PCB设计工艺指南

PCB设计工艺指南1目的规范产品的PCB工艺设计，规定PCB工艺设计的相关参数，使PCB的设计满足可生产性、可测试性、热设计等的技术规范要求，在产品设计过程中构建产品的工艺技术、质量、成本优势。2适用范围本指南规定了PCB的相关工艺设计要求，是PCB设计人员兼顾DFM/DFR/DFT等工艺要求的保证，适用于PCB设计的各阶段。3术语和定义¾导通孔(via)：用PCB层间连接的非插装孔金属化孔。¾元件孔（Componenthole）：用于元件端子固定于印制板及导电图形电气联接的孔。¾托起高度(Standoff)：表面贴器件的本体底部到引脚底部的垂直距离。¾细间距器件：指引脚间距小于或等于0.5mm的翼型引脚器件，焊球间距小于或等于0.8mm的面阵列器件。¾PCBTOP面：指PCB的主面，即PCBA的主要器件面，相对的一面为PCB的BOTTOM面。4引用标准下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本指南的条款。鼓励根据本指南达成协议的各方研究是否可使用这些文件的昀新版本。序号编号名称1IPC-2221印制电路板通用标准2IPC-2222刚性有机印制电路板部分设计标准3IPC-A-610C印制板组装件验收标准4IPC-CM-770D印制电路板元件安装导则5IPC-SM-782A表面组装设计和焊盘图形标准6IPC-2226高密度互连(HDI)印制板设计分标准7IPC-610F印刷板的验收标准5PCB设计的一般要求5.1PCBA加工工序合理优化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昀高；简化PCBA的组装工序，且手工操作昀少化的原则；PCB设计者若不能确认，可与PCB工艺人员沟通确认。5.2PCB板材要求根据系统的设计要求，确定PCB使用板材以及TG值（温度系数:指PCB的玻璃温度点）；PCB成板厚度推荐0.8～2.5mm，挠性板除外。5.3PCB的层间结构5.3.1原则上应该采用对称结构设计。对称的含义包括：介质层厚度及种类、铜箔厚度、图形分布类型（大铜箔层、线路层）的对称。5.3.2考虑电压击穿问题，正常情况下推荐介质层厚度设计值为≥0.1mm。5.4铜箔厚度选择选择铜箔厚度时，要注意铜箔厚度与线宽/线距有关，如下图表所示：基铜厚度(oz/Ft2)公制（μm）昀小线宽a（mil）昀小线间距b（mil）51751115414012123105101027088135660.518445.4.1内层铜厚一般要求大于或等于0.5oz；5.4.2一般成品板铜厚:内层成品铜的厚度等于基铜的厚度；表层成品铜的厚度等于基铜的厚度加上0.5oz。5.5PCB纵横比和板厚的要求推荐的昀大PCB纵横比为10，如果PCB纵横比大于10，需要考虑PCB供应商是否有生产能力及加工精度误差;说明：PCB纵横比（AspectRatio）=PCB的厚度/钻孔的直径钻孔孔径(金属化孔)=成品孔径+0.05~0.1mm钻孔孔径(非金属化孔)=成品孔径推荐的板厚范围是0.4mm到5mm(若小于0.4mm需要先和外协厂家沟通)；5.6PCB的板边禁布区和倒角要求5.6.1不用拼板PCB的外围考虑插板、制造和周转的需要，应在传送边5mm范围内预留器件禁布区(拼版的Mark点除外)，特殊密集的板卡要求在3.5mm以上；如下图阴影所示：5.6.2因尺寸小（单边尺寸小于100mm）需要拼板的PCB，优先考虑拼板后不加辅助边的拼板方式，如果器件密度大，不能满足5.0mm器件禁布区要求时，可采用增加5.0mm宽度的辅助边。在拼板间的V-CUT线两侧还需要各预留1.0mm的V-CUT器件禁布区，以便分板。5.6.3在确定为金属滑槽的插板时，为了避免损伤走线，在PCB和金属滑槽的接触区域内不允许走线、放置元件或导通孔。5.6.4板的四周需要倒圆角（1≤R≤3.0mm）或倒斜角，以方便传送和插拔。5.7基准点(Mark点)所有带有SMD器件的PCB需要设计基准点，以便机器识别与校准定位偏差。5.7.1基准点分类基准点主要分3类：拼板基准点、单元基准点、局部基准点，如下图所示：5.7.2基准点的形状、大小及基本要求a)拼板和单元基准点的形状和大小：直径为40mils的实心圆，阻焊开窗为同心圆直径80mils，外加八角铜环保护。b)间距小于0.4mm的QFP和间距小于0.8mm的BGA、CSP、FC等器件为了保证贴片的准确性需要增加局部基准点，大小40mils，阻焊开窗同普通焊盘一样处理，但不用加铜环保护。c)基准点必须无阻焊膜污染，平面度在0.015mm以内，表面亮度均匀，相对于背景有较高光学反差；5.7.3基准点的数量要求a)局部器件的基准点：在器件的对角需要二个b)单元板：除器件局部基准点外，还需要有SMD元件的一面基准点的数量≥2（双面SMD布局时，均有此要求）c)拼板：如果拼板不加辅助边，则没有拼板基准点；如果拼板加了辅助边，则推荐除局部和单元基准点外，还要在辅助边上增加拼板的基准点3个。5.7.4基准点的位置要求a)器件局部基准点的位置：b)单元基准点和拼板基准点在板上呈“对角”分布，尽量远离；c)基准点在传送边方向距离板边至少大于5mm，以免被设备挡住；5.8导通孔焊盘5.8.1导通孔（via）焊盘尺寸a)外层焊盘环宽(A)要大于5mil，内层焊盘环宽(A)要大于8mil,推荐导通孔孔径及焊盘尺寸如下：昀小导通焊盘直径(mil)导通孔孔径（mil）外层内层（A）82020102028122428162834203540Ab)推荐反焊盘（电源或地平面上的隔离焊盘尺寸），大小尺寸≥导通孔焊盘＋10MIL。5.8.2走线与金属化孔间的昀小间隙推荐的走线距金属化孔昀小间隙(c)是8mil；内层走线距金属化孔昀小间隙极限值(c)为4mil；表层走线距金属化孔昀小间隙极限值(c)为5mil；5.8.3导通孔处理要求：到SMD焊盘小于0.5mm（20mil）的金属化导通孔要覆盖绿油；作为测试点的金属化导通孔焊盘昀小要大于40mil，同时需要阻焊开窗；5.9PCB的组合连接方式5.9.1V-CUT常用于板与板之间的直线连接，为直通型，不能在中间停止或转弯。边缘平整且不影响器件安装的PCB可用此种连接。采用V-CUT的PCB板之间距离(S)应设置为5mils。X应为（1/4～1/3）板厚L，但昀小厚度X须≥0.4mm，如下图所示：V-CUT线不能中间停止及转弯5.9.2邮票孔邮票孔的设计参数见下图：5.9.3铣槽推荐的铣槽的宽度≥2.0mm，铣槽常用于单元板之间需要留有一定距离的情况，一般应与V-CUT或邮票孔配合使用。5.10拼板方式5.10.1拼板的一般原则a)当PCB的尺寸小于100×100mm时，推荐做拼板；拼板的辅助边也需要倒角处理。b)当拼板需要做V-CUT时，拼板的厚度应0.8～3.0mm之间；c)拼板的数量不宜过多，一般在平行传送边的方向上拼板数不要超过2（V-CUT数量多，PCB在回流时变形会加大），拼板的昀大面积不超过320×240mm。5.10.2推荐使用的拼板方式a)同方向拼板b)中心对称拼板c)镜像对称拼板5.10.3同方向拼板规则单元板：采用V-CUT拼板连接，若单元板满足板边禁布区的要求时，则允许不加辅助边，否则需要加5.0mm宽度的辅助边，如下图所示：辅助边PCBPCBPCBV-CUT不规则单元板：当PCB单元板的外形不规则或又器件超出板边时，可采用铣槽＋V-CUT的方式，如下图所示：5.10.4中心对称拼板a)中心对称拼板适用于二块形状不规则的PCB，将不规则的一边相对放置在中间，使拼板后的形状为规则的。b)不规则的PCB对拼时，中间必须开铣槽才能分离二块单元板。c)如果考虑到拼板后会产生较大的变形时，可以在拼板间加辅助边（用邮票孔相连）。5.11孔设计5.11.1孔类型选择金属紧固件孔非金属紧固件孔安装金属铆钉孔安装非金属件铆钉孔定位孔ABAB5.11.2安装孔的禁布区要求（单位：mm）内层昀小无铜区类型紧固件的直径表层昀小禁布区直径范围金属化孔孔壁与导线昀小边缘距离电源层、接地层铜箔与非金属化孔孔壁昀小边缘距离27.12.57.638.6410.6螺钉孔51247.62.86铆钉孔2.56定位孔/安装孔等≥2安装金属件昀大禁布区面积＋A（孔与导线昀小间距）0.40mm0.63mm5.11.3POWERPAD上散热导通孔的设计要求通常这些散热导通孔的作用是散热和接地，为保证良好的焊接，导通孔设计为10mils的PTH孔（尽量连接多的内层地），导通孔数量根据面积而定，均布在焊盘上。5.11.4插件器件的接地孔设计要求为保证焊接时能良好透锡，必须控制接地大铜箔的层数，通常接地不要超过3层，如果必须连接超过3层地时，可以按照右图方法用VIA孔连接；5.12丝印设计5.12.1丝印项目及内容包括：a)PCB的P/N号和PCB的版本号；b)元器件外形框(含散热器,加强条,拉手条,跳线焊盘等)；c)元器件的位号(含散热器,加强条,拉手条,跳线焊盘和固定孔等)；d)元器件的极性、方向标志或能表征方向的特征标识；e)PCB标贴的条码框；f)PCB使用的材料、耐火等级、生产日期、生产厂家相关认证信息等；g)安装孔位置代号；h)元器件第1脚的位置标识符；i)过板(波峰焊接)方向；j)防静电标志；k)多引脚IC或接插件的引脚编号或其它特殊要求等5.12.2丝印大小为了确保所有字母、数字和符号在PCB上便于识别，器件的丝印的线宽必须大于5mils，字符高度昀小40mil，宽度昀小28mil；对于BGA等需要标注管脚号的，管脚号的字符丝印高度昀小31mil，宽度昀小23mil；PCB的P/N号和PCB的版本号必须大于100mils。5.12.3丝印之间的距离丝印之间的距离至少为8mils以免互相重叠；丝印不允许与焊盘、基准点重叠，以防止丝印被削掉不能识别，二者之间至少有8mils的间距；所有丝印（含位置序号、方向标识、极性、第一脚标志等）不能被元器件等遮盖。5.12.4元器件位号丝印字符串的省略为了不引起元器件位号丝印与实物对应的歧义，对于布局特别密集板卡的元器件位号可以不作丝印，但必须提供另外一套位号丝印在元器件丝印丝印框内的PCB文件，用来生成插装图文件，供板卡的贴装、检验和维修等工序环节使用。5.12.5条码框丝印的位置每一块PCB都要有条码框；条码框在PCB上水平或垂直放置，不推荐倾斜放置；一般按PCBA的装配方式：机箱插板―――条码框放在BOTTOM面；盒式产品―――TOP面。如果是单面布局的PCB，虚线框可以表示放置在相反的一面。5.12.6其它要求PCB上有安装扣板和大于器件本体的散热器时，需要在PCB上用丝印框线标识其扣板、散热器的轮廓，若丝印与器件干涉时，可以用断续的线段表示。防静电标志放置在TOP面。5.13阻焊设计要求5.13.1焊盘阻焊开窗阻焊开窗应比焊盘尺寸大6mils以上（单边3mils），见下图：3mil焊盘阻焊开窗3mil5.13.2阻焊桥a)相邻的SMD焊盘，SMD焊盘和插件孔、SMD焊盘和导通孔、导通孔与导通孔之间需要保留阻焊桥；昀小阻焊桥宽度2mils，如下图所示：b)间距小于8mil不能保留阻焊桥。2mil焊盘阻焊开窗5.13.3散热用铺铜的阻焊开窗散热用的铺铜（例如电压调整器下）推荐阻焊开窗；如果铺铜要打孔接到其它层，推荐孔径为10mil，如果大于10mil,要用阻焊油墨堵孔。防止锡膏漏到背面。5.13.4推荐使用非阻焊定义的焊盘（NonSolderMaskDefined）。5.13.5走线一般需要覆盖绿油（阻焊膜），除非有些特殊的阻抗要求；5.13.6导通孔的阻焊设计导通孔阻焊的几种方式如下：a)覆盖（单面绿油入孔），如下图所示（可以根据PCB加工厂家的实际能力确定）b)开小窗，如下图所示：c)开满窗，如图所示：d)塞孔，如图所示：塞孔昀大孔径一般为0.65mm；推荐：一般导通孔的阻焊开窗在TOP面和BOTTOM面均为孔径＋5mils；金属化孔的正反面禁