印制电路板设计规范及常见问题

SMT印制电路板的

可制造性设计及审核2022/12/122022/12/12

—基板材料选择—布线—元器件选择—焊盘—印制板电路设计——————测试点PCB设计——可制造（工艺）性设计—导线、通孔—可靠性设计—焊盘与导线的连接—降低生产成本—阻焊—散热、电磁干扰等印制电路板（以下简称PCB）设计是表面组装技术的重要组成之一。PCB设计质量是衡量表面组装技术水平的一个重要标志，是保证表面组装质量的首要条件之一。

PCB设计包含的内容：可制造性设计DFM（DesignForManufacture）是保证PCB设计质量的最有效的方法。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。2022/12/12HP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。2022/12/12新产品研发过程方案设计→样机制作→产品验证

→小批试生产→首批投料→正式投产2022/12/12传统的设计方法与现代设计方法比较

传统的设计方法

串行设计重新设计重新设计生产1#n#

现代设计方法

并行设计CE重新设计生产及DFM1#2022/12/12

SMT工艺与传统插装工艺有很大区别，对PCB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SMT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艺的再流动和自定位效应的工艺特点要求。SMT具有全自动、高速度、高效益的特点，不同厂家的生产设备对PCB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。2022/12/12

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，影响贴装效率，增加返修率，直接影响产品质量、产量和加工成本，严重时还会造成印制电路板报废等质量事故。又由于PCB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。2022/12/12内容一不良设计在SMT生产制造中的危害二目前国内SMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施三.SMT工艺对PCB设计的要求四.SMT设备对PCB设计的要求五.提高PCB设计质量的措施六.SMT印制板可制造性设计（工艺性）审核2022/12/12一不良设计在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．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。2022/12/12二目目前国国内SMT印制制电路路板设设计中中的常常见问问题及及解决决措施施2022/12/61.PCB设设计中中的常常见问问题（（举例例）(1)焊焊盘结结构尺尺寸不不正确确以Chip元件件为例例：a当当焊盘盘间距距G过过大或或过小小时，，再流流焊时时由于于元件件焊端端不能能与焊焊盘搭搭接交交叠，，会产产生吊吊桥、、移位位。焊盘间间距G过大大或过过小b当当焊盘盘尺寸寸大小小不对对称，，或两两个元元件的的端头头设计计在同同一个个焊盘盘上时时，由由于表表面张张力不不对称称，也也会产产生吊吊桥、、移位位。2022/12/6(2)通通孔设设计不不正确确导通孔孔设计计在焊焊盘上上，焊焊料会会从导导通孔孔中流流出，，会造造成焊焊膏量量不足足。印制导导线不正确确正正确导通孔孔示意意图2022/12/6(3)阻阻焊和和丝网网不规规范阻焊和和丝网网加工工在焊焊盘上上，其其原因因：一一是设设计；；二是是PCB制制造加加工精精度差差造成成的。。其结结果造造成虚虚焊或或电气气断路路。2022/12/6(4)元元器件件布局局不合合理a没没有按按照再再流焊焊要求求设计计，再再流焊焊时造造成温温度不不均匀匀。2022/12/6b没有按按照波峰焊焊要求设计计，波峰焊焊时造成阴阴影效应。2022/12/62022/12/6(5)基基准准标标志志(Mark)、PCB外外形形和和尺尺寸寸、PCB定定位位孔孔和和夹夹持持边边的的设设置置不不正正确确a基基准准标标志志(Mark)做做在在大大地地的的网网格格上上，，或或Mark图图形形周周围围有有阻阻焊焊膜膜，，由由于于图图象象不不一一致致与与反反光光造造成成不不认认Mark、、频频繁繁停停机机。。b导导轨轨传传输输时时，，由由于于PCB外外形形异异形形、、PCB尺尺寸寸过过大大、、过过小小、、或或由由于于PCB定定位位孔孔不不标标准准，，造造成成无无法法上上板板，，无无法法实实施施机机器器贴贴片片操操作作。。c在在定定位位孔孔和和夹夹持持边边附附近近布布放放了了元元器器件件，，只只能能采采用用人人工工补补贴贴。。d拼拼板板槽槽和和缺缺口口附附近近的的元元器器件件布布放放不不正正确确，，裁裁板板时时造造成成损损坏坏元元器器件件。。2022/12/6(6)PCB材材料料选选择择、、PCB厚厚度度与与长长度度、、宽宽度度尺尺寸寸比比不不合合适适a由由于于PCB材材料料选选择择不不合合适适，，在在贴贴片片前前就就已已经经变变形形，，造造成成贴贴装装精精度度下下降降。。bPCB厚厚度度与与长长度度、、宽宽度度尺尺寸寸比比不不合合适适造造成成贴贴装装及及再再流流焊焊时时变变形形，，容容易易造造成成焊焊接接缺缺陷陷，，还还容容易易损损坏坏元元器器件件。。特特别别是是焊焊接接BGA时时容容易易造造成成虚虚焊焊。。虚焊焊2022/12/6(7)BGA的的常常见见设设计计问问题题a焊焊盘盘尺尺寸寸不不规规范范，，过过大大或或过过小小。。b通通孔孔设设计计在在焊焊盘盘上上，，通通孔孔没没有有做埋埋孔孔处处理理c焊焊盘盘与与导导线线的的连连接接不不规规范范d没没有有设设计计阻阻焊焊或或阻阻焊焊不不规规范范。。2022/12/6(8)元元器器件件和和元元器器件件的的包包装装选选择择不不合合适适由于于没没有有按按照照贴贴装装机机供供料料器器配配置置选选购购元元器器件件和元元器器件件的的包包装装，造造成成无无法法用用贴贴装装机机贴贴装装。。(9)齐齐套套备备料料时时把把编编带带剪剪断断。。(10)PCB外外形形不不规规则则、、PCB尺尺寸寸太太小小、、没没有有加加工工拼拼板板造造成成不不能能上上机机器器贴贴装装…………等等等等。。2022/12/62．消除除不良设设计，实实现DFM的措施(1)首先管理理层要重重视DFM，，编制本企业的DFM规规范文件件。(2)制制订审审核、修修改和实实施的具具体规定定，建立立DFM的审核核制度。。(3)设设计人员员要熟悉悉DFM设设计规范范，并按按设计规规范进行行新产品品设计。。(4)外外协加加工时，，在新产产品设计计前就要要与SMT加工工厂建立立联系，，SMT加加工厂应应将本企企业的DFM设设计规范范交给客户。必必须按照照SMT加加工厂的的DFM设设计规范范进行设设计。以提高从设计到到制造一一次成功功率，减减少工程程变更次次数。(5)工工艺员员应及时时将制造造过程中中的问题题反馈给给设计人人员，不不断改进进和完善善产品的的DFM设计。2022/12/61.印印制板的的组装形形式及工工艺流程程设计1.1印印制板板的组装装形式2022/12/61.2工工艺流程设设计1.2.1纯表面面组装工艺艺流程(1)单单面表面组组装工艺流流程施加焊膏贴贴装元器件件再再流流焊。(2)双双面表面组组装工艺流流程A面施加焊焊膏贴贴装元元器件再再流焊翻转PCBB面施加焊焊膏贴贴装元元器件再再流焊。。2022/12/61.2.2表面贴贴装和插装装混装工艺艺流程(1)单单面混装（（SMD和和THC都都在同一面面）A面施加焊焊膏贴贴装SMD再再流流焊A面插装THCB面波峰峰焊。(2)单单面混装（（SMD和和THC分分别在PCB的两面面）B面施加贴贴装胶贴贴装装SMD胶胶固化化翻转PCBA面插装THCB面面波峰焊。。或：A面插插装THC（机器））B面贴装再再波峰焊2022/12/6(3)双双面混装（（THC在在A面，A、B两面面都有SMD）A面施加焊焊膏贴贴装SMD再再流焊焊翻转PCBB面施加贴贴装胶贴贴装SMD胶胶固固化翻转PCBA面插装THCB面波峰峰焊。（应用最多多）2022/12/6(4)双双面混装（（A、B两两面都有SMD和THC）A面施加焊焊膏贴贴装SMD再再流流焊翻转PCBB面施加贴贴装胶贴贴装SMD胶胶固化翻转PCBA面插装THCB面波峰峰焊B面插装装件后附。。2022/12/61.3选选择表面贴贴装工艺流流程应考虑虑的因素1.3.1尽量采采用再流焊焊方式，再再流焊比波波峰焊具有有以下优越越性；(1)元器器件受到的的热冲击小小。(2)能控控制焊料量量，焊接缺缺陷少，焊焊接质量好好，可靠性性高；(3)焊料料中一般不不会混入不不纯物，能能正确地保保证焊料的的组分；有自定位效效应（selfalignment）(4)可在在同一基板板上，采用用不同焊接接工艺进行行焊接；(5)工艺艺简单，修修板量极小小。从而节节省了人力力、电力、、材料。2022/12/61.3.2一般密密度的混合合组装时尽量选择插插装元件、、贴片元件件在同一面面。当SMD和和THC在在PCB的的同一面时时，采用A面印刷焊焊膏、再流流焊，B面面波峰焊工工艺；（必必须双面板板）当THC在在PCB的的A面、SMD在在PCB的的B面时，，采用B面面点胶、波波峰焊工艺艺。（单面面板）2022/12/61.3.3高密度度混合组装装时a)高密密度时，尽尽量选择表表贴元件；；b)将阻阻、容、感感元件、晶晶体管等小小元件放在在B面，IC和体积积大、重的的、高的元元件（如铝铝电解电容容）放在A面，实在在排不开时时，B面尽尽量放小的的IC；；c)BGA设计时时，尽量将将BGA放放在A面，，两面安排排BGA元元件会增加加工艺难度度。d)当没没有THC或只有及及少量THC时，可可采用双面面印刷焊膏膏、再流焊焊工艺，及及少量THC采用后后附的方法法；e)当A面有较多多THC时时，采用A面印刷焊焊膏、再流流焊，B面面点胶、波波峰焊工艺艺。f)尽量量不要在双双面安排THC。必必须安排在在B面的发发光二极管管、连接器器、开关、、微调元器器件等THC采用后后附的方法法。2022/12/6注意：在印制板的的同一面，，禁止采用用先再流焊焊SMD，，后对THC进行波波峰焊的工工艺流程。。2022/12/62．选择PCB材料料a)应适当当选择Ｔg较高的基基材——玻玻璃化转变变温度Ｔg是聚合物物特有的性性能，是决决定材料性性能的临界界温度，是是选择基板板的一个关关键参数。。环氧树脂脂的Tg在在125~140℃℃左右，，再流焊温温度在220℃左右右，远远高高于PCB基板的ＴＴg，高温温容易造成成PCB的的热变形，，严重时会会损坏元件件。Tg应高于于电路工作作温度2022/12/6b)要要求求CTE低低———由于于X、、Y和和厚度度方向向的热热膨胀胀系数数不一一致，，容易易造成成PCB变变形，，严重重时会会造成成金属属化孔孔断裂裂和损损坏元元件。。c)要要求求耐热热性高高———一般般要求求PCB能能有250℃/50S的的耐热热性。。d）要要求平平整度度好2022/12/6.e)电电气气性能能要求求——高高频电电路时时要求求选择择介电电常数数高、、介质质损耗耗小的的材料料。——绝绝缘电电阻，，耐电电压强强度，，抗抗电弧弧性能能都要要满足足产品品要求求。2022/12/63．选选择元元器件件2022/12/63.1元元器件件选用用标准准a元元器件件的外外形适适合自自动化化表面面贴装装，元元件的的上表表面应应易于于使用用真空空吸嘴嘴吸取取，下下表面面具有有使用用胶粘粘剂的的能力力；b尺尺寸、、形状状标准准化、、并具具有良良好的的尺寸寸精度度和互互换性性；；c包包装形形式适适合贴贴装机机自动动贴装装要求求；d具具有一一定的的机械械强度度，能能承受受贴装装机的的贴装装应力力和基基板的的弯折折应力力；2022/12/6e元器器件的焊焊端或引引脚的可可焊性要要符合要要求；235℃℃±5℃℃，2±0.2s或230℃±5℃，3±0.5s，，焊端90%沾沾锡。f符合合再流焊焊和波峰峰焊的耐耐高温焊焊接要求求；再流焊：：235℃±5℃，2±0.2s。波峰焊：：260℃℃±5℃℃，5±0.5s。g可承承受有机机溶剂的的洗涤；；2022/12/63.3选择元器器件要根根据具体体产品电电路要求求以及PCB尺尺寸、组组装密度度、组装装形式、、产品的的档次和和投入的的成本进进行选择择。a）SMC的的选择注意尺寸寸大小和和尺寸精精度，并并考虑满满足贴片片机功能能。钽和铝电电解电容容器主要要用于电电容量大大的场合合薄膜电容容器用于于耐热要要求高的的场合云母电容容器用于于Q值高的的移动通通信领域域波峰焊工工艺必须须选择三三层金属属电极焊焊端结构构片式元元件2022/12/6b)SMD的选择择•小外形封封装晶体体管：SOT23是最最常用的的三极管管封装，，SOT143用用于射频频•SOP、SOJ：是DIP的缩缩小型，，与DIP功能能相似•QFP：：占有面面积大，，引脚易易变形，，易失去去共面性性；引脚脚的柔柔性又能能帮助释释放应力力，改善善焊点的的可靠性性。QFP引腿腿最小间间距为0.3mm，目目前0.5mm间距距已普遍遍应用，，0.3mm、、0.4mm的QFP逐渐渐被BGA替代代。选择择时注意意贴片机机精度是是否满满足要求求。•PLCC：占有有面积小小，引脚脚不易变变形，但但检测不不方便。。•LCCC：价格昂昂贵，主主要用于于高可靠靠性的军军用组件件中，而且必须须考虑器器件与电电路板之之间的CET问问题•BGA、CSP：适用用于I/O高的的电路中中。2022/12/6c)片片式机电电元件：：用于高高密度、、要求体体积小、、重量轻轻的电子子产品。。对于重重量和体体积大的的电子产产品应选选用有引引脚的机机电元件件。d)THC（（插装元元器件））•大功率器器件、机机电元件件和特殊殊器件的的片式化化尚不成成熟，还还得采用用插装元元器件•从价格上上考虑，，选择THC比比SMD较便宜宜。2022/12/6、4.SMC/SMD（贴装装元器件件）焊盘盘设计2022/12/6PCB焊盘盘结构构设计计要满满足再再流焊焊工艺艺特点点“再流动动”与自定定位效效应从再流流焊与与波峰峰焊工工艺最最大的的差异异是：：波峰焊焊工艺艺是通通过贴贴片胶胶粘接接或印印制板板的插插装孔孔事先先将贴贴装元元器件件及插插装元元器件件固定定在印印制板板的相相应位位置上上，焊焊接时时不会会产生生位置置移动动。而再流流焊工工艺焊焊接时时的情情况就就大不不相同同了，，元器器件贴贴装后后只是是被焊焊膏临临时固固定在在印制制板的的相应应位置置上，，当焊焊膏达达到熔熔融温温度时时，焊焊料还还要“再流动动”一次，，元器器件的的位置置受熔熔融焊焊料表表面张张力的的作用用发生生位置置移动动。2022/12/6如果焊焊盘设设计正正确（（焊盘盘位置置尺寸寸对称称，焊焊盘间间距恰恰当）），元元器件件端头头与印印制板板焊盘盘的可可焊性性良好好，元元器件件的全全部焊焊端或或引脚脚与相相应焊焊盘同同时被被熔融融焊料料润湿湿时，，就会会产生生自定定位或或称为为自校校正效效应（（selfalignment））——当元器器件贴贴放位位置有有少量量偏离离时，，在表表面张张力的的作用用下，，能自自动被被拉回回到近近似目目标位位置。。但是如如果PCB焊盘盘设计计不正正确，，或元元器件件端头头与印印制板板焊盘盘的可可焊性性不好好，或或焊膏膏本身身质量量不好好、或或工艺艺参数数设置置不恰恰当等等原因因，即即使贴贴装位位置十十分准准确，，再流流焊时时由于于表面面张力力不平平衡，，焊接接后也也会出出现元元件位位置偏偏移、、吊桥桥、桥桥接、、润湿湿不良良、等等焊接接缺陷陷。这这就是是SMT再再流焊焊工艺艺最大大的特特性。。2022/12/6由于再流焊焊工艺的“再流动”及“自定位效应应”的特点，使使再流焊工工艺对贴装装精度要求求比较宽松松，比较容容易实现高高度自动化化与高速度度。同时也也正因为“再流动”及“自定位效应应”的特点，再再流焊工艺艺对焊盘设设计、元器器件标准化化有更严格格的要求。。2022/12/6Chip元元件焊盘设设计应掌握握以下关键键要素：a对称性性——两端焊盘必必须对称，，才能保证证熔融焊锡锡表面张力力平衡。b焊盘间间距——确保元件端端头或引脚脚与焊盘恰恰当的搭接接尺寸。c焊盘剩剩余尺寸——搭接后的剩剩余尺寸必必须保证焊焊点能够形形成弯月面面。d焊盘宽宽度——应与元件端端头或引脚脚的宽度基基本一致。。BSA——焊盘宽度AB——焊盘的长度度G——焊盘间距GS——焊盘剩余尺尺寸矩形片式元元件焊盘结结构示意图图2022/12/6标准准尺尺寸寸元元器器件件的的焊焊盘盘图图形形可可以以直直接接从从CAD软软件件的的元元件件库库中中调调用用，，但但实实际际设设计计时时还还必必须须根根据据具具体体产产品品的的组组装装密密度度、、不不同同的的工工艺艺、、不不同同的的设设备备以以及及特特殊殊元元器器件件的的要要求求进进行行设设计计。。2022/12/6下面介介绍几几种常常用元元器件件的焊焊盘设设计：：(1)矩矩形形片式式元器器件焊焊盘设设计(a)0805、、1206矩形片片式元元器件件焊盘盘尺寸寸设计计原则则(b)1206、、0805、0603、、0402、0201焊焊盘设设计(c)钽钽电容容焊盘盘设计计(2)晶体管管（SOT）焊盘设设计(3)翼形小小外形形IC和和电阻阻网络络（SOP）和和四边边扁平平封装装器件件（QFP）(4)J形引引脚小小外形形集成成电路路（SOJ）和和塑封封有引引脚芯芯片载载体（（PLCC）的的焊盘设设计(5)BGA焊盘盘设2022/12/6(1)矩矩形形片式元元器件焊焊盘设计计(a)0805、1206矩形片式式元器件件焊盘尺尺寸设计计原则LWHBTAG焊盘宽度度：A=Wmax-K电阻器焊焊盘的长长度：B=Hmax+Tmax+K电容器焊焊盘的长长度：B=Hmax+Tmax-K焊盘间距距：G=Lmax-2Tmax-K式中：L—元件长度度,mm；W—元件宽度度,mm；T—元件焊端端宽度,mm；；H—元件高度度(对塑塑封钽电电容器是是指焊端端高度),mm；K—常数，一一般取0.25mm。2022/12/6最新推出出01005（（0402））01005C已已经有样样品,01005R正在试试制2022/12/601005焊盘盘设计0201焊盘设设计(b)1206、0805、0603、、0402、0201焊盘设设计英制公公制制A（mil）B(mil)G(mil)182545642507012018124532120701201210322510070801206（（3216））6070700508（（2012））5060300603（（1508））2530250402（（1005））2025200201（（0603）1210122022/12/6(c)钽钽电容焊焊盘设计计代码英英制公公制A（mil）B(mil)G(mil)A12063216506040B14113528906050C231260329090120D281772431001001602022/12/6(2)晶体管（SOT）焊盘设计a单个引引脚焊盘长长度设计要要求2022/12/6W=引脚脚宽度WL2SOT-232022/12/6SOT-892022/12/6SOT-1432022/12/6对于小外形形晶体管，，应在保持持焊盘间中中心距等于于引线间中中心距的基基础上，再再将每个焊焊盘四周的的尺寸分别别向外延伸伸至少0.35mm。。2.72.60.70.72.00.80.82.93.04.40.81.11.23.8SOT23SOT143SOT89小外外形形SOT晶晶体体管管焊焊盘盘示示意意图图2022/12/6(3)翼形形小小外外形形IC和和电电阻阻网网络络（（SOP））和和四四边边扁扁平平封封装装器器件件（（QFP））一般般情情况况下下：：焊焊盘盘宽宽度度W2等等于于引引脚脚宽宽度度W，，焊焊盘盘长长度度取取2.0mm±±0.5mm。。Gb1Lb2L2b1Lb2WW2L2W2设计计原原则则：：FL2a)焊焊盘盘中心心距等等于引引脚中中心距距；b)单单个个引脚脚焊盘盘宽度度设计计的一一般原原则器件引引脚间间距≤≤1.0mm时时：W2≥≥W，，器件引引脚间间距≥≥1.27mm时时：W2≤≤1.2W，L2=L+b1+b2，，b1=b2=0.3mm～0.5mm；；c)相相对对两排排焊盘盘的距距离（（焊盘盘图形形内廓廓）按按下式式计算算（单单位mm））：G=F-K式中：：G—两焊盘盘之间间距离离，F—元器件件壳体体封装装尺寸寸，K—系数，，一般般取0.25mm，，d)一一般般SOP的的壳体体有宽宽体和和窄体体两种种，G值分分别为为7.6mm、、3.6mm。2022/12/6FinePitch（（QFP160P=0.635元元件焊焊盘设设计)PITCH=0.635mm（（25mil））单个个焊盘盘设计计：长×宽宽=（（60mil~78mil）××（12mil~13.8mil）(1.5mm~2mm））×（（0.3mm~0.35mm)2022/12/6FinePitch

QFP208P=0.5元元件焊单单个盘设设计Pitch=0.5mm（19.7mil））长×宽=（60mil~78mil）××（10mil~12mil））(1.5mm~2mm））×（0.25mm~0.3mm)2022/12/6FinePitchPitch=0.4mm或.03mm元元件单个个焊盘设设计Pitch=0.4mm长长×宽宽=70mil×9mil(1.78mm×0.23mm)Pitch=0.3mm长长×宽宽=50mil×7.5mil(1.27mm×0.19mm)2022/12/6(4)J形形引引脚脚小小外外形形集集成成电电路路（（SOJ））和和塑塑封封有有引引脚脚芯芯片片载载体体（（PLCC））的的焊盘盘设设计计SOJ与与PLCC的的引引脚脚均均为为J形形，，典典型型引引脚脚中中心心距距为为1.27mm。。a)单单个个引引脚脚焊焊盘盘设设计计（（0.50mm～～0.80mm））××（（1.85mm～～2.15mm））；；b)引引脚脚中中心心应应在在焊焊盘盘图图形形内内侧侧1/3至至焊焊盘盘中中心心之之间间；；c)SOJ相相对对两两排排焊焊盘盘之之间间的的距距离离（（焊焊盘盘图图形形内内廓廓））A值值一一般般为为4.9mm；；d)PLCC相相对对两两排排焊焊盘盘外外廓廓之之间间的的距距离离：：J=C+K（（单单位位mm））式中中：：J—焊盘盘图图形形外外廓廓距距离离；；C—PLCC最最大大封封装装尺尺寸寸；；K—系数数，，一一般般取取0.75。。CAAJ引脚脚在在焊焊盘盘中中央央引引脚脚在在焊焊盘盘内内侧侧1/3处处J=C+K（（K=0.75mm））2022/12/6间距为1.27（（50mil）的SOP、、SOJ的的焊盘设计计单个焊盘：：长×宽=75mil××25milSOP8~SOP16A=140milSOP14~SOP28A=300milSOJ16~SOJ24A=230milSOJ24~SOJ32A=280mil2022/12/6PLCC焊焊盘图单个焊盘：：长×宽=75mil××25milA=C+30mil（C为元件外外形尺寸））2022/12/6(5)BGA焊盘盘设计BGA的分分类和结构构特点BGA焊盘盘设计原则则焊盘及阻焊焊层设计引线和过孔孔几种间距BGA焊盘盘设计表2022/12/6BGA的分分类和和结构构特点点a)BGA是是指在在器件件底部部以球球形栅栅格阵阵列作作为I/O引出出端的的封装装形式式。分分为：：PBGA（（PlasticBallGridArray塑塑料BGA）CBGA(CramicBallGridArray陶瓷瓷BGA)TBGA（（TapeBallGridArray载带带BGA））μBGA（（ChipscalePackage微型型BGA）），又又称CSP。BGA的外外形尺尺寸范范围为为7mm～50mm。一般共共面性性小于于0.2mm。b)PBGA是最最常用用的，，它以以印制制板基基材为为载体体。PBGA的的焊球球间距距为1.50mm、1.27mm、1.0mm、、0.8mm，焊球直直径为为0.89mm、、0.762mm、0.6mm、、0.5mm；2022/12/6c)BGA底底部焊焊球有有部分分分布布和完完全分分布两两种分分布形形式部分分分布完完全分分布2022/12/6BGA焊焊盘盘设设计计原原则则a)PCB上上每每个个焊焊球球的的焊焊盘盘中中心心与与BGA底底部部相相对对应应的的焊焊球球中中心心相相吻吻合合；；b)PCB焊焊盘盘图图形形为为实实心心圆圆，，导导通通孔孔不不能能加加工工在在焊焊盘盘上上；；焊盘盘最最大大直直径径等等于于BGA底底部部焊焊球球的的焊焊盘盘直直径径最小小直直径径等等于于BGA底底部部焊焊盘盘直直径径减减去去贴贴装装精精度度例如如：：BGA底底部部焊焊盘盘直直径径为为0.89mm，，贴贴装装精精度度为为±±0.1mm，，PCB焊焊盘盘最最小小直直径径等等于于0.89mm-0.2mm。。（（BGA器器件件底底部部焊焊球球的的焊焊盘盘直直径径根根据据供供应应商商提提供供的的资资料料））c)与与焊焊盘盘连连接接的的导导线线宽宽度度要要一一致致，，一一般般为为0.15～～0.2mm；；d)阻阻焊焊尺尺寸寸比比焊焊盘盘尺尺寸寸大大0.1mm～～0.15mm。。2022/12/6e)导通通孔在孔化化电镀后，，必须采用用介质材料料或导电胶胶进行堵塞塞（盲孔）），高度不不得超过焊焊盘高度；；f)在BGA器件件外廓四角角加工丝网网图形，丝丝网图形的的线宽为0.2mm～0.25mm。。在BGA器器件外壳四四周加工丝丝网图形2022/12/62022/12/65．THC（通孔插插装元器件件）焊盘设设计元件孔径=D+(0.3~0.5)mm（（D为引线线直径）,IC孔径=0.8mm；；元件名孔孔距R-1/4W、1/2W10mm;12.5mm;17.5mm；；R>1/2W(L+(2~3)mm（（L为元元件身长））IN41487.5mm，，10mm，12.5mm1N400系列10mm，12.5mm小瓷片、独独石电容2.54mm小三极管、、¢3发光光管2.54mm2022/12/6THT元元件件的的焊焊盘盘设设计计对于于IC、、排排电电阻阻、、接接线线端端子子、、插插座座等等等等：：———孔孔距距为为5.08mm（（或或以以上上））的的，，焊焊盘盘直直径径不不得得小小于于3mm；；———孔孔距距为为2.54mm的的，，焊焊盘盘直直径径最最小小不不应应小小于于1.7mm。。电路路板板上上连连接接220V电电压压的的焊焊盘盘间间距距，，最最小小不不应应小小于于3mm。。流过过电电流流超超过过0.5A（（含含0.5A））的的焊焊盘盘直直径径应应大大于于等等于于4mm。。焊盘盘以以尽尽可可能能大大一一点点为为好好，，对对于于一一般般焊焊点点，，其其焊焊盘盘直直径径最最小小不不得得小小于于2mm。。2022/12/66.布线线设设计计布线线宽宽度度和和间间距距线宽宽线线间间距距备备注注0.010″″0.010″″简便便0.007″″0.008″标准0.005″″0.005″″困难0.002″″0.002″″极困难2022/12/6外层线路路线宽和和线距功能*0.012/0.0100.008/0.0080.006/0.0060.005/0.005线宽0.012″0.008″0.006″0.005″焊盘间距距0.010″0.008″0.006″0.005″线间距0.010″0.008″0.0060.005″线—焊盘间间距0.010″0.008″0.006″0.005″″环形图*0.008″0.008”0.007″0.006″*线宽/间距*为孔边边缘到焊焊盘边缘缘的距离离2022/12/6内层线路路线宽和和线距功能0.012/0.0100.008/0.0080.006/0.0060.005/0.005线宽0.012″0.008″″0.006″0.005″焊盘间距距0.010″0.008″0.006″0.005″″线间距0.010″0.008″0.006″0.005″″线—焊盘间距距0.010″0.008″0.006″″0.005″环形图0.008″0.008″0.007″0.006″线—孔边缘0.018″0.016″″0.013″0.010″板—孔边缘0.018″0.016″″0.013″0.010″2022/12/6一般设计标标准项目间间距距孔—板边缘缘大大于板厚线—板边缘缘≥0.03"焊盘—线min0.075"焊盘--焊焊盘min0.025"焊盘—板边边缘≥0.03"2022/12/6五种种不不同同布布线线密密度度的的布布线线规规则则一级级布布线线密密度度二级级布布线线密密度度三级级布布线线密密度度四级级布布线线密密度度五级级布布线线密密度度2022/12/6一级布线密密度2022/12/6二级布线密密度2022/12/6三级布线密密度2022/12/6四级布布线密密度2022/12/6五级布布线密密度2022/12/67.焊焊盘与印印制导线线连接的的设置(1)与与矩形焊焊盘连接接的导线线应从焊焊盘长边边的中心心引出，，避免呈呈一定角角度）。。(2)当当焊盘和和大面积积的地相相连时，，应优选选十字铺铺地法和和45°°铺地法法。(3)从从大面积积地或电电源线处处引出的的导线长长大于0.5mm，，宽小于于0.4mm。0.5mm0.4mm不正确正正确不不正确正正确不不正确正正确确（a）好不良设计计不不良设设计好好不不良良设计最最好较较好不不使用可可用（b）图5焊焊盘盘与印制制导线的的连接示示意图2022/12/6焊盘与印印制导线线的连接接示意图图2022/12/68.导导通孔、、测试点点的设置置①采用用再流焊焊工艺时时导通孔孔设置a)一一般导通通孔直径径不小于于0.75mm；b)除除SOIC、QFP或或PLCC等器器件之外外，不能能在其它它元器件件下面打打导通孔孔；c)不不能把导导通孔直直接设置置在焊盘盘上、焊焊盘的延延长部分分和焊盘盘角上（（见图6）。d)导导通孔和和焊盘之之间应有有一段涂涂有阻焊焊膜的细细线相连连，细线线的长度度应大于于0.5mm，，宽度小小于0.4mm。＜0.4mm不正确正正确＞＞0.5mm图6再再流焊导导通孔示意意图2022/12/6②采用用波峰焊焊工艺时时导通孔孔应设置置在焊盘盘中或靠靠近焊盘盘的位置置，有利利于排出出气体。。一般要求求孔与元元件端头头相距0.254mm。0.254mm图7波波峰峰焊导通通孔示意意图2022/12/6③测试试点(a)PCB上可设设置若干干个测试试点，这这些测试试点可以以是孔或或焊盘。。(b)测测试孔孔设置与与再流焊焊导通孔孔要求相相同。(c)探探针测测试支撑撑导通孔孔和测试试点要求求:采用在线线测试时时，PCB上要要设置若若干个探探针测试试支撑导导通孔和和测试点点,这些些孔或点点和焊盘盘相连时时,可从从有关布布线的任任意处引引出,但但应注意意以下几几点:——要注意不不同直径径的探针针进行自自动在线线测试（（ATE））时的最最小间距距；——导通孔不不能选在在焊盘的的延长部部分，与与再流焊焊导通孔孔要求相相同；——测试点不不能选择择在元器器件的焊焊点上。。2022/12/69.阻阻焊、丝丝网的设设置①阻焊（a）PCB制作作应选择择热风整整平工艺艺。（b）阻焊图形尺尺寸要比比焊盘周周边大0.05mm～0.254mm，防止止阻焊剂剂污染焊焊盘。（c）当当窄间距距或相邻邻焊盘间间没有导导线通过过时，允允许采用用图4(a)的的方法设设计阻焊焊图形；；当相邻邻焊盘间间有导线线通过时时，为了了防止焊焊料桥接接，应采采用如图图4(b)的方方法设计计阻焊图图形。(a)(b)图4阻阻焊焊图形2022/12/6②丝网网图形一般情况况需要在在丝网层层标出元元器件的的丝网图图形，丝丝网图形形包括丝丝网符号号、元器器件位号号、极性性和IC的1脚脚标志。。高密度度窄间距距时可采采用简化化符号见见图5。。特殊情情况可省省去元器器件位号号。+++C1C1标准准丝丝网网符符号号简简化化丝丝网网符符号号图5丝丝网网图图形形2022/12/610.元元器器件件整整体体布布局局设设置置aPCB上上元元器器件件分分布布应应尽尽可可能能均均匀匀，，大质质量量器器件件再再流流焊焊时时热热容容量量较较大大，，过过于于集集中中容容易易造造成成局局部部温温度度低低而而导导致致虚虚焊焊；b大大型型器器件件的的四四周周要要留留一一定定的的维维修修空空隙隙（留留出出SMD返返修修设设备备加加热热头头能能够够进进行行操操作作的的尺尺寸寸））；c发发热热元元件件应应尽尽可可能能远远离离其其他他元元器器件件，，一一般般置置于于边边角角、、机机箱箱内内通通风风位位置置。。发发热热元元件件应应该该用用其其引引线线或或其其他他支支撑撑物物作作支支撑撑（（如如可可加加散散热热片片）），，使使发发热热元元件件与与电电路路板板表表面面保保持持一一定定距距离离，，最最小小距距离离为为2mm。。2022/12/6d对对于于温温度度敏敏感感的的元元器器件件要要远远离离发发热热元元件件。。例例如如三三极极管管、、集集成成电电路路、、电电解解电电容容和和有有些些塑塑壳壳元元件件等等应应尽尽可可能能远远离离桥桥堆堆、、大大功功率率器器件件、、散散热热器器和和大大功功率率电电阻阻。。e需需要调调节或或经常常更换换的元元件和和零部部件，，应置置于便便于调调节和和更换换的位位置。。如电电位器器、保保险管管、开开关、、按键键、插插拔器器等。。f接接线端端子、、插拔拔件附附近、、长串串端子子的中中央以以及经经常受受力作作用的的部位位设置置固定定孔，，并且且固定定孔周周围应应留有有相应应的空空间。。2022/12/6g对于一一些体体（面面）积积公差差大、、精度度低，，需二二次加加工的的元件件、零零部件件（如如变压压器、、电解解电容容、压压敏电电阻、、桥堆堆、散散热器器等））与其其他元元器件件之间间的间间隔在在原设设定的的基础础上再再增加加一定定的富富裕量量，建建议电电解电电容、、压敏敏电阻阻、桥桥堆、、涤纶纶电容容等增增加富富裕量量不小小于1mm，变变压器器、散散热器器和超超过5W（（含5W））的电电阻不不小于于3mm。。h单单面混混装时时,应应把贴贴装和和插装装元器器件布布放在在A面面；i采采用双双面再再流焊焊的混混装时时，应应把大大的贴贴装和和插装装元器器件布布放在在A面面；2022/12/6j采采用A面再再流焊焊，B面波波峰焊焊时，，应把把大的的贴装装和插插装元元器件件布放放在A面(再流流焊面面)，，适合合于波波峰焊焊的矩矩形、、圆柱柱形、、SOT和和较小小的SOP（引引脚数数小于于28，引引脚间间距1mm以上上）布布放在在B面面（波波峰焊焊接面面)。如如需在在B面面安放放QFP元元件，，应按按45°方向放放置。。k贵贵重元元器件件不要要布放放在PCB的角角、边边缘、、或靠靠近接接插件件、安安装孔孔、槽槽、拼拼板的的切割割、豁豁口和和拐角角等处处，以以上这这些位位置是是印制制板的的高应应力区区，容容易造造成焊焊点和和元器器件的的开裂裂或裂裂纹。。2022/12/611.再再流焊焊与波波峰焊焊贴片片元件件的排排列方方向设设计2022/12/6(1)再再流焊焊工艺的的元器件件排布方方向为了减少少由于元元器件两两侧焊端端不能同同步受热热而产生生竖碑、、移位、、焊端脱脱离焊盘盘等焊接接缺陷，，要求PCB上上两个端端头的片片式元件件的长轴轴应垂直直于再流流焊炉的的传送带带方向；；SMD器件长长轴应平平行于传传送带方方向。再流焊炉炉传送带带方向对于大尺尺寸的PCB，，为了使使PCB两侧温温度尽量量保持一一致，PCB长长边应平平行于再再流焊炉炉的传送送带方向向，因此此当PCB尺寸寸大于200mm时要要求：a两个个端头Chip元件的的长轴与与PCB的长边边相垂直直;bSMD器件件的长轴轴与PCB的长长边平行行；c双面面组装的的PCB两个面面上的元元器件取取向一致致。2022/12/6(2)波波峰焊工工艺的元元器件排排布方向向波峰焊料料流动方方向PCB运运行方向向aChip元元件的长长轴应垂垂直于波波峰焊机机的传送送带方向向；SMD器件件长轴应应平行于于波峰焊焊机的传传送带方方向。b为了了避免阴阴影效应应，同尺尺寸元件件的端头头在平行行于焊料料波方向向排成一一直线；；不同尺尺寸的大大小元器器件应交交错放置置；小尺尺寸的元元件要排排布在大大元件的的前方；；防止元元件体遮遮挡焊接接端头和和引脚。。当不能能按以上上要求排排布时，，元件之之间应留留有3~5mm间间距。(3)元元器件件的特征征方向应应一致如如：电解解电容器器极性、、二极管管的正极极、三极极管的单单引脚端端、集成成电路的的第一脚脚等。2022/12/6采用波峰焊焊工艺时PCB设计计的几个要要点b)为了了减小阴影影效应提高高焊接质量量，波峰焊焊的焊盘图图形设计时时要对矩形形元器件、、SOT、、SOP元元器件的焊焊盘长度作作如下处理理：a)高密密度布线时时应采用椭椭圆焊盘图图形，以减减少连焊。。——延伸元件体体外的焊盘盘长度，作作延长处理理,；——对SOP最外外侧的两对对焊盘加宽宽，以吸附附多余的焊焊锡（俗称称窃锡焊盘盘）；——小于3.2mm×1.6mm的矩矩形元件，，在焊盘两两侧可作45°倒角角处理。2022/12/6减小阴影效效应的措施施延延伸伸元件体外外的焊盘长长度2022/12/645°倒角角处理窃锡焊盘c)波峰峰焊时，应应将导通孔孔设置在焊焊盘的尾部部或靠近焊焊盘。导通通孔的位置置应不被元元件覆盖，，便于气体体排出。当当导通孔设设置在焊盘盘上时，一一般孔与元元件端头相相距0.254mm。d)元器器件的布排排方向与顺顺序：*元器件件布局和排排布方向应应遵循较小小的元件在在前和尽量量避免互相相遮挡的原原则；*波峰焊焊接面上的的大小元器器件应交错错放置，不不应排成一一直线；*波峰焊焊接面上不不能安放QFP、PLCC等等四边有引引脚的器。。*由于波波峰焊接前前已经将片片式元器件件用贴片胶胶粘接在PCB上了了，波峰焊焊时不会移移动位置，，因此对焊焊盘的形状状、尺寸、、对称性以以及焊盘和和导线的连连接等要求求都可以根根据印制板板的实际情情况灵活一一些。2022/12/612.元元器件的间间距设计(1)与元元器件间距距相关的因因素：——元器件件外型尺寸寸的公差,元器件释释放的热量量;——贴片机机的转动精精度和定位位精度;——布线设设计所需空空间,已知知使用层数数；——焊接工工艺性和焊焊点肉眼可可测性；——自动插插件机所需需间隙;——测试夹夹具的使用用;——组装和和返修的通通道；2022/12/6(2)一般般组装密度度的焊盘间间距2022/12/6元器件间相相邻焊盘最最小间距示示意图（单单位：mm）PLCCPLCCQFPSOPSOT标准密度设设计标准2022/12/6标准密度设设计标准2022/12/6标准准密密度度设设计计标标准准2022/12/613.散散热热设设计计由于于SMD的的外外形形尺尺寸寸小小，，组组装装密密度度高高。。必必须须考考虑虑散散热热设设计计。。散热热的的方方式式主主要要有有热热传传导导、、对对流流传传导导和和辐辐射射传传导导三三种种方方式式。。最最有有效效的的方方式式是是热热传传导导，，通通过过设设置置散散热热体体，，使使发发热热元元件件直直接接接接触触散散热热体体，，这这种种方方法法散散热热效效率率较较高高，，可可使使热热阻阻下下降降20~50%。。(1)器器件件设设计计时时可可采采用用导导热热性性好好的的引引线线框框材材料料、、加加大大引引线线框框尺尺寸寸、、在在器器件件底底部部设设计计散散热热片片等等措措施施。。2022/12/6(2)印印制制板板的的散散热热设设计计主主要要从从以以下下几几方方面面考考虑虑：：(a)在在允允许许条条件件下下，，布布局局时时尽尽量量使使PCB上上的的功功率率分分布布均均匀匀。。(b)采采用用散散热热层层的的方方法法。。像像“三明明治治”结构构那那样样夹夹在在印印制制板板电电路路中中间间，，见见图图36。。散散热热板板的的材材料料可可采采用用铜铜/殷殷铜铜/铜铜或或铜铜/钼钼/铜铜。。设设计计时时注注意意电电路路板板结结构构的的对对称称性性，，此此方方法法适适用用于于双双面面板板或或多多层层板板。。(c)采采用用散散热热通通孔孔的的方方法法。。此此方方法法是是在在具具有有散散热热板板的的印印制制电电路路板板上上设设置置散散热热孔孔和和盲盲孔孔。。再再流流焊焊时时焊焊锡锡将将散散热热孔孔填填满满，，这这样样可可以以提提高高导导热热能能力力。。(d)单独独为为发发热热元元件件增增加加通通风风冷冷却却的的散散热热装装置置，，或或为为排排热热增增加加一一个个铁铁芯芯。。2022/12/6散热热板板和和散散热热通通孔孔设设计计示示意意图图2022/12/614.高高频频及及抗抗电电磁磁干干扰扰设设计计经验验证证明明，，如如果果在在产产品品开开发发阶阶段段解解决决电电磁磁兼兼容容性性问问题题所所需需的的费费用用为为1，，那那么么，，等等到到产产品品定定型型后后再再想想办办法法解解决决，，费费用用将将增增加加10倍倍；；若若等等到到批批生生产产后后再再解解决决，，费费用用将将增增加加100倍倍。。因因此此在在产产品品开开发发阶阶段段应应同同时时进进行行电电磁磁兼兼容容性性