手机PCB设计可制作性规范(DFM)

手机及模块PCB设计可制造性工艺规范DFM2011年2月13日编制：肖传武确认：肖利武HP公司DFM统计调查表明:产品总成本60%取决于产品的最初设计;75％的制造成本取决于设计说明和设计规范;70－80％的生产缺陷是由于设计原因造成的。可制造性设计DFM（DesignForManufacture）是保证PCB设计质量的昀有效的方法。DFM就是从产品开发设计时起，就考虑到可制造性和可测试性，使设计和制造之间紧密联系，实现从设计到制造一次成功的目的。DFM具有缩短开发周期、降低成本、提高产品质量等优点，是企业产品取得成功的途径。意义和目的本文件适用范围•适用于手机及无线模块PCB设计的可制造性。•针对客户对个别机型有特殊要求与此规范存在冲突的，以客户特殊标准为准。•本文件规定了电子技术产品采用表面贴装技术（SMT）时应遵循的基本工艺要求。•本文件适用于手机PCB为贴装基板的表面贴装组元件（SMD）的设计和制造。原则•DFM基本规范中涵盖下文提到的“PCB设计的工艺要求”、“PCB焊盘设计的工艺要求”、“屏蔽盖设计”三部分内容为R&DLayout时必须遵守的事项，否则SMT或割板时无法生产。•DFM建议或推荐的规范为制造单位为提升产品良率,建议R&D在设计阶段加入PCBLayout。•零件选用建议规范:Connector零件应用逐渐广泛,又是SMT生产时是偏移及置件不良的主因,故制造希望R&D及采购在购买异形零件时能顾虑制造的需求,提高自动贴片的比例。主要内容一、不良设计在SMT制造中产生的危害二、目前SMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施三、PCB设计的工艺要求四、PCB焊盘设计的工艺要求五、屏蔽盖设计六、元件的选择和考虑七、附件DFM检查表一.不良设计在SMT生产制造中的危害1.造成大量焊接缺陷。2.增加修板和返修工作量，浪费工时，延误工期。3.增加工艺流程，浪费材料、浪费能源。4.返修可能会损坏元器件和印制板。5.返修后影响产品的可靠性6.造成可制造性差，增加工艺难度，影响设备利用率，降低生产效率。7．昀严重时由于无法实施生产需要重新设计，导致整个产品的实际开发时间延长，失去市场竞争的机会。二.SMT印制电路板设计中的常见问题(1)焊盘结构尺寸不正确（以Chip元件为例）a当焊盘间距G过大或过小时，再流焊时由于元件焊接端不能与焊盘搭接交叠，会产生吊桥、移位。b当焊盘尺寸大小不对称，或两个元件的端头设计在同一个焊盘上时，由于表面张力不对称，也会产生立碑、移位。立碑视频(2)通孔设计不正确导通孔设计在焊盘上，焊料会从导通孔中流出，会造成焊膏量不足。(3)阻焊和丝网不规范阻焊和丝网加工在焊盘上，其原因：一是设计；二是PCB制造加工精度差造成的。其结果造成虚焊或电气断路。丝印偏移未作阻焊(4)基准标志(Mark)、PCB外形和尺寸、PCB定位孔和夹持边的设置不正确a.基准标志(Mark)周围有阻焊膜，由于图象不一致与反光造成不认Mark、频繁停机。b.导轨传输时，由于PCB外形异形、PCB尺寸过大、过小、或由于PCB定位孔不标准，造成无法上板，无法实施机器贴片操作。c.在定位孔和夹持边附近布放了元器件，只能采用人工补贴。d.拼板槽和缺口附近的元器件布放不正确，裁板时造成损坏元器件。(5)PCB材料选择、PCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适a.由于PCB材料选择不合适，在贴片前就已经变形，造成贴装精度下降。b.PCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适造成贴装及再流焊时变形，容易造成焊接缺陷，还容易损坏元器件。特别是焊接BGA时容易造成虚焊。d.没有设计阻焊或阻焊不规范焊盘与导线的连接不规范表层线宽超过PAD直径(6)BGA的常见设计问题a.焊盘尺寸不规范，过大或过小。BGA空洞形成过程D.通孔设计在焊盘上，通孔没有做埋孔处理,造成BGA焊接时产生气泡，如下视频。C.焊盘盲孔太大不在焊盘中心阻焊不规范偏移表层走线过宽放映时单击可播放1.0.5mmpicthBGA焊盘大小在0.27mm-0.3mm圆之间（图1）2.0.4mm-0.5mmpicth元件PCBPAD设计有绿油开窗并形成“凹槽”(图2）3.盲孔做到焊盘中心，填平不能有空洞，盲孔直径不能超过焊盘直径1/34.表层走线不能太宽不能超过焊盘直径尽量做到0.2mm内焊盘与焊盘间需要有绿油桥（图3）(7)BGA的规范设计要求（图1）（图2）（图3）(8)元器件和元器件的包装选择不合适由于没有按照贴装机供料器配置选购元器件和元器件的包装，造成无法用贴装机贴装。(9)齐套备料时把编带剪断，造成抛料或者无法用贴片机贴片。印制板设计的工艺要求：1）在保证SMT印制板生产质量的过程中，设计质量是质量保证的前提和条件，结合贴装过程的实际情况和有关资料，总结出SMTPCB板（设计过程中研发工程师的自审和NPI及工厂工艺工程人员的复审内容和项目，供产品研发工程师和NPI参考。2）如果研发无法按照以下的要求设计，务必在设计之初，向质量部处提出，共同寻找合适的替代解决方案。3）同时，该文件作为NPI参与设计评审的主要依据。三PCB设计的工艺要求设计输出资料设计输出资料的文件规格要求一、钢网文件,PCB拼板文件1)格式：Gerber文件；2)文件内容：Top/Bottom面对应的钢网开口（推荐使用Pcb供应商回传的已拼好拼板的Gerber文件）；二、器件的位置坐标文件CadData规格要求内容内容：PartTypeRefDesPartDecalPinsLayerOrient.XYCAP0402C1014022Top0-15.9471.29RES0402R6754022Top0-9.5049.97如上表示：partType器件类型refDes位号partDecal封装类型pins焊脚数量Layer分布所在的PCB层Orient旋转角度XX轴坐标YY轴坐标2）坐标原点：在PCB拼板工艺边的左下角3)坐标单位：mm(毫米)。4)Top面与Bottom面的数据在数据文件中需分别用”Top”与”Bottom”标识清楚。三、位置图的规格要求：位置图对所要贴片的元器件的贴装标识一定要准确，要求：a)丝印图内容要与BOM表对应一致；b)建议不贴装的元件需用“X”标识清楚；c)字体保证清晰易读；d)极性元件及贴装方向有要求的元件需在位置图上做出方向标识；e)标示方法：•对极性元件在位置图上标清极性点；•对无极性点，但有极性要求的元件在位置图上标示字体方向或标示外形状（如LCM焊盘等）；•即无极性点又无字符标识的在位置图上标示外形形状（如SIM卡座等）；•以上三项均要在位置图上标示出外形。四、其它必须说明的内容：a)需要对钢网开口特别处理的器件，设计单位需提供推荐的开口方式或要求；b)主板的厚度不符合≥0.8mm±5%及副板的厚度不符合≥0.5mm±5%，必须与NPI确认；c)器件要求使用非0.127mm(5mil)钢网;或器件对锡膏厚度有特别要求（目前使用Pitch≤0.5mm的BGA或aQFN的PCB，建议使用0.1mm的钢网）；d)其它应说明的要求；PCB基板的选用原则1耐热性通常耐焊接温度：混合工艺PCB要达到240度，15秒的要求；无铅工艺PCB要达到250度，15秒的要求；来料无形变，经过回流焊接后，PCB无形变。2PCB尺寸Maximum:330(L)*250(W)(mm)Minimum:50(L)*50(W)(mm)如无特别要求：主板的厚度符合≥0.8mm±5%及副板的厚度符合≥0.5mm±5%PCB板PCB的平整度PCB翘曲程度±1.0mm说明：此处可允许翘曲程度仅指设备加工能力能够达到的范围，按照IPC的标准，允许的翘曲为PCB对角线长度的0.7%。缺槽印制板的边缘区域内（如有工艺边指工艺边部分）不能有缺槽，或开孔，以避免贴装设备在印制板定位或传感器检测时出现错误。工艺边避免设置深色或黑色的BLOCK，以免在传感器侦测过程中出现错误。传输方向印制板的长边对应贴片线的传输方向，这样丝印的行程昀短。并且PCB在生产过程中的变形昀小。颜色推荐使用绿颜色的基板，不建议采用白色或反光强烈的基板颜色,因不易被机台识别。OSP的厚度•汕超公司建议Entek皮膜厚度的允收范围为0.2-0.5μm(即8-20μin)，昀佳数值定在0.35μm(即14μin)。．太薄将耐不住两三次高温环境的考验,在焊接性方面会有不良的影响。•太厚则不易被后来焊接前的助焊剂所清除掉，故也会发生焊锡性的问题。工艺夹持边•工艺边距元件顶端或单板顶部≥5mm•工艺夹持边的宽度≥3mm•在PCB贴装过程中，PCB应留出一定的边缘便于设备的夹持。在这个范围内不许布放元器件和焊盘，遇有高密度板无法留出夹持边的，可设计工艺边或采用拼板形式。•其宽度视所选择的SMT设备而定，一般情况，工艺边距元件顶部或单板顶边5㎜，即工艺边距昀近元件顶部或距离PCB内板≥5mm。见下图•板边避空处（有些设备基板感应位置刚好在板边避让不能超过5MM传送边一侧器件伸出PCB外时，工艺边的宽度要求昀少比伸出板边的器件≥6mm。如果器件需要沉到PCB内，与工艺边干涉时，辅助边要开铣槽避开器件，开口的四边与器件之间的距离应0.5mm。定位孔定位孔尺寸整拼板定位孔直径4mm±0.1mm，如上图。定位孔布局1)定位孔周围1mm以内，不要放置元件，避免分板工装支撑顶针挤压元件。2）在整块拼板的四个对角设定四个定位孔。3）定位孔误差应在±0.1mm以内，定位孔可以为整圆，或3/4圆。4）以上定位孔用于分板机割板过程的定位与固定。建议整拼板定位孔的相对位置、整拼板定位孔大小在DVT之后，不要变化，否则会影响分板工装的使用。SMT印制板的布局设计元器件分布1)PCB上元器件分布应尽可能地均匀；大质量器件再流焊时热容量较大，因此，布局上过于集中容易造成局部温度低而导致假焊；2)贵重/重要的元器件不要布放在PCB的角、边缘，或靠近接插件、安装孔、槽、拼板的切割（分板筋位置）、豁口和拐角等处，以上这些位置是印制板的高应力区，容易造成焊点和元器件的开裂或失效。贴装元件方向类型相似的元件应尽可能以相同的方向排列在板上，使得元件的贴装、检查和焊接更容易。连接器布局要求需装配的连接器周围插入FPC板的位置禁止布放高于元件本体的元件，以免装配困难。拼板设计本司常采用的拼板方式为双数拼板、正反面各半，两面图形按相同的排列方式。（又称阴阳板或AB板）。拼板要求：1)如采用阴阳板，正反面的位置坐标基于PCB整板的左下角必须严格一致。2)PCB左右两侧的工艺边距内板外边沿的距离必须等宽。3)不规则的PCB必须增加工艺边。拼板作用1)对元件少的板，可以通过延长贴片时间来提高贴片机的使用效率。2)对太小的基板提高其可处理性。3)改变异形板或外形不佳的板子外形，增加效益和可处理性。4)对双面回流技术的板，可以通过正反拼来提高整体生产的效率。拼板的尺寸制造、装配和测试过程中便于加工，满足设备和工艺的要求，不产生较大变形为宜，同时符合本文PCB外形尺寸的要求。常用的PCB连接方法1）邮票孔2）双面对刻Ｖ型槽3）铣刀分板：铣刀直径1.5mm，铣槽的宽度推荐≥2.0mm打叉板打叉板会降低生产效率，四拼板中有一块打叉板一般降低生产效率30%，打叉板需在正反两面做标识，标识需清晰醒目，标识印迹耐酒精多次清洗不褪变。连接筋1)拼板的连接筋应远离结构部分，以免因分板精度影响装配；2)连接筋周围应避免走线或设置器件，因此处为分板高应力区域,避免在自动分板时损坏器件，连接筋距其昀近的元件距离（如边键），应1.5个铣刀位，即2.0mm；3)连接筋与基板相连部分推荐设置铣刀落点位置，利于铣出平滑基板；4)连接筋设计应能保证基板在生产与回流过程中整板平整无变形。PCB设计定位基准符号和尺寸基准标志（FiducialMarks）和局部基准标志是贴片设备用来进行光学定位的特殊PAD。基准应用基准符号的应用有三种情况，1)用于PCB的整板定位；2)用于拼版的PCB子板的定位。3)用于细间距器件的定位，对于这种情况原则上间距小于0．5mm的Q