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DFM


DFM STUDY





2.0 PCB设计的 个基本原则 设计的7个基本原则 设计的 个基本原则…………………………………… 3.0 PCB设计原则 设计原则……………………………………………. 设计原则 3.2 布局原则………………………………………………… 3.3 板子的尺寸及厚度………………………………………. 3.4 Board Clearance Requirements………………………… 3.5 Board Warp and Bow…………………………………….. 3.6 定位参考…………………………………………………… 3.7 4.0 拼板利用设计原则 4.1 拼板设计考虑事项……………………………………… 4.3 Tab(W/mouse bites) between board and breakaway……………. 4.4 V-score 设计……………………………………………………. 4.5 Tab(W/mouse) between boards…………………………………





4.6 阻焊层要求………………………………………………….. 4.7 4.8 Label Locations 5.0 PCB表面处理 表面处理 5.1 PCB表面处理…………………………………………. 6.0 针对SMT的设计考虑…………………………………………… 6.1 表面贴装技术指南…………………………………………… 6.2 SMT设计原则 6.3 SMT 零件高度考虑 6.4 基准 6.5 SMT 零件选择 7.0 焊盘设计 焊盘设计…………………………………… 7.1 焊盘设计………………………………………………. 7.2 无源元件焊盘设计…………………………………….. 7.2.1 被动元件…………………………………………..





7.2.2 IC(J-Leaded)……………………………………. 7.2.3 IC(Gull-Winged)…………………………………. 7.2.4 SMT Fine pitch 焊盘宽度…………………………. 7.2.5 Keep-out area…………………………………….. 7.2.6 HASL Thickness for Fine Pitch Technology……….. 7.2.7 元件间最小间距………………………………………… 7.3 Area Array Packages 设计指南 7.4 BGA 设计指南 7.5 8.0 Design Consideration For Wave Soldering…………………. 8.1 波峰焊指南 8.2 波峰焊元件间距 8.3 波峰焊元件方向 8.4





8.5 Component Shadowing Considerations………………… 8.6 Via Hole Considerations…………………………………. 8.7 Lead Clinch ………………………………………………. 8.8 Seletive Wave Soldering Tutorial…………………………. 8.9 Selective Wave Soldering Design Considerations………… 8.10 UFO Hole…………………………………………………. 9.0 Design Consideration For Inspection And Repair……….. 9.1检查和维修指南 9.2检查和维修的设计规则 10.0 Design Consideration For Cleaning………………………… 10.1Design consideration for cleaning ………………….

PCB设计的 个基本原则 设计的7个基本原则 设计的
DFM-2.0

对于大量PCBA的生产,设计时考虑设备的容量不要超过设备的最大容 量,一般标准SMT 设备的容量20“*18” (508mm*457mm) 在所有的PCB上都要涉及3 个全局基准点,对于多脚的IC 而言要设计 局部基准 (208 pin-out or fine-pitch package) 脚间距为0.5mm或小于0.5mm都被认为是密间距元件 相邻的IC之间应有足够的空间以利于重工和目检 0.15 to 0.2英寸45 度 设计时使所有位于PCB 底面的元件尤其是翅型引脚包装的元件在同 一方向以利于波峰焊接。 所有的BGA通孔必须由阻焊层从上面盖住不必要的热转移 所有的元件位置应有清晰的标识,一直是元件是否放置 允许足够的测试接口以利于ICT测试

PCB 设计原则
DFM-3.2
1> 减少PCB组装的制程工序及成本,尽量使零件置于PCB 的主焊
接面。 2> 如果SMD确需置于混装技术PCB 的两面,可以考虑选择性焊接. 3> 相同或相似的元件应置于同一列或一排并且极性应指向同一方向. 4> 在PCB上按尺寸及数量均匀的分配元件以避免PCBA在回流过程 及波 峰焊接过程中变形. 5> 连接器和插座应置于PCBA的主要焊接面. 6> 不要在PCB的两面都设计通孔设备. 7> 允许可测试或测试访问. 8> 设计中应尽量考虑自动装配,尽量减少人工操作. 9> 设计中应尽量考虑简单操作. 10> 设计中除特殊说明应使用标准装配及测试要求, 11> 设计中应考虑自检及边界扫描测试

PCB 设计原则
12> 避免使用跳线及任何额外的人工操作. 13> 减少散装零件的使用. 14> 装配中尽量使用标准件. 15> 便于PCB 及零件的定位. 16> 设计中尽量减少焊接及清洗的工序. 17> 设计中考虑设备调试的要求. 18> 设计中考虑各种变量的误差. 19> 设计元件、设备及焊盘的参数应尽量在所 要求界限 的上 限。

PCB 尺寸及厚度
DFM-3.3 基于Sanmina-SCI 设备规格

PCB扉边要求 扉边要求
DFM-3.4
在PCB沿其流程流动的方向上的两个平行的边缘允许有5mm的切 除带.

功能: 防止机械设备的链条,箝位及治具在运输及组装过程中与PCB 产生碰 撞,另外可防止位于PCB 板边缘的SMD 零件在人工操作及在线临时存 储时受损.

PCB 板的变形要求
DFM-3.5
1, 对较好的放置及夹具,PCB弯曲的最大程度为: 在板子的最大尺寸方向不超过0.1英寸(2.5mm)
2, 镀覆通孔技术: 0.001”/ inch,(不超过板子最长尺寸的1.5%) SMT/BGA技术: 0.0075“/inch,(不超过板子最长尺寸的0.75%)

定位(基孔 定位 基孔) 基孔
DFM-3.6
基孔为其它所有钻孔及冲孔提供定位参照,同为PCB在装配设备 上提供精确的定位、减少误差累计.

注意: 1> 基孔与基准mark 点区别; 2>基孔位于最长边 3>标准的孔径及距离可减少PCB制作及设备调试的等待时间

拼板设计考虑事项
DFM-4.1

拼板是一种在一块基板上布置一块或多块PCB使之起到易于制造(如工艺 孔,基准点等)的制程方式 拼板依功能被分为几个部分 ? 加工所需的空间 ? 电路板 ? 测试点 ? 电路板之间用于分板的空间 ? 附加的导线用于边缘电镀的连接器

分板的五种主要方法比较
方法 Snap out Cut out Nibble Route Punch 描述 徒手或将板边卡在平 板的“V”形槽中,人工 折板 用手工工具将连接切 断 利用气源拉动勾壮 刀,拉断连接 由刀片对连接逐一切 断 由冲头冲断连接,一 次成功 操作难易 效果 价格

简单

板边粗糙,对元件有潜在 破坏 板边粗糙,有突起,一般 不采用 效果很好 板边较好,但对于每种产 品要有Profile 效果很好,但对于每种产 品要有Profile



人工



治具 要有 Profile 要有 Profile

一般

较高



PCB组装规则及定义 组装规则及定义
通常,将一些较小的板子作成拼板能够提高效率和产 出,并导致成本节约。 如果两个或更多的单板合成拼板,这些单板之间距离为 0.100“。 工艺孔及基准点可以被加在废边上,可以增加美观及提 高生产力。 在板间空的地方填补一些空板可以在集中焊接操作中减 少变形及加强散热 当“mouse bites”如图所示时可以用手或手工工具分板,但 可能给焊点较大的力,为避免这种情况,所有零件必须保 持远离“mouse bites”至少250mils.

Tab(W/mouse bites) between board and breakaway

Tab到Tab之间距离推荐 到 之间距离推荐2.5inches到5.0inches. 之间距离推荐 到 返回

V-Score Design

DFM-4.4

Solder Mask Requirements DFM-4.6

优先推荐SMOBC (Solder Mask Over Bare Copper)

在免洗制程中优先选择green solder mask color.

LPI(液态感光阻焊油墨) is preferred to dry film solder mask

所有的锡垫以及测试点不应涂绿胶.

在基准点上或其周围0.08“(2mm)之内不应有阻焊层.

PCB表面阻焊层厚度应保持均匀.(允许阻焊层比覆铜层高 1.5mil )

Solder Mask Requirements
Solder plugs 不允许超过通孔的锡垫.

为了防止污染不允许由两面同时塞住通孔或其它任何孔.

锡垫与邻近的通孔之间必须有阻焊层.

有时阻焊层也用来覆盖通孔.

Label Location DFM-4.8
1.所有的标签在PCB印刷层都应有Location。 2.对于那些需在Reflow之前贴的标签,标签Location应远离SMT元 件。

PCB Surface Finishes DFM-5.0
正确选择PCB表面处理方法将直接影响到产品的成本 及良率. 现有的表面处理方法如下: OSP(organic solderability preservative) ENIG(electroless nickel immersion gold) HASL(hot air solder leveling )

PCB Surface Finishes ---OSP DFM-5.0
OSP是现有的对裸铜进行表面处理 的最便宜的一 种方法.是在裸铜表面覆盖一层薄的有机材料防止铜 的氧化。

缺点是:经处理的表面脆,若这一薄层损坏,氧气会 进入并与铜发生氧化从而降低其表面的可焊性.而且 防护层是绝缘的所以它不适于作接地用

PCB Surface Finishes---ENIG DFM-5.0
ENIG比OSP robust 的多,但是因为金的多孔特性使得它的寿命有 一 定的限制. ENIG 表现出良好的可焊性,其良好的接触电导性使其成为 表面处理的理想选择.他还用在开关,接触端子等.金的厚度将影响到 其应用寿命.

浸金制程是:“mono-molecular”即单 个分子厚度,因此制程不会超过 0.1um. 金在锡中完全溶解并与镍和锡生成合金,防止镍的氧化.无电 镀镍层的厚度 一般是3~5um.人们现在已经在关心金合金的脆性,金 的脆性问 题只有在金的含量超过2~3wt.%或度层少于0.1um 是成立. ENIG 虽昂贵,但是与其它表面处理相比镀金的含量是很低的

PCB Surface Finishes –HASL DFM-5.0
HASL是在PCB表面涂覆一层锡铅合金, 其低成本,高强度使其成为 多年来流行的一种方法,但是近年来又减少的趋势.其涂覆的厚度在 锡垫的边缘和中间也有所不同(几微米到50~75um).这种可变性在 基准点的确认及网印,贴放中都会产生很多问题,所以尽量不要用到 密间距的SMT电路板上 HASL因其低成本,实用性使其成为技术含量低,及低成本的波峰焊 电路板的表面处理技术的首选

PCB Surface Finishes –others DFM-5.0
其它的表面处理如: (浸)银 , 锡,钯,镍钯(NiPd)等等。 这些方法各有优点,但与前三种方法相比还需一定的理由来说明 其可靠性及实用性.

强烈建议在DFX早期设计时应对PCB表面处理进行有效的评估

附表

Device part number DFM-6.0
SMT设计首先考虑的是:元件号码的数量. 总的来说应用少量的料号是经济的,因为每增加一个额外的元 件 料号制造成本会显著增加。大量的零件料号可能是更实际的问 题,1 个FUJI CP6 的高速贴片机的最大容量是140种不同的料号,而这 种限制在低速机以及机器装配上同样存在。

即使所用的零件都适合机器,而大量的零件也需要更长的set-up时 间,当然也会存在发生更多错误的可能性以及由于缺少零件而造 成 停线的可能性。 > 优先推荐用两个现有的元件串联或并联从而得到我们所需要的值

Device part number
保证最适当的尺寸说明,不管是在不同的包装里还是有不同的误 差, 切忌用不同的封装尺寸来指定有相同值的元件。

尽量使用机器贴放的元件,以下是不同贴放方式的性能比较:

Moisture sensitive device
对于塑料封装的IC而言一个主要的问题是它的吸湿性, 为避免湿气的吸收进料时通常需密封包装,并在包装中 有干燥剂. JEDEC发布了一分类标准(30度,60%湿度)

SMT 设计原则 DFM-6.2
1.

如有相应SMT规格元件,避免使用“通孔”元件。 除非是板子边 上的连接器以及高使用率的连接器

2. 确认表面贴装元件可自动贴装。为了真空能PICK UP 元件,元 件重心上表面应为一个平坦面。避免使用MELF无源元件。管状 或MELF不平坦的形体妨碍了自动贴片的真空密封。同时MELF 在reflow soldering时易滚掉,除非在pad上做凹槽 3. 所有元件端面应是平面的(最大平面度0.1mm),可焊接的,以 及符合制造工艺的。 量产时,tape and reel是较好的包装方式。 对湿度敏感元件应使用tray盘装,所有tray盘应在125度烘烤

SMT 设计原则 DFM-6.2
4.在拾取SMT connectors时应注意在connector重心位置必须是平面 以利于vacuum pick up。long connector(大于50mm)的置件姿 态问题大多由于theta角放大率error引起。 5.元件末端镀锡(solder plating)比浸锡好,因为在浸润时受‘dog bone’影响。不平坦的表面难以使placement jaw 抓在元件中间。 对于connector,期望的solder process 是THR(through hole reflow) 6.尽量使用标识元件以利于元件的辨认与跟踪. 7. Use connector that incorporation design features防止“灯芯”现象 (被焊零件金属由于毛细现象吸收溶液),或用阻焊层(如 exposed Ni)防止“灯芯”现象以致锡爬到焊接点上面去。 “灯芯” 现象常在一些不便目检的地方造成搭锡

SMT 设计原则 DFM-6.2
8.在元件选取时常常推荐保持标准配置及尺寸一致性。 .元件必须能在红外线OVEN里耐230度2分钟。或在锡炉耐260度 10秒。 .元件需不溶于至少60度的溶剂(用于cleaning) 9.尽可能用排阻和排容。它们扩展了板子的实际区域,同时减少元 件数量来降低材料和劳动力费用。 10. 大而重的元件不该贴装在双面板的secondary side 。包括每个 引脚大于0.08g的有引脚元件以及solder ball大于0.05g的BGA。 11.为了使组装容易,将QFP,BGA,Socket 和Connector贴装在同 一面。

SMT 设计原则 DFM-6.2

12.在BGA周围留有足够的空间以便于Rework fixture和tooling 的使用。 13.在外设引角IC周围留有足够空间以便于T/U和Rework。最小 接受距离为0.1“(2.5mm),而0.15”(3.8mm)为推荐值 14.由于受rework限制,不推荐双面镜像贴装或在PCBA的两面背 对背贴装BGA, 15. Secondary面上的SMD元件最好pin脚少于44脚。如元件需过 W/S,那么pin与pin之间的推荐距离为0.05“或更大,对grid array遵照第10条。

SMT Comp Height Consideration DFM-6.3
1.单面板 单面板:SMT零件最大高度6~10mm ,取决于SMT机器类型 单面板 (CP6 最大高度:8.5mm)。 2.双面贴片(W/O Wave Solder):主副面SMT零件最大高度 双面贴片(W/O 双面贴片 6~10mm 。 3 .双面贴片(W Wave Solder):主面SMT零件最大高度6~ 双面贴片(W 双面贴片 10mm,副面SMT零件最大高度3.81mm 。

Fiducials DFM-6.4
1.为满足SMT设备精确定位要求,有SMT零件的PCB面要有三个全 局Mark点。 2.全局Mark点应位于PCB三个拐角处,它离板边或加工孔的距离 不可小于5mm.,以便于SMT设备自动定位。 3.对于较大BGA 和零件脚间隙小于等于0.025”IC,必须要有两个 局部Mark点. 而且后者要优先选择三个局部Mark点。

Fiducials 6.4
4..局部Mark应位于零件对角线处。 5.位于同一直线的细间距IC可考虑共用局部Mark。

DFM-

6. 标准Mark点是一个被蚀刻的内径大于等于0.04”的铜环。铜环可 选择进行电镀处理,电镀层厚度在0.0002至0.004”之间,最厚不 可超过0.001”。

Fiducials DFM-6.4
7.Mark点应标注在Geber的模板层中;全局Mark应与局部Mark大 小相同。 8.与Mark点外观相同或相近的Pad点在设计时应远离Mark点,以 免SMT设备定位错误。 9.不可将A`B面的Mark点设计在同一地点,以免SMT设备错误地将 A面零件贴在B面。

SMT Comp Selection DFM-6.5
1.推荐使用BGA代替脚距小于0.02”的IC。 2.使用的零件的零件脚材料只能是锡或铅,不可使用钯`锡钯合 金等。 3.SMT零件上的标签必须平整居中的贴在SMT零件表面,且标 签尺寸需大于Nozzle,以便于真空吸嘴吸放零件。 4.所有SMT零件的首选包装方式为Tape&Reel,因为它可节省 SMT机器的周期时间;对于较大的零件如BGA,可考虑选用 Tray包装;Tube 包装易造成零件脚弯曲,一般不选用;SMT 零件不提供散装,除非有专用的散装Feeder。

LAND PATTERN DFM-7.0
好的焊盘(land pattern)如下: 1, 生成可靠的焊点; 2,提供PCB 制造公差; 3,提供元件贴放的公差; 4,提供足够的元件的尺寸可变性; (is robust to component dimensional variation) 5,减少组装的缺陷及利于目检; 6,易于重工; 7,提高PCB的热传导性。

BASIC VARIABLE
1、相对的焊盘之间的间隙取决于元件本身的宽度及尺寸公差,它是 正 确的元件定位的最关键的因素。 2、焊盘的长度取决于:a可焊端的高度和宽度; b零件脚和接触点; c 元件的面积。 3、增加零件焊盘之间的间隙有利于组装;推荐使用小的焊盘。 4、设计是尽量考虑焊盘的方向与流程的方向垂直; 5、焊盘的宽度最好等于或梢大于元件的宽度; 6、保持最小的焊盘扩展,最好是能形成可靠的锡形并利于目检最 好; 7、推荐焊盘的形状为圆形.

无源元件设计要点

锡珠和墓碑通常发生在chip的组装和焊接中,尤其是 0603和0402。通过优化焊盘的设计可以减少或消除这类 缺陷,研究表明带有圆弧拐角的焊盘可以明显减少墓碑的 产生,如0402.

无源元件设计要点

C: 要足够长,保证元件全部焊在焊盘上,大尺寸的焊盘可以减少墓 碑发生,但不宜太大导致锡桥。 E: 足够大可以导致一个接近180度润湿角以有效的减少墓碑。负的 该尺寸有同样的效果,但给目检带来很大困难 D: 要足够小,零件下的锡可以提供一个向下的张力。

推荐无源元件焊盘设计----电阻 电容 推荐无源元件焊盘设计 电阻,电容 电感 电阻 电容,电感

推荐无源元件焊盘设计----电阻 电容 电感--2 推荐无源元件焊盘设计 电阻,电容 电感 电阻 电容,电感

IC---J-Leaded,PBGA/TBGA ,

IC—Gull-winged

CBGA/CCGA

CBGA/CCGA
Chip的焊盘宽度作为设计的一个关键参数决定了贴片机的公差和焊 的焊盘宽度作为设计的一个关键参数决定了贴片机的公差和焊 接的质量. 接的质量

对于波峰焊PCB第二面元件间最小间距 第二面元件间最小间距 对于波峰焊

注意: 注意 1. 对于 对于SMT Chip最小间距参照此表 防止波峰焊时形成阴影 最小间距参照此表,防止波峰焊时形成阴影 最小间距参照此表 防止波峰焊时形成阴影. 2. 对于双面但无波峰焊的情况 参考上页列表. 对于双面但无波峰焊的情况,参考上页列表 参考上页列表 3. 不要贴装 不要贴装DIP或axials在第二面 或 在第二面. 在第二面

PCB主面或上面元件间最小间距 主面或上面元件间最小间距

Design Considerations for Area Array Packages DFM-7.3
1.BGA一般使用的容易溶解的Sn-Pb锡球,而CBGA和CCGA使用的是 高温10Sn90Pb锡球。 2.Sanmina-SCI研究发现锡膏的容量对区域阵列的焊接可靠性有重大影 响,因此BGA,CBGA ,CCGA的焊垫大小必须适中;对CBGA而言, 较多的焊锡能提高焊接可靠性;而对CCGA而言,较少的焊锡效果 会更好。 3.因为BGA具有较好的自我定位功能,因此在设计时,BGA的PAD点 方向应与Reflow方向一致,防止热量不均匀产生准对准。 4.将BGA的PAD点设计在靠近板边的地方,不易引起板边弯曲变形和 便于对BGA边缘锡球进行目视检测。

Design Rules for BGAs DFM-7.4
1.连接BGA PAD点和VIA孔,应首选Dogbone;对于标准的50/60 mil 间隙的BGA PAD点和VIA孔,可以选用8mil的蚀刻线路。 2.不推荐在SMT副面使用金属的TBGA 3.如图所示,Non Solder Mask Defined (NSMD) 的PAD点能够比 Solder Mask Defined (SMD) 的PAD点提供更长时间的可靠性。 4.NSMD PAD点周围允许有最小2mil 的环孔,

Design Considerations for W/S DFM:8.1~8.3
1.相对Reflow,W/S是一个较为成熟的工艺。 2.零件的方向和零件脚的间距将会影响W/S的焊接效果。 3.一个常见的焊接缺陷是因为没有考虑到较高零件的“荫影”。如图(一) 所示,当较高零件进入锡锅时,其后将形成一气囊区域,如果恰好有 一较小零件位于该区域,则将不能被很好地焊接。

Design Considerations For W/S DFM:8.1~8.3
4. 连接器方向应与板子方向一致,如图(二)所示。 5.如图(三)所示,如果连接器方向与板子方向垂直,则易在中间区域 形成搭锡。 6.Active SMT和细间距零件不应设计在副面。

Design Considerations For W/S DFM:8.1~8.3
8.较多的开放通孔,会使细间距的SMT零件在过W/S时 二次Reflow,因此, 1)堵塞通孔,减少热量转移。 2)通孔远离细间距的SMT零件。 9.陶瓷电容高温下易爆裂,因此避免在副面放置陶瓷电 容。 10.如图(四)(五)所示,副面轴向零件方向应垂直 W/S Flow方向;IC方向应与W/S Flow方向平行。

图(一)

图(二)

图(三)

图(四)

图(五)

虚拟焊盘设计

DFM-8.4

为了避免在SOIC的引脚及网状排列的翅型脚的电阻上有搭锡,推荐在 每排焊盘尾部加一个假焊盘。如图

虚拟的焊盘宽度应该是普通焊盘的2至3倍。IC只有一边有虚拟焊盘限 制了PCBA过波峰焊的方向,因此推荐在IC两边都提供这种虚拟焊盘, 这样可以在需要旋转PCBA时提供了选择

元件阴影考虑

DFM-8.5

对于波峰焊,当小元件和大元件相邻最小距离为0.100“时,推荐焊盘 间保持空间,如图:

当焊盘间距离小于0.100“时,由于 阴影,小一些的元件必须先过锡波

If spacing is<0.100”,the smaller component must be on the leading edge to minimize solder skip due to shadowing

元件阴影考虑

DFM-8.5

8.5.1 对于贴片和通孔PGA及轴向的元件,焊盘间最小距离建议如图:

8.5.2 推荐最大元件引脚和孔的直径相差不超过0.015“,这样可以 在波峰焊时得到好的锡形。孔的最小尺寸取决于板子的厚度. 8.5.3 为避免波峰焊时有溢锡的可能,无元件插的孔的直径不要大 于0.100“。

Via Hole

DFM-8.6

8.6.1 IC下部的Via Hole应该被Solder mask盖住,除了BGA下的仅在上 部由Solder Mask 盖住。 8.6.2 via hole不应该被加工成元件焊盘的一部分,它会从焊接点处抢锡。 8.6.3 标准的via hole不应该被放置于贴片焊盘上。 8.6.4 所有不测试的via hole应该用Solder Mask盖住。 8.6.5 为了减少搭锡,不要安置via hole于discrete components下部 (SOTs,陶瓷R-Paks).通常建议的via hole的位置如下页图:

Good

Poor

8.0 DESIGN CONSIDERATIONS FOR WAVE SOLDERING
8.7 Lead Clinch
1) 通孔至少离弯脚 ) 通孔至少离弯脚0.010’’,如图 所示 ,如图41所示 2) 任何在弯脚下面或和弯脚的距离少于 ) 任何在弯脚下面或和弯脚的距离少于0.101 ’’ ,要求被覆 盖

8.8 选择性波峰焊接指南
选择性波峰焊作为一种波峰焊流程, 选择性波峰焊作为一种波峰焊流程,最初用在双面板混合组装 技术。这种工艺对底面的SMT元件的选择性覆盖,它用一种特殊 元件的选择性覆盖, 技术。这种工艺对底面的 元件的选择性覆盖 的治具防止裸露的设计造成的锡融化 . 大多数的波峰焊的设计指南中应用到选择性波峰焊。然而, 大多数的波峰焊的设计指南中应用到选择性波峰焊。然而,为 了确保最优化的选择性的波峰焊, 了确保最优化的选择性的波峰焊,在下面的内容中提到了 具体的 尺寸要求。 尺寸要求。

8.0 DESIGN CONSIDERATIONS FOR WAVE SOLDERING
8.9 Selective Wave Soldering Design Considerations
? 为避免过高的治具厚度,要求去除在主面上高于0.150inch的大外 为避免过高的治具厚度,要求去除在主面上高于 的大外 形零件。 形零件。下面的公式被用于评估最小间距 (X inch), PTH锡垫和邻 ), 锡垫和邻 近的假定外形的SMD 零件必须的距离 (Y inch) 近的假定外形的 ) ? Y = 1.172X + 0.0298

?

这个公式只有当元件沿着扳子行进的方向放置时,才有效。 这个公式只有当元件沿着扳子行进的方向放置时,才有效。可波峰 焊最大的元件外形高度Ψ值小于或等于2.5 的值应大于或等于0 焊最大的元件外形高度Ψ值小于或等于2.5 ’’ ,X 的值应大于或等于

? 减少选择性焊接中的锡不足,要求大于0.150inch的高外形零件和 减少选择性焊接中的锡不足,要求大于 的高外形零件和 PTH锡垫应有最小为 锡垫应有最小为0.125 ’’的间距 锡垫应有最小为 的间距

8.0 DESIGN CONSIDERATIONS FOR WAVE SOLDERING
? 有效的选择性波峰焊治具要求大于0.150inch的高外形零件 有效的选择性波峰焊治具要求大于 的高外形零件 和插件锡垫的最小距离为0.100inch 和插件锡垫的最小距离为 ? 点 孤立的和局部组状的插件会提高覆盖的效率和减少焊接缺

? 为了更好的夹持和焊接良率,避免将电路板SMD元件直接 为了更好的夹持和焊接良率,避免将电路板 元件直接 放置在底面的PTH区域 放置在底面的 区域

8.0 DESIGN CONSIDERATIONS FOR WAVE SOLDERING
8.10 UFO 孔
装配孔必须在波峰焊时用液态MASK或波峰治具覆盖,来防止这些孔被 装配孔必须在波峰焊时用液态 或波峰治具覆盖, 或波峰治具覆盖 填上锡。如果使用图42所示的 填上锡。如果使用图 所示的“UFO”孔,不要求有上述的MASK。这种孔转 孔 不要求有上述的 。 所示的 变成不镀金的孔, 变成不镀金的孔,贯穿板连接是由环孔中的通孔来连接 。在板子底面的环孔 增加MASK楔破坏了锡的表面张力,因此底面的孔不会粘锡。轻微的锡堆 楔破坏了锡的表面张力, 增加 楔破坏了锡的表面张力 因此底面的孔不会粘锡。 会给要使用的装备部件提供良好的连接性。 会给要使用的装备部件提供良好的连接性。 ? X 是装配孔的内径。孔为未镀的通孔 是装配孔的内径。 ? X+.01是环孔的内径 是环孔的内径 ? Y 是环孔的外径 ? Y+.007是MASK 的直径 是

DESIGN CONSIDERATIONS FOR WAVE SOLDERING
? 电镀VIA 被用于代替电镀孔来产生上表面和下表面的连接,允许锡充 被用于代替电镀孔来产生上表面和下表面的连接, 电镀 满孔来减轻VIA 连接对板内层所造成的热量。 连接对板内层所造成的热 满孔来减轻

? MASKING 楔槽相对于孔的中心来说有大约 到20度。它必须延伸过 楔槽相对于孔的中心来说有大约15到 度 环孔边界,所以生产中的任何MASK偏移都将不会影响覆盖环孔 的垂直边界。 偏移都将不会影响覆盖环孔.的垂直边界 环孔边界,所以生产中的任何 偏移都将不会影响覆盖环孔 的垂直边界。 这种楔槽只要求在fab的焊锡面 的焊锡面。 这种楔槽只要求在 的焊锡面。

DESIGN CONSIDERATIONS FOR WAVE SOLDERING

8.0 DESIGN CONSIDERATIONS FOR WAVE SOLDERING

9.0 Inspection和Repair的设计规则 和 的设计规则
DFM-9.1
9.1 检查和维修指南 在某些方面,维修要求是元件怎样放置的一个限制因 素。为了融化锡膏并取走元件所采用的热环境要求元件 周围有间隙。热风回流尽管有很少的限制,也要求元件 周围一定的区域。必要的间隙依赖于不同设备的选用。 下面有三个设计时考虑的临界参数。 锡垫外形允许45度或更小的维修角度。 板子布局有利于元件引脚和焊锡的检查。 在坏的零件周围有足够的地方去维修。 取件和置件有两个主要的方式。例如维修小的零件, 我们可以用烙铁或热风机。在维修这些零件时不损坏周 围的零件是很重要的。

Inspection和Repair的设计规则 和 的设计规则
DFM-9.1

第二种方法是hot gas rework station,这主要是针对 大的元件的,如QFP(Quad Flat Pack)和BGA.这种方式 要求整块板子先预热(100度左右),还要一个合适的 NOZZLE罩在元件周围。然后有热气(空气或氮气)加 热融化锡膏,取下零件。 为了给维修的NOZZLE留下足够的空间是必要的。另 外,为了不影响邻近的元件也要留下必要的间隙。 为了重新放置元件,放置的位置要准备好。有不同的 准备方法。最常用的是用一个微型stencil刷锡膏,然后 置件回流。元件周围最少要有0.2英寸的间隙,以便于印 刷和回流。

Inspection和Repair的设计规则 和 的设计规则
DFM-9.1

Hot gas rework station Hot gas rework station被用于重工大的元件,如QFP& BGA等,但也可用于小一点的元件,如CSP(chip scale Package),连接器等。基本原理如图43所示。板子首先被 预热,减少压力,然后一个NOZZLE罩在元件上,热风 加热回流,融化锡膏,NOZZLE取下零件。 在装上一个新的零件前,对应的地方要清洁,一般是 清除取下零件后残留的锡膏。 锡膏是用“micro-stencil”刷上去的。这是一种小型的钢 板,类似于丝网印刷钢板,上面有一些必要的孔。这种 钢板刚好放在元件位置,用人工定位并刷锡膏。

Inspection和Repair的设计规则 和 的设计规则
DFM-9.1

这种方法采用局部加热。然而邻近的元件,或 是背面也会被加热,甚至有时热风回流会取下那 些不该取的元件。 以下是为最好的检查和维修设计的考虑原则。

Inspection和Repair的设计规则 和 的设计规则
DFM-9.2
9.2 为便于检查和维修的设计要点 为了更好的检查和维修,在大零件之间要有最大的 观测角度和0.15到0.20英寸的空间,像PLCC和IC之间, 如图44所示。

在chip元件之间要有至少0.03英寸的空间,在自动插 入元件管脚和最近的元件本体之间要有最少0.1英寸的 间隙,这样就不会由于加热和溅锡破坏邻近的元件。

Inspection和Repair的设计规则 和 的设计规则
DFM-9.2
要设计“ground plane”让热渗透的影响最小。元件引 脚不应该直接接触大的“ground plane”。另外,元件引 脚应该使用“short conductor”与“ground”隔离,如图45. 让加热的时间和温度最小,以减少破坏邻近元件和PCB 的可能性。

Inspection和Repair的设计规则 和 的设计规则
DFM-9.2

对于CHIP元件检查的要求是要有足够的焊盘尺寸。头 条原则是延轴向元件端部焊盘延伸要不小于元件高度。 如果小于,元件几乎只能看见垂直锡型,这是很难准确检 查的。 SOT(Small-outline transistor )类元件要有一个延伸 的焊盘尺寸,在引脚末端 延伸长度几乎等于引脚厚度。 对于J型脚元件,为了确保准确检查锡型,在元件端部 要有最少0.05英寸的焊盘外延。 保留淘汰的,升级的,或更改的元件的位置是必要的。

10.0

Cleaning tutorial
DI( De Ionized) 已经成为清洗制程中的主要溶剂。 水洗制程包括纯净DI水洗制程(水溶性助焊剂)和混合了DI 水与皂 化 的水洗制程(松香型助焊剂),其中第一种为现在常用的清洗方法。

水洗制程是一种合乎环境要求的工艺。 任何水洗液体渗入并清洁元件底部的能力与元件的stand off height 是成比例的. 清洗工艺所要考虑的两个主要参数:device stand off height 和 shadowing (阴影效应)

10.0

两个重要参数
a
其中F 为剪切应力由公式 可知: F 与 y4 成正比

所以y(stand off height)是在设计中应加以优化的参数

b
(渗入距离) (表面张力) (密度) (重力加速度) (半径)

Design consideration for cleaning

DFM-10.1

1、对于水洗制程而言要求元件的stand off height 最小为 0.005英寸 以 利于溶剂渗入及有效的干燥; 2、考虑元件的定位以利于减小相邻元件的阴影效应及溶媒的渗入与 干燥; 3、推荐在SMD焊盘与导线之间涂布小于0.012英寸的阻焊以防止电 迁移; 4、推荐在重要的PCA 上设计两个SIR(surface insulation resistance) 测试点; 5、因为助焊剂残余会影响信号的完整性,所以有的制程要设计使用免 洗制程。


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