可制造性设计

1、SMT印制电路板的印制电路板的可制造性设计及审核可制造性设计及审核顾霭云顾霭云 基板材料选择基板材料选择 布线布线 元器件选择元器件选择 焊盘焊盘 印制板电路设计印制板电路设计测试点测试点 PCB设计设计可制造（工艺）性设计可制造（工艺）性设计 导线、通孔导线、通孔 可靠性设计可靠性设计 焊盘与导线的连接焊盘与导线的连接 降低生产成本降低生产成本 阻焊阻焊 散热、电磁干扰等散热、电磁干扰等 印制电路板（以下简称印制电路板（以下简称PCB）设计是表面组装技术）设计是表面组装技术的重要组成之一。的重要组成之一。PCB设计质量是衡量表面组装技术水平设计质量是衡量表面组装技术水平的一个重要标志，是保证

2、表面组装质量的首要条件之一。的一个重要标志，是保证表面组装质量的首要条件之一。 PCB设计包含的内容：设计包含的内容： 可制造性设计可制造性设计DFMDFM（Design For ManufactureDesign For Manufacture）是保证是保证PCBPCB设计质量的最有效的方法。设计质量的最有效的方法。DFMDFM就是从产就是从产品开发设计时起，就考虑到可制造性和可测试性，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。次成功的目的。 DFMDFM具有缩短开发周期、降低成本、提高产

3、品质具有缩短开发周期、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。量等优点，是企业产品取得成功的途径。 HP HP公司公司DFMDFM统计调查表明统计调查表明: :产品总成本产品总成本60%60%取决于产品的最初设计，取决于产品的最初设计，7575的制造成的制造成本取决于设计说明和设计规范，本取决于设计说明和设计规范，70708080的的生产缺陷是由于设计原因造成的。生产缺陷是由于设计原因造成的。 新产品研发过程新产品研发过程 方案设计方案设计 样机制作样机制作 产品验证产品验证 小批试生产小批试生产 首批投料首批投料 正式投产正式投产传统的设计方法与现代设计方法比较传统的设计方法

4、与现代设计方法比较 传统的设计方法传统的设计方法 串行设计串行设计 重新设计重新设计 重新设计重新设计 生产生产 1# n# 现代设计方法现代设计方法 并行设计并行设计CE 重新设计重新设计 生产生产 及及DFM 1# SMTSMT工艺与传统插装工艺有很大区别，对工艺与传统插装工艺有很大区别，对PCBPCB设计有专门要求。除了满足电性能、机械结构、设计有专门要求。除了满足电性能、机械结构、等常规要求外，还要满足等常规要求外，还要满足SMTSMT自动印刷、自动贴装、自动印刷、自动贴装、自动焊接、自动检测要求。特别要满足再流焊工自动焊接、自动检测要求。特别要满足再流焊工艺的再流动和自定位效应的工艺

5、特点要求。艺的再流动和自定位效应的工艺特点要求。 SMTSMT具有全自动、高速度、高效益的特点，不具有全自动、高速度、高效益的特点，不同厂家的生产设备对同厂家的生产设备对PCBPCB的形状、尺寸、夹持边、的形状、尺寸、夹持边、定位孔、基准标志图形的设置等有不同的规定。定位孔、基准标志图形的设置等有不同的规定。 不正确的设计不仅会导致组装质量下降，还会造成贴不正确的设计不仅会导致组装质量下降，还会造成贴装困难、频繁停机，影响自动化生产设备正常运行，影响装困难、频繁停机，影响自动化生产设备正常运行，影响贴装效率，增加返修率，直接影响产品质量、产量和加工贴装效率，增加返修率，直接影响产品质量、产量和

6、加工成本，严重时还会造成印制电路板报废等质量事故。成本，严重时还会造成印制电路板报废等质量事故。 又由于又由于PCBPCB设计的质量问题在生产工艺中是很难甚至设计的质量问题在生产工艺中是很难甚至无法解决的，如果疏忽了对设计质量的控制，在批生产中无法解决的，如果疏忽了对设计质量的控制，在批生产中将会带来很多麻烦，会造成元器件、材料、工时的浪费，将会带来很多麻烦，会造成元器件、材料、工时的浪费，甚至会造成重大损失。甚至会造成重大损失。内容 一一 不良设计在不良设计在SMTSMT生产制造中的危害生产制造中的危害 二二 目前国内目前国内SMTSMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施印制电路板设计中的

7、常见问题及解决措施 三三. . SMT工艺对工艺对PCB设计的要求设计的要求 四四. . SMT设备对设备对PCB设计的要求设计的要求 五五. 提高提高PCBPCB设计质量的措施设计质量的措施 六六. SMT印制板可制造性设计（工艺性）审核印制板可制造性设计（工艺性）审核一一 不良设计在不良设计在SMTSMT生产制造中的危害生产制造中的危害 1. 1. 造成大量焊接缺陷。造成大量焊接缺陷。 2. 2. 增加修板和返修工作量，浪费工时，延误工期。增加修板和返修工作量，浪费工时，延误工期。 3. 3. 增加工艺流程，浪费材料、浪费能源。增加工艺流程，浪费材料、浪费能源。 4. 4. 返修可能会损坏

8、元器件和印制板。返修可能会损坏元器件和印制板。 5. 5. 返修后影响产品的可靠性返修后影响产品的可靠性 6. 6. 造成可制造性差，增加工艺难度，影响设备利用率，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。降低生产效率。 7 7最严重时由于无法实施生产需要重新设计，导致整个最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。产品的实际开发时间延长，失去市场竞争的机会。二二 目前国内目前国内SMTSMT印制电路板设计中的常见问题印制电路板设计中的常见问题及解决措施及解决措施1. PCB1. PCB设计中的常见问题（举例）设计中的常见问题（举

9、例） (1) (1) 焊盘结构尺寸不正确焊盘结构尺寸不正确 以以ChipChip元件为例：元件为例： a a 当焊盘间距当焊盘间距G G过大或过小时，再流焊时由于元件焊端不能与过大或过小时，再流焊时由于元件焊端不能与焊盘搭接交叠，会产生吊桥、移位。焊盘搭接交叠，会产生吊桥、移位。 焊盘间距焊盘间距G G过大或过小过大或过小 b 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，也会产生吊桥、移位。焊盘上时，由于表面张力不对称，也会产生吊桥、移位。 (2) (2) 通孔设计不正确通孔设计不正确 导通孔设计在焊盘上

10、，焊料会从导通孔中流出，会造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。成焊膏量不足。 印制导线印制导线 不正确不正确 正确正确 导通孔示意图导通孔示意图 (3) (3) 阻焊和丝网不规范阻焊和丝网不规范 阻焊和丝网加工在焊盘上，其原因：一是设计；二是阻焊和丝网加工在焊盘上，其原因：一是设计；二是PCBPCB制造加工精度差造成的。其结果造成虚焊或电气断路。制造加工精度差造成的。其结果造成虚焊或电气断路。 (4) (4) 元器件布局不合理元器件布局不合理 a a 没有按照再流焊要求设计，再流焊时造成温度不均匀。没有按照再流焊要求设计，再流焊时造成温度不均匀。 b b 没有按照波峰

11、焊要求设计，波峰焊时造成阴影效应没有按照波峰焊要求设计，波峰焊时造成阴影效应。 (5) (5) 基准标志基准标志(Mark)(Mark)、PCBPCB外形和尺寸外形和尺寸、PCBPCB定位孔和夹持边的设定位孔和夹持边的设置不正确置不正确 a a 基准标志基准标志(Mark)(Mark)做在大地的网格上，或做在大地的网格上，或MarkMark图形周围有阻焊图形周围有阻焊膜，由于图象不一致与反光造成不认膜，由于图象不一致与反光造成不认MarkMark、频繁停机。、频繁停机。 b b 导轨传输时，由于导轨传输时，由于PCBPCB外形异形、外形异形、PCBPCB尺寸过大、过小、或由尺寸过大、过小、或由

12、于于PCBPCB定位孔不标准，造成无法上板，无法实施机器贴片操作。定位孔不标准，造成无法上板，无法实施机器贴片操作。 c 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。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 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。器件。 (6) PCB(6) PCB材料选择、材料选择、PCBPCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适厚度与长度、宽度尺寸比不合适 a a 由于由于PCBPCB材料选择不合适，在贴片前就已经变形，造材料选择不合适，在贴片前就已经变形，造成贴装精度下降。成贴

13、装精度下降。 b PCBb PCB厚度与长度、宽度尺寸比不合适造成贴装及再流厚度与长度、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。特别是焊时变形，容易造成焊接缺陷，还容易损坏元器件。特别是焊接焊接BGABGA时容易造成虚焊。时容易造成虚焊。 虚焊虚焊 (7) BGA(7) BGA的常见设计问题的常见设计问题 a a 焊盘尺寸不规范，过大或过小。焊盘尺寸不规范，过大或过小。 b b 通孔设计在焊盘上，通孔没有通孔设计在焊盘上，通孔没有做埋孔处理做埋孔处理 c c 焊盘与导线的连接不规范焊盘与导线的连接不规范 d d 没有设计阻焊或阻焊不规范。没有设计阻焊或阻焊不

14、规范。 (8) (8) 元器件和元器件的包装选择不合适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由于没有按照贴装机供料器配置选购元器件和元器件的和元器件的包装包装，造成无法用贴装机贴装。，造成无法用贴装机贴装。 (9)齐套备料时把编带剪断。齐套备料时把编带剪断。 (10)PCB外形不规则、外形不规则、PCB尺寸太小、没有加工拼板造成不尺寸太小、没有加工拼板造成不能上机器贴装能上机器贴装等等。等等。2 2消除不良设计，实现消除不良设计，实现DFM的措施的措施 (1) (1) 首先管理层要重视首先管理层要重视DFM，编制本编制本企业的企业的DFM规范文件。规范文件。 (

15、2) 制订审核、修改和实施的具体规定，建立制订审核、修改和实施的具体规定，建立DFM的审核制度。的审核制度。 (3)(3)设计人员要熟悉设计人员要熟悉DFM设计规范，并按设计规范进行新产品设计。设计规范，并按设计规范进行新产品设计。 (4) (4) 外协加工时，在新产品设计前就要与外协加工时，在新产品设计前就要与SMTSMT加工厂建立联系，加工厂建立联系， SMTSMT加工厂应将本企业的加工厂应将本企业的DFM设计规范交给设计规范交给客户。必须按照客户。必须按照SMTSMT加工加工厂的厂的DFM设计规范进行设计。设计规范进行设计。以提高以提高从设计到制造一次成功率，减从设计到制造一次成功率，减

16、少工程变更次数。少工程变更次数。 (5) (5) 工艺员应及时将制造过程中的问题反馈给设计人员，不断改进工艺员应及时将制造过程中的问题反馈给设计人员，不断改进和完善产品的和完善产品的DFM设计。设计。 1. 1. 印制板的组装形式及工艺流程设计印制板的组装形式及工艺流程设计 1.1 1.1 印制板的组装形式印制板的组装形式 1.2 1.2 工艺流程设计工艺流程设计 1.2.1 1.2.1 纯表面组装工艺流程纯表面组装工艺流程 (1) 单面表面组装工艺流程 施加焊膏 贴装元器件 再流焊。 (2) 双面表面组装工艺流程 A面施加焊膏 贴装元器件 再流焊 翻转PCB B面施加焊膏 贴装元器件 再流焊

17、。 1.2.2 1.2.2 表面贴装和插装混装工艺流程表面贴装和插装混装工艺流程 (1) (1) 单面混装（单面混装（SMDSMD和和THCTHC都在同一面）都在同一面） A A面施加焊膏面施加焊膏 贴装贴装SMD SMD 再流焊再流焊 A A面插装面插装THC BTHC B面波峰焊。面波峰焊。 (2) (2) 单面混装（单面混装（SMDSMD和和THCTHC分别在分别在PCBPCB的两面）的两面） B B面施加贴装胶面施加贴装胶 贴装贴装SMD SMD 胶固化胶固化 翻转翻转PCB PCB A A面插装面插装THC BTHC B面波峰焊。面波峰焊。或：或：A A面插装面插装THCTHC（机器

18、）（机器） B B面贴装再波峰焊面贴装再波峰焊 (3) (3) 双面混装（双面混装（THCTHC在在A A面，面，A A、B B两面两面都有都有SMDSMD） A A面施加焊膏面施加焊膏 贴装贴装SMD SMD 再流焊再流焊 翻转翻转PCB PCB B B面施加贴装胶面施加贴装胶 贴装贴装SMD SMD 胶固化胶固化 翻转翻转PCB PCB A A面插装面插装THC BTHC B面波峰焊。面波峰焊。 （应用最多）（应用最多） (4) (4) 双面混装（双面混装（A A、B B两面都两面都有有SMDSMD和和THCTHC） A A面施加焊膏面施加焊膏 贴装贴装SMD SMD 再流焊再流焊 翻转翻

19、转PCB PCB B B面施加贴装胶面施加贴装胶 贴装贴装SMD SMD 胶固化胶固化 翻转翻转PCB PCB A A面插装面插装THC BTHC B面波峰焊面波峰焊 B B面插装件后附。面插装件后附。 1.3 1.3 选择表面贴装工艺流程应考虑的因素选择表面贴装工艺流程应考虑的因素1.3.1 1.3.1 尽量采用再流焊方式，再流焊比波峰焊具有以下优越性；尽量采用再流焊方式，再流焊比波峰焊具有以下优越性； (1)(1)元器件受到的热冲击小。元器件受到的热冲击小。 (2)(2)能控制焊料量，焊接缺陷少，焊接质量好，可靠性高；能控制焊料量，焊接缺陷少，焊接质量好，可靠性高； (3)(3)焊料中一般

20、不会混入不纯物，能正确地保证焊料的组分；焊料中一般不会混入不纯物，能正确地保证焊料的组分； 有自定位效应（有自定位效应（self alignmentself alignment） (4)(4)可在同一基板上，采用不同焊接工艺进行焊接；可在同一基板上，采用不同焊接工艺进行焊接； (5)(5)工艺简单，修板量极小。从而节省了人力、电力、材料。工艺简单，修板量极小。从而节省了人力、电力、材料。 1.3.2 1.3.2 一般密度的混合组装时一般密度的混合组装时 尽量选择插装元件、贴片元件在同一面。尽量选择插装元件、贴片元件在同一面。 当当SMDSMD和和THCTHC在在PCBPCB的同一面时，采用的同

21、一面时，采用A A面印刷焊膏、再流焊，面印刷焊膏、再流焊，B B面波峰焊工艺；（必须双面板）面波峰焊工艺；（必须双面板） 当当THCTHC在在PCBPCB的的A A面、面、SMD SMD 在在PCBPCB的的B B面时，采用面时，采用B B面点胶、波峰面点胶、波峰焊工艺。（单面板）焊工艺。（单面板） 1.3.3 1.3.3 高密度混合组装时高密度混合组装时 a) a) 高密度时，尽量选择表贴元件；高密度时，尽量选择表贴元件； b) b) 将阻、容、感元件、晶体管等小元件放在将阻、容、感元件、晶体管等小元件放在B B面，面，ICIC和体积大、和体积大、重的、高的元件（如铝电解电容）放在重的、高的

22、元件（如铝电解电容）放在A A面，实在排不开时，面，实在排不开时，B B面面尽量放小的尽量放小的IC IC ； c) BGAc) BGA设计时，尽量将设计时，尽量将BGABGA放在放在A A面，两面安排面，两面安排BGABGA元件会增加工元件会增加工艺难度。艺难度。 d) d) 当没有当没有THCTHC或只有及少量或只有及少量THCTHC时，可采用双面印刷焊膏、再流时，可采用双面印刷焊膏、再流焊工艺，及少量焊工艺，及少量THCTHC采用后附的方法；采用后附的方法； e) e) 当当A A面有较多面有较多THCTHC时，采用时，采用A A面印刷焊膏、再流焊，面印刷焊膏、再流焊，B B面点胶、面点

23、胶、波峰焊工艺。波峰焊工艺。 f) f) 尽量不要在双面安排尽量不要在双面安排THCTHC。必须安排在。必须安排在B B面的发光二极管、连面的发光二极管、连接器、开关、微调元器件等接器、开关、微调元器件等THCTHC采用后附的方法。采用后附的方法。 注意：注意： 在印制板的同一面，禁止采用先再流焊在印制板的同一面，禁止采用先再流焊SMDSMD，后对，后对THCTHC进行波峰焊的工艺流程。进行波峰焊的工艺流程。2 2选择选择PCBPCB材料材料 a)应适当选择应适当选择g较高的基材较高的基材玻璃化玻璃化转变温度转变温度g是聚合物特有的性能，是决是聚合物特有的性能，是决定材料性能的临界温度，是选择

24、基板的定材料性能的临界温度，是选择基板的一个关键参数。环氧树脂的一个关键参数。环氧树脂的Tg在在125140 左右，再流焊温度在左右，再流焊温度在220左右，远远左右，远远高于高于PCB基板的基板的g，高温容易造成，高温容易造成PCB的热变形，严重时会损坏元件。的热变形，严重时会损坏元件。 Tg应高于电路工作温度应高于电路工作温度 b) 要求要求CTE低低由于由于X、Y和厚度方向的热膨胀系数不一致，和厚度方向的热膨胀系数不一致，容易造成容易造成PCB变形，严重时会造成金属化孔断裂和损坏元件。变形，严重时会造成金属化孔断裂和损坏元件。 c) 要求耐热性高要求耐热性高一般要求一般要求PCB能有能有

25、250/50S的耐热性。的耐热性。 d）要求平整度好）要求平整度好. e) 电气性能要求电气性能要求 高频电路时要求选择介电常数高、介质损耗小的材料。高频电路时要求选择介电常数高、介质损耗小的材料。 绝缘电阻，耐电压强度，绝缘电阻，耐电压强度， 抗电弧性能都要满足产品要求。抗电弧性能都要满足产品要求。3 3选择元器件选择元器件 3.1 3.1 元器件选用标准元器件选用标准 a 元器件的外形适合自动化表面贴装，元件的上表面应易于使用真元器件的外形适合自动化表面贴装，元件的上表面应易于使用真空吸嘴吸取，下表面具有使用胶粘剂的能力；空吸嘴吸取，下表面具有使用胶粘剂的能力； b 尺寸、形状标准化、并具

26、有良好的尺寸精度和互换性尺寸、形状标准化、并具有良好的尺寸精度和互换性 ； c 包装形式适合贴装机自动贴装要求；包装形式适合贴装机自动贴装要求； d 具有一定的机械强度，能承受贴装机的贴装应力和基板的弯折应具有一定的机械强度，能承受贴装机的贴装应力和基板的弯折应力；力； e 元器件的焊端或引脚的可焊性要符合要求；元器件的焊端或引脚的可焊性要符合要求； 2355，2 20. .2s s 或或2305，30.5s.5s，焊端，焊端90%90%沾锡。沾锡。 f 符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接要求；符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接要求； 再流焊：再流焊：2355，2 20. .2s s。 波峰焊：波峰焊

27、：2605，5 50. .5s s。 g 可承受有机溶剂的洗涤；可承受有机溶剂的洗涤； 3.3 3.3 选择元器件要根据具体产品电路要求以及选择元器件要根据具体产品电路要求以及PCB尺寸、组装密度、尺寸、组装密度、组装形式、产品的档次和投入的成本进行选择。组装形式、产品的档次和投入的成本进行选择。 a） SMC的选择的选择 注意尺寸大小和尺寸精度，并考虑满足贴片机功能。注意尺寸大小和尺寸精度，并考虑满足贴片机功能。 钽和铝电解电容器主要用于电容量大的场合钽和铝电解电容器主要用于电容量大的场合 薄膜电容器用于耐热要求高的场合薄膜电容器用于耐热要求高的场合 云母电容器用于云母电容器用于Q值高的移动

28、通信领域值高的移动通信领域 波峰焊工艺必须选择三层金属电极焊端结构片式元件波峰焊工艺必须选择三层金属电极焊端结构片式元件b) SMD的选择的选择 小外形封装晶体管：小外形封装晶体管： SOT23是最常用的三极管封装，是最常用的三极管封装， SOT143用于射频用于射频 SOP 、 SOJ：是：是DIP的缩小型，与的缩小型，与DIP功能相似功能相似 QFP：占有面积大，引脚易变形，易失去共面性；引脚：占有面积大，引脚易变形，易失去共面性；引脚 的柔性又的柔性又能帮助释放应力，改善焊点的可靠性。能帮助释放应力，改善焊点的可靠性。QFP引腿最小间距为引腿最小间距为0.3mm，目前，目前 0.5mm间

29、距已普遍应用，间距已普遍应用，0.3mm、 0.4mm的的QFP逐逐渐被渐被BGA替代。选择时注意贴片机精度是否替代。选择时注意贴片机精度是否 满足要求。满足要求。 PLCC：占有面积小，引脚不易变形，但检测不方便。：占有面积小，引脚不易变形，但检测不方便。 LCCC：价格昂贵，主要用于高可靠性的军用组件中，：价格昂贵，主要用于高可靠性的军用组件中， 而且必须考虑器件与电路板之间的而且必须考虑器件与电路板之间的CET问题问题 BGA 、CSP：适用于：适用于I/O高的电路中。高的电路中。c) 片式机电元件：用于高密度、要求体积小、重量轻的电子片式机电元件：用于高密度、要求体积小、重量轻的电子产

30、品。对于重量和体积大的电子产品应选用有引脚的机电产品。对于重量和体积大的电子产品应选用有引脚的机电元件。元件。d) THC（插装元器件）（插装元器件） 大功率器件、机电元件和特殊器件的片式化尚不成熟，大功率器件、机电元件和特殊器件的片式化尚不成熟，还得采用插装元器件还得采用插装元器件 从价格上考虑，选择从价格上考虑，选择THC比比SMD较便宜。较便宜。、 4. SMC/SMD4. SMC/SMD（贴装元器件）焊盘设计（贴装元器件）焊盘设计 PCBPCB焊盘结构设计要满足再流焊工艺特点焊盘结构设计要满足再流焊工艺特点“再流动再流动”与自定位效应与自定位效应 从再流焊与波峰焊工艺最大的差异是：从再

31、流焊与波峰焊工艺最大的差异是： 波峰焊工艺是通过贴片胶粘接或印制板的插装孔事先将贴装元波峰焊工艺是通过贴片胶粘接或印制板的插装孔事先将贴装元器件及插装元器件固定在印制板的相应位置上，焊接时不会产生位器件及插装元器件固定在印制板的相应位置上，焊接时不会产生位置移动。置移动。 而再流焊工艺焊接时的情况就大不相同了，元器件贴装后只是而再流焊工艺焊接时的情况就大不相同了，元器件贴装后只是被焊膏临时固定在印制板的相应位置上，当焊膏达到熔融温度时，被焊膏临时固定在印制板的相应位置上，当焊膏达到熔融温度时，焊料还要焊料还要“再流动再流动”一次，元器件的位置受熔融焊料表面张力的作一次，元器件的位置受熔融焊料表

32、面张力的作用发生位置移动。用发生位置移动。 如果焊盘设计正确（焊盘位置尺寸对称，焊盘间距恰当），如果焊盘设计正确（焊盘位置尺寸对称，焊盘间距恰当），元器件端头与印制板焊盘的可焊性良好，元器件的全部焊端或元器件端头与印制板焊盘的可焊性良好，元器件的全部焊端或引脚与相应焊盘同时被熔融焊料润湿时，就会产生自定位或称引脚与相应焊盘同时被熔融焊料润湿时，就会产生自定位或称为自校正效应（为自校正效应（self alignmentself alignment）当元器件贴放位置有少当元器件贴放位置有少量偏离时，在表面张力的作用下，能自动被拉回到近似目标位量偏离时，在表面张力的作用下，能自动被拉回到近似目标位置

33、。置。 但是如果但是如果PCBPCB焊盘设计不正确，或元器件端头与印制板焊盘焊盘设计不正确，或元器件端头与印制板焊盘的可焊性不好，或焊膏本身质量不好、或工艺参数设置不恰当的可焊性不好，或焊膏本身质量不好、或工艺参数设置不恰当等原因，即使贴装位置十分准确，再流焊时由于表面张力不平等原因，即使贴装位置十分准确，再流焊时由于表面张力不平衡，焊接后也会出现元件位置偏移、吊桥、桥接、润湿不良、衡，焊接后也会出现元件位置偏移、吊桥、桥接、润湿不良、等焊接缺陷。这就是等焊接缺陷。这就是SMTSMT再流焊工艺最大的特性。再流焊工艺最大的特性。 由于再流焊工艺的由于再流焊工艺的“再流动再流动”及及“自定位效应自

34、定位效应”的特的特点，使再流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易实点，使再流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易实现高度自动化与高速度。同时也正因为现高度自动化与高速度。同时也正因为“再流动再流动”及及“自自定位效应定位效应”的特点，再流焊工艺对焊盘设计、元器件标准的特点，再流焊工艺对焊盘设计、元器件标准化有更严格的要求。化有更严格的要求。ChipChip元件焊盘设计应掌握以下关键要素：元件焊盘设计应掌握以下关键要素：a a 对称性对称性两端焊盘必须对称，才能保证熔融焊锡表面张力平衡。两端焊盘必须对称，才能保证熔融焊锡表面张力平衡。b b 焊盘间距焊盘间距确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接

35、尺寸。确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。c c 焊盘剩余尺寸焊盘剩余尺寸搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。d d 焊盘宽度焊盘宽度应与元件端头或引脚的宽度基本一致。应与元件端头或引脚的宽度基本一致。 B S AB S A焊盘宽度焊盘宽度 A BA B焊盘的长度焊盘的长度 G G焊盘间距焊盘间距 G SG S焊盘剩余尺寸焊盘剩余尺寸 矩形片式元件焊盘结构示意图矩形片式元件焊盘结构示意图 标准尺寸元器件的焊盘图形可以直接从标准尺寸元器件的焊盘图形可以直接从CADCAD软件的元件软件的元件库中调用，但实际设计时还必须根据具体产品的组装密度、

36、库中调用，但实际设计时还必须根据具体产品的组装密度、不同的工艺、不同的设备以及特殊元器件的要求进行设计。不同的工艺、不同的设备以及特殊元器件的要求进行设计。 下面介绍几种常用元器件的焊盘设计：下面介绍几种常用元器件的焊盘设计： (1) 矩形片式元器件焊盘设计矩形片式元器件焊盘设计 (a) (a) 0805、 1206矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则 (b) 1206、0805、0603、0402、0201焊盘设计焊盘设计 (c) 钽电容焊盘设计钽电容焊盘设计 (2) 晶体管（晶体管（SOT）焊盘设计焊盘设计 (3) 翼形小外形翼形小外形ICIC和电阻网络（和电阻网络

37、（SOPSOP）和四边扁平封装器件（）和四边扁平封装器件（QFPQFP） (4) J J形引脚小外形集成电路（形引脚小外形集成电路（SOJSOJ）和塑封有引脚芯片载体（）和塑封有引脚芯片载体（PLCCPLCC）的的焊盘设计焊盘设计 (5) (5) BGA焊盘设焊盘设(1) 矩形片式元器件焊盘设计矩形片式元器件焊盘设计 (a) (a) 0805、 1206矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则 L L W W H H B T B T A A G G 焊盘宽度：焊盘宽度：A=WmaxA=Wmax-K-K 电阻器焊盘的长度：电阻器焊盘的长度：B=Hmax+Tmax+KB=Hma

38、x+Tmax+K 电容器焊盘的长度：电容器焊盘的长度：B=Hmax+TmaxB=Hmax+Tmax-K-K 焊盘间距：焊盘间距：G=Lmax-2Tmax-KG=Lmax-2Tmax-K 式中：式中：L L元件长度元件长度,mm,mm； W W元件宽度元件宽度,mm,mm； T T元件焊端宽度元件焊端宽度,mm,mm； H H元件高度元件高度( (对塑封钽电容器是指焊端高度对塑封钽电容器是指焊端高度),mm),mm； K K常数，一般取常数，一般取0.25 mm0.25 mm。 01005焊盘设计焊盘设计 0201焊盘设计焊盘设计 (b) 1206、0805、0603、0402、0201焊盘设计

39、焊盘设计 英制英制 公制公制 A（mil） B(mil) G(mil) 1825 4564 250 70 120 1812 4532 120 70 120 1210 3225 100 70 80 1206 （3216） 60 70 70 0508 （2012） 50 60 30 0603 （1508） 25 30 25 0402 （1005） 20 25 20 0201 （0603） 12 10 12 (c)钽电容焊盘设计钽电容焊盘设计 代码代码 英制英制 公制公制 A（mil） B(mil) G(mil) A 1206 3216 50 60 40 B 1411 3528 90 60 50 C

40、 2312 6032 90 90 120 D 2817 7243 100 100 160(2) 晶体管（晶体管（SOT）焊盘设计焊盘设计 a a 单个引脚焊盘长度设计要求单个引脚焊盘长度设计要求 b1 L b2 L2 L2=L+b1+b2，b1=b2=0.3mm0.5mm；W= 引脚宽度引脚宽度WL2SOT-23SOT-89SOT-143 对于小外形晶体管，应在保持焊盘间中心距等于引线间中心距的基对于小外形晶体管，应在保持焊盘间中心距等于引线间中心距的基础上，再将每个焊盘四周的尺寸分别向外延伸至少础上，再将每个焊盘四周的尺寸分别向外延伸至少0.35mm0.35mm。 2.7 2.62.7 2.

41、6 0.7 0.7 2.0 0.7 0.7 2.0 0.8 0.8 0.8 0.82.9 3.0 4.42.9 3.0 4.4 0.8 0.8 1.1 1.2 1.1 1.2 3.8 3.8 SOT 23 SOT 143 SOT 89 SOT 23 SOT 143 SOT 89 小外形小外形SOTSOT晶体管焊盘示意图晶体管焊盘示意图 (3) 翼形小外形翼形小外形ICIC和电阻网络（和电阻网络（SOPSOP）和四边扁平封装器件（）和四边扁平封装器件（QFPQFP） 一般情况下：焊盘宽度一般情况下：焊盘宽度W2W2等于引脚宽度等于引脚宽度W W，焊盘长度取，焊盘长度取2.0 mm2.0 mm0.

42、5 mm0.5 mm。 G G b1L b2b1L b2 L2 L2 b1 L b2b1 L b2 W W2 L2 W W2 L2 W2 W2 设计原则：设计原则： F L2F L2 a) a) 焊盘中心距等于引脚中心距；焊盘中心距等于引脚中心距； b) b) 单个引脚焊盘宽度设计的一般原则单个引脚焊盘宽度设计的一般原则 器件引脚间距器件引脚间距1.0 mm1.0 mm时：时：W2 WW2 W， 器件引脚间距器件引脚间距1.27 mm1.27 mm时：时：W2 1.2WW2 1.2W， L2=L+b1+b2L2=L+b1+b2，b1=b2=0.3 mmb1=b2=0.3 mm0.5 mm0.5

43、 mm； c) c) 相对两排焊盘的距离（焊盘图形内廓）按下式计算（单位相对两排焊盘的距离（焊盘图形内廓）按下式计算（单位mmmm）：）： G=F-KG=F-K 式中：式中：G G两焊盘之间距离，两焊盘之间距离， F F元器件壳体封装尺寸，元器件壳体封装尺寸， K K系数，一般取系数，一般取0.25mm0.25mm， d) d) 一般一般SOPSOP的壳体有宽体和窄体两种，的壳体有宽体和窄体两种，G G值分别为值分别为7.6 mm 7.6 mm 、3.6 mm3.6 mm。Fine Pitch（QFP160 P=0.635元件焊盘设计元件焊盘设计) PITCH=0.635 mm（25mil）单

44、个焊盘设计：）单个焊盘设计： 长长宽宽=（60mil 78mil）（12mil13.8mil） (1.5 mm 2mm）（0.3mm0.35mm) Fine PitchQFP208 P=0.5元件焊单个盘设计元件焊单个盘设计 Pitch =0.5 mm（19.7mil） 长长宽宽=（60mil 78mil）（10mil 12mil） (1.5 mm 2mm）（0.25mm0.3mm) Fine Pitch Pitch=0.4mm或或.03mm元件单个焊盘设计元件单个焊盘设计 Pitch =0.4mm 长长宽宽= 70mil9 mil (1.78mm 0.23 mm ) Pitch =0.3mm

45、 长长宽宽= 50mil7.5 mil (1.27 mm0.19 mm ) (4) J J形引脚小外形集成电路（形引脚小外形集成电路（SOJSOJ）和塑封有）和塑封有引脚芯片载体（引脚芯片载体（PLCCPLCC）的）的焊盘设计焊盘设计SOJSOJ与与PLCCPLCC的引脚均为的引脚均为J J形，典型引脚中心距为形，典型引脚中心距为1.27 mm1.27 mm。a) a) 单个引脚焊盘设计（单个引脚焊盘设计（0.50 mm0.50 mm0.80 mm0.80 mm）（1.85 mm1.85 mm2.15 mm2.15 mm）；）；b) b) 引脚中心应在焊盘图形内侧引脚中心应在焊盘图形内侧1/3

46、1/3至焊盘中心之间；至焊盘中心之间；c) SOJc) SOJ相对两排焊盘之间的距离（焊盘图形内廓）相对两排焊盘之间的距离（焊盘图形内廓）A A值一般为值一般为4.9 mm4.9 mm； d) PLCCd) PLCC相对两排焊盘外廓之间的距离：相对两排焊盘外廓之间的距离： J=C+K J=C+K （单位（单位mmmm） 式中：式中：J J焊盘图形外廓距离；焊盘图形外廓距离； C CPLCCPLCC最大封装尺寸；最大封装尺寸； K K系数，一般取系数，一般取0.750.75。 C C A A A A J J 引脚在焊盘中央引脚在焊盘中央 引脚在焊盘内侧引脚在焊盘内侧1/31/3处处 J=C+KJ

47、=C+K（K=0.75mmK=0.75mm） 间距为间距为1.27（50mil）的）的SOP 、SOJ的焊盘设计的焊盘设计 单个焊盘单个焊盘 ：长：长宽宽=75mil25mil SOP8SOP16 A=140 mil SOP14SOP28 A=300 mil SOJ16SOJ24 A=230 mil SOJ24SOJ32 A=280 mil PLCC焊盘图焊盘图 单个焊盘单个焊盘 ：长：长宽宽=75mil25mil A=C+30 mil （C为元件外形尺寸）为元件外形尺寸）(5) (5) BGA焊盘设计焊盘设计 BGA的分类和结构特点的分类和结构特点 BGABGA焊盘设计原则焊盘设计原则 焊盘

48、及阻焊层设计焊盘及阻焊层设计 引线和过孔引线和过孔 几种间距几种间距BGA焊盘设计表焊盘设计表 BGABGA的分类和结构特点的分类和结构特点 a) BGAa) BGA是指在器件底部以球形栅格阵列作为是指在器件底部以球形栅格阵列作为I/OI/O引出端的封装形式。引出端的封装形式。分为：分为： PBGAPBGA（Plastic Ball Grid ArrayPlastic Ball Grid Array塑料塑料BGABGA） CBGA(CramicCBGA(Cramic Ball Grid Array Ball Grid Array陶瓷陶瓷BGA)BGA) TBGA TBGA（Tape Ball

49、Grid ArrayTape Ball Grid Array载带载带BGABGA） BGABGA（Chip scale PackageChip scale Package微型微型BGABGA），又称），又称CSPCSP。 BGABGA的外形尺寸范围为的外形尺寸范围为7 mm7 mm50 mm50 mm。一般共面性小于一般共面性小于0.2mm。 b) PBGAb) PBGA是最常用的，它以印制板基材为载体。是最常用的，它以印制板基材为载体。 PBGAPBGA的焊球间距为的焊球间距为1.50 mm1.50 mm、1.27 mm1.27 mm、1.0 mm1.0 mm、0.8 mm0.8 mm， 焊

50、球直径为焊球直径为0.89 mm0.89 mm、0.762 mm0.762 mm、0.6 mm0.6 mm、0.5 mm0.5 mm； c) BGAc) BGA底部焊球有部分分布和完全分布两种分布形式底部焊球有部分分布和完全分布两种分布形式 部分分布 完全分布BGABGA焊盘设计原则焊盘设计原则 a) PCBa) PCB上每个焊球的焊盘中心与上每个焊球的焊盘中心与BGABGA底部相对应的焊球中心相吻合；底部相对应的焊球中心相吻合； b) PCBb) PCB焊盘图形为实心圆，导通孔不能加工在焊盘上；焊盘图形为实心圆，导通孔不能加工在焊盘上； 焊盘最大直径等于焊盘最大直径等于BGABGA底部焊球的

51、焊盘直径底部焊球的焊盘直径 最小直径等于最小直径等于BGABGA底部焊盘直径减去贴装精度底部焊盘直径减去贴装精度 例如：例如：BGABGA底部焊盘直径为底部焊盘直径为0.89mm0.89mm，贴装精度为，贴装精度为0.1mm0.1mm，PCBPCB焊盘焊盘最小直径等于最小直径等于0.89mm-0.2mm0.89mm-0.2mm。（。（BGABGA器件底部焊球的焊盘直径根据供器件底部焊球的焊盘直径根据供应商提供的资料）应商提供的资料） c) c) 与焊盘连接的导线宽度要一致，一般为与焊盘连接的导线宽度要一致，一般为0.15 0.15 0.2 mm0.2 mm； d) d) 阻焊尺寸比焊盘尺寸大阻

52、焊尺寸比焊盘尺寸大0.1 mm0.1 mm0.15 mm0.15 mm。 e) e) 导通孔在孔化电镀后，必须采用介质材料或导电胶进行堵塞导通孔在孔化电镀后，必须采用介质材料或导电胶进行堵塞（盲孔），高度不得超过焊盘高度；（盲孔），高度不得超过焊盘高度； f) f) 在在BGABGA器件外廓四角加工丝网图形，丝网图形的线宽为器件外廓四角加工丝网图形，丝网图形的线宽为0.2mm0.2mm0.25mm0.25mm。 在在BGA器件外壳四周加工丝网图形器件外壳四周加工丝网图形 a) 有阻焊的焊盘 b) 没有阻焊的焊盘 焊盘及阻焊层设计 1.27mm间距PBGA哑铃形焊盘及过孔、引线5 5THCTHC

53、（通孔插装元器件）焊盘设计（通孔插装元器件）焊盘设计 元件孔径元件孔径 = D+(0.30.5) mm（D为引线直径）为引线直径）, IC孔径孔径=0.8 mm ； 元件名元件名 孔距孔距 R-1/4W 、1/2W 10 mm; 12.5 mm ; 17.5mm； R1/2W (L+(23) mm （ L为元件身长）为元件身长） IN4148 7.5 mm， 10 mm，12.5 mm 1N400系列系列 10 mm，12.5 mm 小瓷片、独石电容小瓷片、独石电容 2.54 mm 小三极管、小三极管、 3发光管发光管 2.54 mmTHT元件的焊盘设计元件的焊盘设计 对于对于IC、排电阻、接

54、线端子、插座等等：、排电阻、接线端子、插座等等： 孔距为孔距为5.08 mm（或以上）的，（或以上）的， 焊盘直径不得小于焊盘直径不得小于3 mm； 孔距为孔距为2.54 mm的，焊盘直径最小不应小于的，焊盘直径最小不应小于1.7 mm。 电路板上连接电路板上连接220V电压的焊盘间距，最小不应小于电压的焊盘间距，最小不应小于3 mm。 流过电流超过流过电流超过0.5A（含（含0.5A）的焊盘直径应大于等于）的焊盘直径应大于等于4 mm。 焊盘以尽可能大一点为好，对于一般焊点，其焊盘直径最小不得小焊盘以尽可能大一点为好，对于一般焊点，其焊盘直径最小不得小于于2 mm。6. 6. 布线设计布线设

55、计 布线宽度和间距布线宽度和间距 线宽线宽 线间距线间距 备注备注 0.010 0.010 0.010 简便简便 0.007 0.008 标准标准 0.005 0.005 困难困难 0.002 0.002 极困难极困难外层线路线宽和线距外层线路线宽和线距 功能功能* * 0.012/0.010 0.008/0.008 0.006/0.006 0.005/0.005 线宽线宽 0.012 0.008 0.006 0.005 0.008 0.006 0.005 焊盘间距焊盘间距 0.010 0.008 0.006 0.005 0.008 0.006 0.005 线间距线间距 0.010 0.008

56、 0.008 0.006 0.0050.006 0.005 线线焊盘间距焊盘间距0.010 0.008 0.006 0.005 0.008 0.006 0.005 环形图环形图* 0.008 0.008” 0.008” 0.007 0.006 0.006 * *线宽线宽/间距间距 * *为孔边缘到焊盘边缘的距离为孔边缘到焊盘边缘的距离内层线路线宽和线距内层线路线宽和线距 功能功能 0.012/0.010 0.008/0.008 0.006/0.006 0.005/0.005 线宽线宽 0.012 0.008 0.006 0.005 0.008 0.006 0.005 焊盘间距焊盘间距 0.01

57、0 0.008 0.006 0.005 0.008 0.006 0.005 线间距线间距 0.010 0.008 0.006 0.005 0.008 0.006 0.005 线线焊盘间距焊盘间距0.0100.008 0.006 0.0050.008 0.006 0.005 环形图环形图 0.008 0.008 0.008 0.007 0.006 0.006 线线孔边缘孔边缘 0.018 0.016 0.013 0.010 0.016 0.013 0.010 板板孔边缘孔边缘 0.018 0.016 0.013 0.010 0.016 0.013 0.010一般设计标准一般设计标准 项目项目 间

58、距间距 孔孔板边缘板边缘 大于板厚大于板厚 线线板边缘板边缘 0.03 焊盘焊盘线线 min0.075 焊盘焊盘-焊盘焊盘 min0.025 焊盘焊盘板边缘板边缘 0.03 五种不同布线密度的布线规则五种不同布线密度的布线规则 一级布线密度一级布线密度 二级布线密度二级布线密度 三级布线密度三级布线密度 四级布线密度四级布线密度 五级布线密度五级布线密度一级布线密度一级布线密度二级布线密度二级布线密度三级布线密度三级布线密度四级布线密度四级布线密度五级布线密度五级布线密度7. 7. 焊盘与印制导线连接的设置焊盘与印制导线连接的设置(1)(1)与矩形焊盘连接的导线应从焊盘长边的中心引出，避免呈一

59、定角度与矩形焊盘连接的导线应从焊盘长边的中心引出，避免呈一定角度）。）。(2)(2)当焊盘和大面积的地相连时，应优选十字铺地法和当焊盘和大面积的地相连时，应优选十字铺地法和4545铺地法。铺地法。(3)(3)从大面积地或电源线处引出的导线长大于从大面积地或电源线处引出的导线长大于0.5 mm0.5 mm，宽小于，宽小于0.4 mm0.4 mm。 0.5mm0.5mm 0.4mm 0.4mm 不正确不正确 正确正确 不正确不正确 正确正确 不正确不正确 正确正确 （a a） 好好 不良设计不良设计 不良设计不良设计 好好 好好 不良设计不良设计 最好最好 较好较好 不使用不使用 可用可用 （b

60、b） 图图5 5 焊盘与印制导线的连接示意图焊盘与印制导线的连接示意图焊盘与印制导线的连接示意图焊盘与印制导线的连接示意图 8. 8. 导通孔、测试点的设置导通孔、测试点的设置 采用再流焊工艺时导通孔设置采用再流焊工艺时导通孔设置 a) a) 一般导通孔直径不小于一般导通孔直径不小于0.75mm0.75mm； b) b) 除除SOICSOIC、QFPQFP或或PLCCPLCC等器件之外，不能在其它元器件下面等器件之外，不能在其它元器件下面打导通孔；打导通孔； c) c) 不能把导通孔直接设置在焊盘上、焊盘的延长部分和焊盘不能把导通孔直接设置在焊盘上、焊盘的延长部分和焊盘角上（见图角上（见图6