PCB可制造性设计规范
1 目的与范围
本标准适用于公司电子产品的PCB 工艺设计,主要适用于PCB 的设计、PCB 投板工艺审查、单板工艺审查等活动。 2 术语与定义
2.1 DFM
DFM(Design For Manufacture):可制造性设计。
2.1 PCB
印制电路板(Printed Circuit Board(缩写为:PCB)):印制电路或印制线路成品板的通称,简称印制板。它包括刚性、挠性和刚-挠结合的单面、双面和多层印制板。 2.2 覆铜箔层压板
覆铜箔层压板(Metal Clad Laminate):在一面或两面覆有铜箔的层压板,用于制造印制板,简称覆铜箔板。 2.3 波峰焊
波峰焊(Wave soldering):将熔化的软钎焊料,经过机械泵或电磁泵喷流成焊料波峰,使预先装有电子元器件的PCB通过焊料波峰,实现元器件焊端或引脚与PCB 焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺。 2.4 再流焊
再流焊(Reflow soldering):通过熔化预先分配到PCB 焊盘上的膏状软钎焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与PCB 焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺。
2.5 SMD
SMD(Surface Mounted Devices):表面组装元器件或表面贴片元器件;指焊接端子或引线制作在同一平面内,并适合于表面组装的电子元器件。
2.6 THC
THC(Through Hole Components):通孔插装元器件。指适合于插装的电子元器件。 2.7 导通孔
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引线或其它增强材料。 2.8 盲孔
盲孔(Blind via):从印制板内仅延展到一个表层的导通孔。 2.9 埋孔
埋孔(Buried via):未延伸到印制板表面的一种导通孔。 2.10 过孔
过孔(Through via):从印制板的一个表层延展到另一个表层的导通孔。 2.11 元件孔
元件孔(Component hole):用于元件端子固定于印制板及导电图形电气联接的孔。 2.12 Stand off
Stand off:表面贴器件的本体底部到引脚底部的垂直距离。
1
2.13Pitch
Pitch:器件相邻两引脚中心距。3 可制造性基础知识
3.1 开展可制造性的设计的意义
对于电子产品,开展可制造性设计的意义如下:a)降低成本、提高产品竞争力
通过实施可制造性设计,可有效利用公司已有资源,低成本、高质量、高效率地制造出产品。如果产品的可制造性设计差,不符合公司生产特点,就要花费更多的人力、物力、财力才能达到目的。同时还要付出延缓交货,甚至失去市场的代价。
b)有利于生产过程的标准化、自动化,提高生产效率
DFM设计把设计部门和生产部门有机地结合起来,达到信息互递的目的,使设计开发与生产准备
协调起来统一标准,易实现自动化,提高生产效率。同时也可以实现生产设备的标准化,减少重复投入。
c)新产品开发及测试的基础
没有适当的DFM规范来控制产品设计,在产品开发的后期,甚至在大批量生产阶段才发现这样或那样的组装问题,此时想通过设计更改来修正,无疑会增加开发成本并延长产品的上市周期。但是,如果不进行修改,批量生产造成的损失就会更大,所付出的代价将是前一阶段修改成本的数十倍以上。 3.2 工艺可制造性设计主要考虑方面
工艺可制造性设计主要考虑以下方面:
a)自动化生产所需的传送边、定位孔、光学定位符号; b)与生产效率有关的拼板; c)与焊接有关的元件封装、基板材质选择、组装方式、元件布局、焊盘设计、阻焊层设计; d)与检查、维修、测试有关的元件间距、测试焊盘设计; e)与PCB 制造有关的孔设计、线宽和线距设计; f)与装配、调试、接线有关的丝印字符; g)与压接、焊接、螺装、铆接工艺有关的孔径、安装空间; h)与热设计、EMC 等可靠性设计有关的焊盘、导线要求。4 设计要求
4.1PCB设计总则★★★
PCB设计总体要求如下:
a)推荐PCB宽厚比:Y/Z≤150,尺寸标注如图1所示;★★
X
Y Z 图1 PCB尺寸标注
b)PCB过孔厚径比(板厚/最小过孔直径)≤10;
c)传送边不满足禁布区要求时,必须在相应板边增加辅助边,保证传送边至少5mm的宽度(可包含铣槽间距),另外注意增加的辅助边(不包含铣槽)一般不要小于2mm宽;传送边一般可以作为插入静电架的支撑边,但有时需另外设计支撑边以满足需要,这需同工程部门协商确定; d)当传送边也作为插入静电架的支撑边时,所有器件引脚焊盘边缘或器件本体距离传送边≥5mm;否则,仅需要贴片器件焊盘或器件本体距离传送边有5mm间距。
2
Q/
e)从减少焊接时PCB的变形考虑,对不作拼版的PCB,一般将其长边方向作为传送方向;对于拼板也应将拼版后长边方向作为传送方向;对于短边与长边之比大于4/5的PCB,可以用短边传送;
f)波峰焊能够承受的PCB焊接面尺寸,老线体:最大宽度305mm,最大可焊接面295mm;新线
体:最大宽度450mm,最大可焊接面440mm;
g)线体承受PCB长宽:最小为50mm×30mm;最大为510mm×450mm。
4.2 拼板及辅助边设计 4.2.1V-CUT连接★★★
V-CUT连接要求如下:
a)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,不能在中间转弯和分段,如图2;
图2 V-CUT示例
b)V-CUT要求PCB的板厚≤2.0mm;
c)V-CUT线两边(T&B面)要求各自保留不小于1mm的禁布区,以避免分板时损坏器件; d)总板厚(H)、剩余板厚(T)、V-CUT角度之间的关系如图3所示:
30°~60°±5°
T H 图3 板厚与V-CUT角度示意图
对于PCB:
1)板厚H≤0.8mm时,T=0.35±0.1mm; 2)板厚0.8<H≤1.6mm时,T=0.4±0.1mm; 3)板厚H>1.6mm时,T=0.5±0.1mm。
e)需考虑V-CUT边缘到线路(或焊盘)边缘的安全距离“S”,以防止线路损伤或露铜,如图4和
表1所示:
SH 图4 V-CUT到线路边缘的安全距离示意图
3
Q/
表1 V-CUT到线路边缘的安全距离S值
安全距离 板厚H(mm)内层线路(mm)外层线路(mm)
1.60.60.7
S
2.00.70.8
4.2.2 邮票孔连接
邮票孔连接要求如图5:
a) 推荐铣槽宽度为2mm,局部最小宽度不小于1mm;★★
b) 邮票孔设计:孔直径1.0mm,孔间距1.27mm。两组邮票孔之间间距推荐为50mm;★★
1.27mmΦ =1.0mm 2.0mm 6.0mm 图5 邮票孔设计示意图
c) 拼板分离后若结构装配上要求其边缘整齐,推荐将分离孔中心设计在子板的边线上或稍内处,
如图6所示;★★
PCBPCB工艺边 PCB 图6 邮票孔位置示意图
d) 采用V-CUT或邮票孔连接时,需要考虑分板对应力敏感器件产生的应力损伤:★★★
1) BGA焊盘边缘距离V-CUT或邮票孔≥20mm;★★
2) 1206以下多层陶瓷电容与V-CUT、邮票孔的距离≥3mm(推荐≥5mm),如图7所示。
≥5mm 图7 多层陶瓷电容与邮票孔的距离示意图
4.2.3 拼板方式
拼板方式要求如下:
a) 一般原则:PCB单元尺寸<50*50mm时,推荐做拼板;★★
b) 拼板的尺寸应以制造、装配、和测试过程中便于加工,不因拼板产生较大变形为宜,推荐拼板
后的PCB 尺寸不超过330mm×250mm;★★ c) 拼板内的单元板方向应尽量一致;★★
4
Q
d) 若PCB经过回流或波峰焊接工艺,且单元板板宽尺寸>60mm,在垂直传送边的方向上拼板数
量不应超过2,如图8所示;★★★
数量不超过2
图8 拼板方式示意图
e) 如果单元板尺寸很小,在垂直传送边的方向上拼板数量可以超过3,但垂直于传送边上的总宽
度不能超过150mm,且需在生产时加辅助工装夹具以防止单板变形;★★★
f) 垂直传送边方向上的拼版数量若在2个及以上,推荐在平行传送方向拼版间使用邮票孔连接; g) 需要SMT和波峰焊的单板,板边允许有缺口,但缺口尺寸须小于所在边长度的1/3,应该确保
PCB在链条上传送平稳,如超出需添加辅助块进行补齐,如图9所示;★★★
图9 辅助块添加示意图
h) 板边连接器(包含压接件、贴片、插件)除引脚外若有其他部分向安装面下延伸,延伸处不能
和PCB有干涉,如下图10,尤其容易忽略的是红色区域不要放置邮票孔。
图10 板边连接器实例
4.3 基准点设计★★★
基准点设计要求如下:
a) 光学定位基准符号主要包括拼板、整板两种,如图11所示;
5
PCB DFM可制造性设计规范(A1版)
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