研发工艺设计规范.docx
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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
本规范规则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,资料叠层,基准点,器件规划,走线,孔,阻焊,外表处置方式,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.援用规范性文件
下面是援用到的企业规范,以行业发布的最新规范为有效版本。
序号
编号
称号
1
IPC-A-610D
电子产品组装工艺规范
2
IPC-A-600G
印制板的验收条件
3
IEC60194
印刷板设计,制造与组装术语与定义
4
IPC-SM-782
SurfaceMountDesignandLandPatternStandard
5
IPC-7095A
DesignandAssemblyProcessImplementationfor
BGAs
6
SMEMA3.1
FiducialDesignStandard
3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:
器件装置在PCB板上后,本体底部与PCB外表的距离。
PCB外表处置方式缩写:
热风整平〔HASL喷锡板〕:
HotAirSolderLeveling
化学镍金〔ENIG〕:
ElectrolessNickelandImmersionGold
无机可焊性维护涂层〔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.拼板和辅佐边衔接设计
4.1V-CUT衔接
[1]当板与板之间为直线衔接,边缘平整且不影响器件装置的PCB可用此种衔接。
V-CUT为直通型,不能在中间转弯。
[2]V-CUT设计要求的PCB引荐的板厚≤3.0mm。
[3]关于需求机器自动分板的PCB,V-CUT线两面〔TOP和BOTTOM面〕要求各保管不小于
1mm的器件禁布区,以防止在自动分板时损坏器件。
图1:
V-CUT自动分板PCB禁布要求
同时还需求思索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,不允许规划器件高度高于25mm的器件。
采用V-CUT设计时以上两条需求综合思索,以条件苛刻者为准。
保证在V-CUT的进程中不会损伤到元器件,且分板自若。
此时需思索到V-CUT的边缘到线路〔或PAD〕边缘的平安距离〝S〞,以防止线路损伤或铜,普通要求S≥0.3mm。
如图4所示。
4.2邮票孔衔接
[4]引荐铣槽的宽度为2mm。
铣槽常用于单元板之间需留有一定距离的状况,普通与V-CUT和邮票孔配合运用。
[5]邮票孔的设计:
孔间距为1.5mm,两组邮票孔之间引荐距离为50mm。
见图5
4.3拼版方式
引荐运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,引荐做拼版;
[7]设计者在设计PCB板材时需求思索到板材的应用率,这是影响PCB本钱的重要要素之一。
说明:
关于一些不规那么的PCB〔如L型PCB〕,采用适宜的拼版方式可提高板材应用率,降低本钱。
图6
[8]假定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越2。
[9]假设单元板尺寸很小时,在垂直传送边的方向拼版数量可以超越3,但垂直于单板传送方向的总宽度不能超越150.0mm,且需求在消费时添加辅佐工装夹具以防止单板变形。
[10]同方向拼版
●规那么单元板
采用V-CUT拼版,如满足4.1的禁布要求,那么允许拼版不加辅佐边
●不规那么单元板
当PCB单元板的外形不规那么或有器件超越板边时,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外形较不规那么的PCB,将不规那么外形的一边相对放置中间,使拼版后外形变为规那么。
●不规那么外形的PCB对称,中间必需开铣槽才干分别两个单元板
●假设拼版发生较大的变形时,可以思索在拼版间加辅佐块〔用邮票孔衔接〕
●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
运用条件:
单元板正反面SMD都满足反面过回流焊焊接要求时,可采用镜像对称拼版。
操作本卷须知:
镜像对称拼版需满足PCB光绘的正负片对称散布。
以4层板为例:
假定其中第2层为电源/地的负片,那么与其对称的第3层也必需为负片,否那么不能采用镜像对称拼版。
图11:
镜像对称拼版表示图
采用镜像对称拼版后,辅佐边的Fiducialmark必需满足翻转后重合的要求。
详细的位置要求请参见下面的拼版的基准点设计。
4.4辅佐边与PCB的衔接方法
[13]普通原那么
●器件规划不能满足传送边宽度要求〔板边5mm禁布区〕时,应采用加辅佐边的方法。
●PCB板边有缺角或不规那么的外形时,且不能满足PCB外形要求时,应加辅佐块补齐,时期规那么,方便组装。
图12:
补规那么外形PCB补齐表示图
[14]板边和板内空缺处置
当板边有缺口,或板内有大于35mm*35mm的空缺时,建议在缺口添加辅佐块,以便SMT和波峰焊设备加工。
辅佐块与PCB的衔接普通采用铣槽+邮票孔的方式。
图13:
PCB外形空缺处置表示图
5.器件规划要求
5.1器件规划通用要求
[15]有极性或方向的THD器件在规划上要求方向分歧,并尽量做到陈列划一。
对SMD器件,不能满足方向分歧时,应尽量满足在X、Y方向上坚持分歧,如钽电容。
[16]器件假设需求点胶,需求在点胶处留出至少3mm的空间。
[17]需装置散热器的SMD应留意散热器的装置位置,规划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的距离满足装置空间要求。
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下风口,高器件放置在低矮元件前面,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:
插拔器件需求思索操作空间
[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的距离满足装置要求。
5.2回流焊
5.2.1SMD器件的通用要求
[20]细间距器件引荐布置在PCB同一面,并且将较重的器件〔如电感,等〕器件规划在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,普通要求视角<45度。
如下图
图16:
焊点目视反省表示图
[22]CSP、BGA等面阵列器件周围需留有2mm禁布区,最正确为5mm禁布区。
[23]普通状况面阵列器件布允许放在反面;当反面有阵列器件时,不能在正面面阵列器件8mm禁布区的投影范围内。
如下图;
图17:
面阵列器件的禁布要求5.2.1SMD器件规划要求
[24]一切SMD的单边尺寸小于50mm,如超出此范围,应加以确认。
[25]不引荐两个外表贴装的异型引脚器件堆叠,作为兼容设计。
以SOP封装器件为例,如下图。
图18:
两个SOP封装器件兼容的表示图
[26]关于两个片式元件的兼容替代。
要求两个器件封装分歧。
如图:
图19:
片式器件兼容表示图
[27]在确认SMD焊盘以及其上印刷的锡膏不会对THD焊接发生影响的状况下,允许THD与SMD堆叠设计。
如图。
图20:
贴片与插件器件兼容设计表示图
[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:
器件规划的距离要求表示图
[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思索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:
建议条码框与外表贴装器件的距离需求满足如下需求。
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
10mm
5mm
图22:
BARCODE与各类器件的规划要求
5.2.2通孔回流焊器件规划要求
[31]关于非传输边大于300mm的PCB,较重的器件尽量不要规划要在PCB的中间。
以减轻由插装器件的重量在焊接进程中对PCB变形的影响,以及插装进程对板上曾经贴放的器件的影响。
[32]为方便插装。
器件引荐布置在接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器件规划要求
[35]适宜波峰焊接的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:
一切过波峰焊的全端子引脚SMD高度要求≤2.0mm;其他SMD器件高度要求≤4.0mm。
[36]SOP器件轴向需与过波峰方向分歧。
SOP器件在过波峰焊尾端需添加一对偷锡焊盘。
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以下图所以定义。
图24:
SOT器件波峰焊规划要求
[38]器件间距普通原那么:
思索波峰焊接的阴影效应,器件本体间距和焊盘间距需坚持一定的距离。
相反类型器件距离
图25:
相反类型器件规划
表3:
相反类型器件规划要求数值表
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:
不同类型器件规划图
表4:
不同类型器件规划要求数值表
5.3.2THD器件通用规划要求
[39]除结构有特殊要求之外,THD器件都必需放置在正面。
[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。
在器件本体不相互牵涉的前提下,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,以焊盘陈列方向平行于进板方向布置器件。
当规划上有特殊要求,焊盘陈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展工艺窗口,如椭圆焊盘的运用。
THD当相邻焊盘边缘间距为0.6mm-1.0mm时,引荐采用椭圆形焊盘或加偷锡焊盘。
图30:
焊盘陈列方向(相关于进板方向)
6.孔设计
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引荐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装置定位孔
6.2.1孔类型选择
表5装置定位孔优选类型
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]走线普通要求掩盖阻焊。
有特殊要求的PCB可以依据需求使走线裸铜。
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:
过孔的阻焊开窗表示图
7.2.2孔装置
[52]金属化装置孔正反面禁布区内应作阻焊开窗。
图34:
金属化装置孔的阻焊开窗表示图
[53]有装置铜箔的非金属化装置孔的阻焊开窗大小应该与螺钉的装置禁布区大小分歧。
图35:
非金属化装置孔阻焊设计
[54]过波峰焊类型的装置孔〔微带焊盘孔〕阻焊开窗引荐为:
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表示图7.2.4过孔塞孔设计
[56]需求塞孔的孔在正反面阻焊都不开窗。
[57]需求过波峰焊的PCB,或许Pitch<1.0mm的BGA/CSP,其BGA过孔都采用阻焊塞孔的方法。
[58]假设要在BGA下加ICT测试点,引荐用狗骨头外形从过孔引出测试焊盘。
测试焊盘直径32mil,阻焊开窗40mil。
图38:
BGA测试焊盘表示图
[59]假设PCB没有波峰焊工序,且BGA的Pitch≥1.0mm,不停止塞孔。
BGA下的测试点,也可以采用以下方法:
直接BGA过孔做测试孔,不塞孔,T面按比孔径大5mil阻焊开窗,B面测试孔焊盘为32mil,阻焊开窗40mil。
7.3焊盘的阻焊设计
[60]引荐运用非阻焊定义的焊盘〔NonSolderMaskDefined〕。
图39:
焊盘的阻焊设计
[61]由于PCB厂家有阻焊对位精度和最小阻焊宽度的限制,阻焊开窗应比焊盘尺寸大6mil以上〔一边大3mil〕,最小阻焊桥宽度3mil。
焊盘和孔、孔和相邻的孔之间一定要有阻焊桥距离以防止焊锡从过孔流出或短路。
图40:
焊盘阻焊开窗尺寸
表7:
阻焊设计引荐尺寸
项目
最小值
插件焊盘阻焊开窗尺寸〔A〕
3
走线与插件之间的阻焊桥尺寸〔B〕
2
SMT焊盘阻焊开窗尺寸〔C〕
3
SMT焊盘之间的阻焊桥尺寸〔D〕
3
SMT焊盘和插件之间的阻焊桥尺寸〔E〕
3
插件焊盘之间的阻焊桥〔F〕
3
插件焊盘和过孔之见的阻焊桥〔G〕
3
过孔和过孔之间的阻焊桥大小〔H〕
3
[62]引脚间距≤0.5mm〔20mil〕,或许焊盘之间的边缘间距≤10mil的SMD,可采用全体阻焊开窗的方式,如图41所示。
图41:
密间距的SMD阻焊开窗处置表示图
[63]散热用途的铺铜引荐阻焊开窗。
7.4金手指的阻焊设计
[64]金手指的局部的阻焊开窗应开整窗,下面和金手指的上端平齐,下端要超出金手指下面的板边。
见图42所示。
图42:
金手指阻焊开窗表示图
8.走线设计
8.1线宽/线距及走线平安性要求
[65]线宽/线距设计与铜厚有关系,铜厚越大,那么需求的线宽/线距就越大。
外层/内层对应引荐的线宽/线距如表8
表8引荐的线宽/线距
铜厚
外层线宽/线距〔mil〕
内层线宽/线距〔mil〕
HOZ,1OZ
4/5
4/4
2OZ
6/6
6/6
3OZ
8/8
8/8
[66]外层走线和焊盘的距离建议满足图43的要求:
图43:
走线到焊盘的距离
[67]走线距板边距离>20mil,内层电源/地距板边距离>20mil,接地汇流线及接地铜箔距离板边也应大于20mil。
[68]在有金属壳体〔如,散热片〕直接与PCB接触的区域不可以有走线。
器件金属外壳与PCB接触区域向外延伸1.5mm区域为表层走线禁布区。
图44:
金属壳体器件表层走线过孔禁布区
[69]走线到非金属化孔之间的距离
表9走线到金属化孔之间的距离
孔径
走线距离孔边缘的距离
NPTH<80mil
装置孔
见装置孔设计
非装置孔
8mil
80mil 装置孔 见装置孔设计 非装置孔 12mil NPTH>120mil 装置孔 见装置孔设计 非装置孔 16mil 8.2出线方式 [70]元件走线和焊盘衔接要防止不对称走线。 图45: 防止不对称走线 [71]元器件出现应从焊盘端面中心位置引出。 图46: 焊盘中心引出 图47: 焊盘中心出线 [72]当和焊盘衔接的走线比焊盘宽时,走线不能掩盖焊盘,应从焊盘末端引线;密间距的SMT焊盘引脚需求衔接时,应从焊盘外部衔接,不允许在焊脚中间直接衔接。 图48: 焊盘出线要求〔一〕 图49: 焊盘出线要求〔二〕 [73]走线与孔的衔接,引荐按以下方式停止 图50: 走线与过孔的衔接方式 8.3覆铜设计工艺要求 [74]同一层的线路或铜散布不平衡或许不同层的铜散布不对称时,引荐覆铜设计。 [75]外层假设有大面积的区域没有走线和图形,建议在该区域内铺铜网格,使得整个板面的铜散布平均。 [76]引荐铺铜网格间的空方格的大小约为25mil*25mil。 图51: 网格的设计 9丝印设计 9.1丝印设计通用要求 [77]通用要求 ●丝印的线宽应大于5mil,丝印字符高度确保裸眼可见〔引荐大于50mil〕。 ●丝印间的距离建议最小为8mil。 ●丝印不允许与焊盘、基准点堆叠,两者之间应坚持6mil的间距。 ●白色是默许的丝印油墨颜色,如有特殊需求,需求在PCB钻孔图文中说明。 ●在高密度的PCB设计中,可依据需求选择丝印的内容。 丝印字符串的陈列应遵照正视时代号的排序从左至右、从下往上的原那么。 9.2丝印的内容 [78]丝印的内容包括: 〝PCB称号〞、〝PCB版本〞、元器件序号〞、〝元器件极性和方向标志〞、〝条形码框〞、〝装置孔位置代号〞、〝元器件、衔接器第一脚位置代号〞、〝过板方向标志〞、〝防静电标志〞、〝散热器丝印〞、等。 [79]PCB板名、版本号: 板名、版本应放置在PCB的Top面上,板名、版本丝印在PCB上优先水平放置。 板名丝印的字体大小以方便读取为原那么。 要求Top面和Bottom还区分标注〝T〞和〝B〞丝印。 [80]条形码〔可选项〕: ●方向: 条形码在PCB上水平/垂直放置,不引荐运用倾斜角度; ●位置: 规范板的条形码的位置参见以下图;非规范板框的条形码位置,参考规范板条形码的位置。 图52: 条形码位置的要求 [81]元器件丝印: ●元器件、装置孔、定位孔以及定位识别点都对应的丝印标号,且位置清楚、明白。 ●丝印字符、极性与方向的丝印标志不能被元器件掩盖。 ●卧装器件在其相应位置要有丝印外形〔如卧装电解电容〕。 [82]装置孔、定位孔: 装置孔在PCB上的位置代号建议为〝M**〞,定位空在PCB上的位置代号建议为〝P**〞。 [83]过板方向: 对波峰焊接过板方向有明白要求的PCB需求标识出过板方向。 适用状况: PCB设计了偷锡焊盘、泪滴焊盘、或器件波峰焊接方向有特定要求等。 [84]散热器: 需求装置散热器的功率芯片。 假定散热器投影比器件大,那么需求用丝印画出散热片的真实尺寸大小。 [85]防静电标识: 防静电标识丝印优先放置在PCB的Top面上。 12PCB叠层设计 10.1叠层方式 [86]PCB叠层方式引荐为Foil叠法。 说明: PCB叠法普通有两种设计: 一种是铜箔加芯板〔Core〕的结构,简称为Foil叠法;另一种是芯板〔Core〕叠加的方法,简称Core叠法。 特殊资料多层板以及板材混压时可采用Core叠法。 图53: PCB制造叠法表示图 [87]PCB外层普通选用0.5OZ的铜箔,内层普通选用1OZ的铜箔;尽量防止在内层运用两面铜箔厚度不分歧的芯板。 [88]PCB叠法采用对称设计。 对称设计指绝缘层厚度、半固化片类别、铜箔厚度、图形散布类型〔大铜箔层、线路层〕尽量相关于PCB的垂直中心线对称。 图54: 对称设计表示图 10.2PCB设计介质厚度要求 [89]PCB缺省层间介质厚度设计参考表10: 表10: 缺省的层厚要求 层间介质厚度〔mm〕 类型 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 1.6mm四层板 0.36 0.71 0.36 2.0mm四层板 0.36 1.13 0.36 2.5mm四层板 0.40 1.53 0.40 3.0mm四层板 0.40 1.93 0.40 11PCB尺寸设计总那么 11.1可加工的PCB尺寸范围 [90]尺寸范围如表11所示: 图55: PCB外形表示图 表11: PCB尺寸要求 [91]PCB宽厚比要求Y/Z≤150。 [92]单板长宽比要求X/Y≤2 [93]板厚0.8mm以下,Gerber各层的铜箔散布平均,以防止板弯。 小板拼版数量较多建议SMT运用治具。 [94]假设单元板尺寸在传送边器件禁布区尺寸上不能满足上述要求时建议在相应的板边添加≥5mm宽的辅佐边。 图56: PCB辅佐边设计要求一 [95]除了却构件等特殊需求外,其器件本体不能超越PCB边缘,且须满足: ●引脚焊盘边缘〔或器件本体〕距离传送边≥5mm的要求。 ●当有器件〔非回流焊接器件〕在传送边一侧伸出PCB外时,辅佐边的宽度要求: 图57: PCB辅佐边设计要求二 ●当有器件〔非回流焊接器件〕在传送边一侧伸出PCB外,且器件需求沉到PCB内时,辅佐边的宽度要求如下: 图58: PCB辅佐边设计要求三 12基准点设计 12.1分类 [96]依据基准点在PCB上的位置和作用分为: 拼版基准点,单元基准点,局部基准点。 图59: 基准点分类 12.2基准点结构 12.2.1拼版基准点和单元基准点 [97]外形/大小: 直径为1.0mm实心圆。 阻焊开窗: 圆心为基准点圆心,直径为2.0mm圆形区域。 维护铜环: 中心为基准点圆心,对边距离为3.0mm的八边形铜环。 图60
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