进行编辑和修改。 告中。还可以对设计规则文件进行编辑和修改。

6.写出审核报告
? 完成审核后要写出审核报告,指出存在问题、提出修改建议, 完成审核后要写出审核报告,指出存在问题、提出修改建议, 然后与设计人员协商后进行修改,最后必须由主管工艺师批准。 然后与设计人员协商后进行修改,最后必须由主管工艺师批准。 ? 审核报告的格式可根据本单位的具体情况和要求进行设计。 审核报告的格式可根据本单位的具体情况和要求进行设计。

审核报告的格式举例
PCB 设计可生产性审核报告
编号: 工作令号 序号 1 审核项目 PCB 板材、外形尺 寸、形状、定位 孔和夹持边 PCB 代号 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 审核员 日期 元器件选用 布线设计、焊盘 与印制导线连接 SMC/SMD 及 THC 焊盘设计 器件布局 元器件的间距
导通孔、 测试点

产品名称 存在问题

印制板代号 工艺建议 设计修改措施

阻焊、丝网 基准标志(Mark) 拼板设计 散热设计 抗电磁干扰设计 其它 负责人 日期


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