PCB 工艺设计规范

Author: CLL's Blog Date: 2021-04-01 Reading Time:16.0 mins words:4676 Views: -

PCB 工艺设计规范

1.目的

规范产品PCB工艺设计，规定PCB工艺设计的相关参数，使得PCB的设计满足课生产性，可测试性、安规、EMC、EMI等的技术规范要求，在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势。

2.使用范围

本规范适用于所有的电子产品的PCB工艺设计，运用于但不限于PCB的设计、PCB投板工艺审查、单板工艺审查等活动。本规范之前的相关标准、规范的内容如与本规范的指定相抵触的，一本规范为准。

3.定义

导通孔(via)：一种用于内层连接的金属化孔，但其中并不用于插入元件或其他增强材料。盲孔(Blind via)：从印刷板内仅延展到一个表层的导通孔。埋孔(Buried via)：未延伸到印刷版表面的一种导通孔。过孔(Through via)：从印制板的一个表面延展到另一层表面的导通孔。元件孔(Component hole)：用于元件端子固定于印制板及导电图形电器联接的孔。 Stand off：表面贴器件的本体底部到引脚底部的垂直距离。

4.引用/参考标准或资料

TS--S0902010001 《信息技术设备PCB安规设计规范》 TS--SOE0199001 《电子设备的强迫风冷热设计规范》 TS--SOE0199002 《电子设备的自然冷却热设计规范》 IEC60194 《印刷版设计、制造与组装术语与定义》（Printed Circuit Board design manufacture assembly-terms and definituons） IPC--A--600F 《印刷版的验收条件》(Acceptably of printed board) IEC60950

5.规范要求

5.1PCB板材要求

5.1.1确定PCB使用板材以及TG值

确定PCB所选用的板材，例如FR--4、铝基板、陶瓷基板、纸芯板等，若选用高TG值得板材，应在文件中表明厚度公差。

5.1.2确定PCB的表面处理镀层

确定PCB铜箔的表面处理镀层，例如镀锡、镀镶金或OSP等，并在文件中注明

5.2热设计要求

5.2.1 高热器件应该考虑放于出风口或利于对流的位置

PCB在布局中考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。

5.2.2 较高的元件应考虑放于出风口，且不阻挡封路

5.2.3 散热器的放置应考虑对流

5.2.4 温度敏感器械件应该要考虑热源

对于自身温升高与30摄氏度的热源。一般要求： a. 在风冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于2.5mm； b. 自然冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于4.0mm。若因为空间的原因不能达到要求距离，则应通过温度测试保证温度敏感器件的温升在降额范围内。

5.2.5 大面积铜箔要求用隔热带鱼焊盘相连

为了保证透锡良好，在大面积铜箔上的元件的焊盘相连，对于需过5A以上的大电流不能采用隔热焊盘，如图所示：

5.2.6 过回流焊的0805以及0805以下片式元件两端焊盘的散热对称性

为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象，地回流焊的0805以及0805以下片式元件两端焊盘应保证散热对称性，焊盘与印制导线的连接部位宽度不应大于0.3mm(对于不对称焊盘)，如图1所示。

5.2.7 高热器件的安装方式及是否考虑带散热器

确定高热器件的安装的安装方式易于操作和焊接，原则上党员器件的发热密度超过0.4W/$cm^3$，单靠元器件的引线腿及器件本省不足充分散热，应采用散热网、汇流条件等措施来提高过电流能力，汇流条的支脚应采用多点连接，尽可能采用铆接后过波峰焊或直接过波峰焊接，以利于装配、焊接；对于较长的汇流条的使用，应考虑过波峰时受热汇流条与PCB热膨胀系数不匹配造成的PCB变形。为保证搪锡易于操作，锡道宽度应不大于等于2.0mm，锡道边缘间距大于1.5mm。

5.3 器件库选型要求

5.3.1 已有PCB元件封装库的选用应确认无误

PCB上已有元件库器件的选用应保证封装与元器件实物外形轮廓、引脚间距、通孔直径等相符合。插装器件管脚与通孔配合良好(通孔直径大于管脚直径8 -- 20mil)，考虑公差可适当增加，确保透锡良好。元件的孔径形成序列化，40mil以上按5mil增加，即40mil、45mil、50mil、55mil......；40mil一下按照4mil递减，即36mil、32mil、28mil、24mil、20mil、16mil、12mil、8mil。器件引脚直径与PCB焊盘孔径的对应关系，以及二次电源插针焊脚与通孔回流焊的焊盘孔径对应关系如表1：建立元件封装库存是应将孔径的单位换算为英制(mil)，并使孔径满足序列化要求。

5.3.2 新器件的PCB封装库存应确定无误

PCB上尚无件封装库的器件，应根据器件资料建立打捞的元件封装库，并保证丝印库存与实务相符合，特别是新建立的电磁元件、自制结构件等的元件库存是否与减员的资料(承认书、图纸)相符合。新器件应建立能够满足不同工艺(回流焊、波峰焊、通孔回流焊)要求的元件库

5.3.3 需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊盘库。

5.3.4 轴向器件和条线的引脚间距的种类应尽量少，以减少器件的成形和安装工具。

5.3.5 不同PIN间距的兼容要有单独焊盘孔，特别是封装箭筒的继电器之间个兼容焊盘之间要连线。

5.3.6 锰铜丝等作为测量用的跳线的焊盘要做成非金属化，若是金属化焊盘，那么焊接后，焊盘内的那段电阻江北短路，电阻的有效长度将变小而且不一致，从而导致测试结果不准确。

5.3.7 不能用表贴器件作为手工焊的调测器件，表贴器件在手工焊接是容易受热冲击损坏。

5.3.8 除非实验验证没有问题，否则不能选用和PCB热膨胀系数差别太大的无引脚表贴器件，这容易引起焊盘拉托的现象。

5.3.9 除非实验验证没有问题，否则不能选非表贴器件使用。因为这样可能需要手焊接，效果和可靠性都会很低。

5.3.10多层PCB侧面局部镀铜作为用于焊接的引脚时，必须保证每层均有铜箔相连，以增加镀铜的附着强度，同时要有实验验证没有问题，否则双面板不能采用侧面镀铜作为焊接引脚。

5.4 基本布局要求

5.4.1 PCBA加工工序合理

制成板的元件布局应保证制成板的加工工序合理，以便于提高制成板加工效率和直通率。PCB布局选用的加工流程应使加工效率最高。常用PCBA的6种主流加工流程图如表2：

5.4.2 波峰焊加工的制成板进板方向要求有丝印表明

波峰焊加工的制成板进板方向应在PCB上标明，并使进板方向合理，若PCB可以从两个方向进板，应采用双箭头的进板标识。

5.4.3 两面过回流焊的PCB的BUTTOM面要求无大体积、太重的表贴器件需两面都过回流焊的PCB，第一次回流焊接器件重量限制如下：

$A$ = 器件重量/引脚与焊盘接触面积片式器件 $A \leq 0.075g/mm^2$ 翼形引脚器件：$A \leq 0.300g/mm^2$ $J$形引脚器件：$A \leq 0.200g/mm^2$ 面阵列器件：$A \leq 0.100g/mm^2$ 若有超重的器件必须不在BOTTOM面，则应通过实验验证可行性。

5.4.4 需波峰焊加工的单板背面器件不形成阴影效应的安全距离已考虑波峰焊工艺的SMT器件距离要求如下：

相同类型器件距离(见图2)

5.4.5 大于0805封装的陶瓷电容，布局是尽量靠近传送边或应力较小区域，其轴向尽量与进板方向平行(图4)，尽量不使用1825以上的尺寸的陶瓷电容。(保留意见)

5.4.6 经常插拔器件或板边连接器周围3mm范围内尽量不布置SMD，以防止连接器插拔时产生的应力损坏器件，如图5：

5.4.7 过波峰焊的表面贴器件的stand off符合规范要求

过波峰焊的表面贴器件的stand off应小于0.15mm，否则不能布在B面过波峰焊，若器件的stand off 在 0.15mm 与 0.2mm 之间，可在器件本体底下布铜箔以减少器件本体底部与 PCB 表面的距离。

5.4.8 波峰焊时背面测试点不连锡的最小安全距离已确定

为保证过波峰焊时不连锡，背面测试点边缘间距应大于1.0mm

5.4.9 过波峰焊的插件元件焊盘间距大于1.0mm

为保证过波峰焊时不连锡，过波峰焊的插件元件焊盘边缘间距应大于1.0mm(包括元件本身引脚的焊盘边缘间距)。优选插件元件间距(pitch) $\geq$ 2.0mm，焊盘边缘间距 $\geq$ 1.0mm 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6要求：插件元件没牌引脚为较多，以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件时，当相邻盘边缘间距0.6mm -- 1.0mm时，推荐采用椭圆形焊盘或偷加锡焊盘(图7)。

5.4.10 BGA周围3mm内无器件

为了保证可维修性，BGA器件周围需留有3mm禁布区，最佳为5mm禁布区。一般情况下BGA不不允许放置背面(两次过回流焊的单板第第一次过过回流焊面)；当背面有BGA器件时，不能在正面BGA5mm禁布区的投影范围内布器件。

5.4.11 贴片元件之间的最小间距满足要求

机器贴片之间器件距离要求(图8)：同种器件：$\geq$ 0.3mm 异种器件：$\geq$ 0.13*h+0.3mm(h为周围近邻元件最大高度差) 只能手工贴片的元件之间距离要求：$\geq$ 1.5mm

5.4.12 元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边大于、等于5mm。(图9)

为了保证制成板过波峰焊或回流焊，传送轨道的卡抓不到元件，元器件的外侧距板边距离应大于或等于5mm，若达不到要求，则PCB应加工艺边，器件与V--CUT的距离 $\geq$ 1mm。

5.4.13 可调器件、可插拔器件周围留有足够的空间供调试和维修。

应根据系统或模块的PCBA安装布局以及可调器件的调测方式来综合考虑可调器件的排布方向、调测空间；可插拔器件周围空间预留应根据邻近器件的高度来决定。

5.4.14 所有的插装磁性元件一定要有坚固的底座，禁止使用无底座插装电感。

5.4.15 有极性的变压器的引脚尽量不要设计成对称形式。

5.4.16 安装孔的禁布区内无元器件和走线(不包括安装孔自身的走线和铜箔)。

5.4.17 金属壳体器件和金属件与其他器件的距离满足安规要求。

金属壳体器件和金属件的排布应在空间上保证与其他器件的距离满足安规要求。

5.4.18 对于采用通孔回流焊器件布局的要求

a. 对于非传送边尺寸大于300mm的PCB，较重的器件尽量不要布置在PCB的中间，以减轻由于插装件在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。 b. 为方便插装，器件推荐布置在靠近插装操作侧的位置 c. 尺寸较长的器件(如内存条插座等)长度方向推荐与传送方向一致。 d. 通孔回流焊器件焊盘边缘与pitch $\leq$ 0.65mm的QFN、SOP、连接器及所有的BGA丝印之间要 $>$ 10mm，与其他SMT器件间距 $>$ 2mm。 e. 通孔回流焊器件本体间距离 $>$ 10mm。有夹具扶持的插针焊接不做要求。 f. 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。