某公司CB布局及元件装配的设计规范

PCB布局及元件装配的设计规范Rev.01——制造部黄锋二OO六年12月27日

第一管理资源网Introduction(导言）此文献提供了关于可制造性设计（DFM----DesignForManufacturability）规范的总体要求：设计一个最有价值、品质性能兼优的可靠性产品是研发部门的职责，为了保证产品的可制造性，研发部门必须充分考虑到当前的制造能力，在设计执行阶段应经常集会回顾当前的设计及制造问题以提高制造能力，请研发人员严格按照本文所制定的规范履行职责，有任何改变必须经SMT部门NPE（Newprogramengineer)同意。Dimensions（尺寸）

全文所使用的度量单位：mmScope（范围）

此标准定义了PCB及装配最基本的设计要求，如下几点:PCBLayout及元件装配线路设计异形元件LayoutPCB外形尺寸多层PCBApplicability（应用）

此文提到的所有标准应用于HYT所有产品中（除非另有说明）

第一管理资源网1.PCBLayout及元件装配1.1

通常考虑因素(Layout和元件)因为表面贴装的焊接点大多都比较小，并且在元器件与PCB之间要提供完整的机械连接点，由此在制造过程中保持连接点的可靠性就显得非常重要。通常在产品制造、搬运、处理当中大PCB贴大元器件要比小PCB贴小元器件更冒险，因此越密集分布的PCB板对其厚度及硬度有更高的要求以避免在加工、测试及搬运过程中受弯曲而损坏焊接点或元器件本体。因此在设计过程要充分考虑到PCB的材质、尺寸、厚度及元件的类型是否能满足在加工、测试及搬运过程中所承受的机械强度。1.1.1在对PCB布局时应考虑按元件的长与PCB垂直的方向放置,尤其避免将元器件布在不牢固、高应力的部分以免元器件在焊接、分板、振动时出现破裂。具体见以下图示：

第一管理资源网1.1.2元件热膨胀性不匹配表面贴片元件特别是无铅元器件在焊接过程中最主要的因素是热膨胀的冲击，元器件的焊端与元件本体如果在高温焊接及大电流流过时热膨胀不匹配将导致元件本体与焊端破裂。总的来说，大的元器件比小的元器件更易受热膨冷缩的影响，一般在焊接加工工艺中只允许电容尺寸等于1812。1.2

元件装配

1.2.1元件贴片相似的元器件应按同一方向整齐地排列在的PCB板上以方便SMT贴片、检查、焊接.建议所有有方向的元器件本体上的方向标示在PCB板的排列是一致的,见如下图：1.2

元件装配

第一管理资源网1.2.2SMT元件手焊、补焊要求：由于大多SMT元器件在手工焊接过程中极易受热冲击的影响而损坏，因此不允许对SMD料进行手工焊接，在生产当中出现的不良应尽量在低温下焊接。1.2.3SMT元器件不应放置在有DIP（Doublein-linepackage双列直接式组装）、通孔元件的下面（目前公司无波烽焊接工艺，以手工替代，这一条可不执行）。1.2.4SMT料应远离PCB定位边缘5mm

1.2.5SMT加工必须与焊接工艺相匹配，如回流焊接只适用于PCBA的回流焊接，波烽焊接也只适用于PCBA的波烽焊接。1.3

波烽焊接（略）

第一管理资源网1.4

回流焊接1.4.1回流条件：

为确保元件在回流焊接前后性能的一致性，要求元器件的参数要求必须达到HYT的回流要求。回流焊温度曲线：斜率(Ramprate）：>4C°/Sec

峰值温度（peaktemp.):235C°(leadproduct)270C°(lead-freeproduct)

液化时间（Timeaboveliquidus):应能承受120Sec1.4.2元件间隔：PP—PadtoPadBB—BodytoBodyBP—BodytoPad

Chip料

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第一管理资源网1.4.3线路布局使用绝缘及不可焊接材料覆盖在裸露、无需焊接的铜箔及线路上以防止在回流焊接时焊锡流到裸露的铜箔及线路上而造成焊盘无锡、少锡或虚焊等。

Pad位的对称性避免焊盘与大的铜箔相接或用隔热材料将焊盘与大铜箔连接部分小化以免在回流焊接时由于散热太快而导致冷焊的出现。

第一管理资源网对于单个形状的元件，其焊盘的设计应成对称，以免在回流焊接时出现立碑的现象。

通孔的位置设计方针通孔应远离元件的焊盘以免在回流焊接时焊料通过通孔流出焊盘而造成无锡、少锡等现象。通孔与焊盘的最小距离为0.63mm,

第一管理资源网通孔仅仅在大的元器件上的焊盘上才可以使用,例如像DPAK&D²PAK，但是必须要求通孔的的直径不大于0.3mm

或者更小，并且为避免在回流焊接过程中出现锡通过通孔流到另外一面造成凸状而影响另一面的生产，应考虑在另一边塞住通孔。DPAK&D²PAK1.4.4回流装配要求有机械支撑装置的焊接：

在PCB上提供较多的铜箔可焊面积以使元件与PCB的焊接点有足够的机械强度去支撑，尤其是导线与铜箔相接的位置。

第一管理资源网针针对有有支撑撑柱的的情况况下，，易碎碎的陶陶瓷电电容应应放置置在应应力最最小的的位置置。特特殊元元器件件的装装配。。a.在焊接接工艺艺中（（特别别是无无铅工工艺）），不不要要选用用与PCB与热膨膨胀不不相符符的并并热膨膨胀较较大的的元件件器，，除非非已经经证实实了试试验成成功及及确认认无任任何问问题，，否则则板变变形及及焊接接点破破裂可可能发发生而而影响响可靠靠性。。b.在回流流焊接接过程程中，，除除非已已经证证实了了测试试成功功及确确认对对结果果无害害，否否则不不要选选择非非SMT物料在在SMT进行表表面装装配而而在炉炉后手手工补补锡。。第一管管理资资源网网c.当然针针对一一些元元器件件对其其引脚脚进行行修正正也可可以作作为SMT物料进进行焊焊接。。d.当非SMT元器件件使用用于SMT贴片时时，对对其引引脚的的弯曲曲度及及平整整度有有一定定的要要求，，如果果需要要弯曲曲，其其弯曲曲部分分不能能延伸伸到脚脚与本本体的的相接接处，，而是是弯曲曲点与与本体体的距距离（（L）为元件件引脚脚的直直径或或厚度度但至至少不不能小小于1.0mm，，具体可可参照照以下下图及及表格格：第一管管理资资源网网如果对对其引引脚进进行整整平，，整平平的厚厚度应应不少少于引引脚直直径的的40%：：e.异形元元器件件引脚脚成形形加工工的共共面度度要求求（最最大0.15mm)：1.5基准校校正点点(Fiducialmarks)1.5.1基准校校正点点的应应用总体考考虑基准点点是位位于PCB板上的的类似似于焊焊盘的的小薄薄片,通常常基准准点的的制作作与SMT元器件件的焊焊盘制制作在在同一一时间间进行行蚀刻刻处处理;由于基基准点点与SMT元器件件焊盘盘在同同一加加工过过程中中进行行,因因此其其相对对位置置比定定位孔孔与焊焊盘的的相对对位置置更稳稳定准准确;在SMT加工过过程中中,通通过过SMT贴片机机的照照相系系统对对PCB基准点点坐标标的读读取,以及及通过过计算算机系系统对对坐标标偏差差的计计算准准确定定位PCB的位置置,因因此,元件件贴片片精度度得到到很大大的提提高.第一管管理资资源网网基准点点的类类型这里有有两种种类型型,一一种是是“PCB基准点点”,另外外一种种根椐椐不同同元器器件的的需要要而设设的““元件件基准准点””1)PCB基准点点对于单单板的的Layout,建议使使用三三个基基准点点来作作为角角度、、线性性及非非线性性失真真的补补偿，，如果PCB板的元元件间间距或或脚间间距有有小于于50milpitch的就必必须要要使用用三个个基准准点；；三个基基准点点位于于PCB板上的的三个个角落落位置置;在PCB长度及及对角角线的的范围围之内内，三三个基基准点点的距距离应应尽量量最大大.第一管管理资资源网网基准点点一定定不要要放置置在如如上图图所示示的受受限制制的区区域，，必须须放置置在距距离PCB边缘的的4mm以上的的位置置；如上图图如示示，每每块板板的两两个基基准点点是进进行角角度及及线性性补偿偿的最最低要要求；；两个基基准点点应确确立在在PCB对角线线的位位置上上，在在生产产过程程中基基准点点通常常作为为参考考点来来检测测板的的存在在及校校正板板与板板之间间的细细微的的偏差差;SMT元件应应尽量量放置置在基基准点点的范范围内内.第一管理资资源网对于PCB拼板的Layout，最好用三个个（如果元件Pitch小于50mil必须采用三三个）或两个基基准点以补补偿PCB拼板的偏差差；在回流焊接接加工过程程中，PCB基准点必须须包涵到PCB拼板的Gerberfile中；对于一些高高密度分布布的PCB板中如果没没有多余的的空间放置置基准点，，可以考虑虑将基准点点放置在拼拼板之间的的连接材料料上，但为为了考虑基基准点与PCB元件分布的的精度，必必须将基准准点与PCB元件分布一一起设计在在Gerberfile中；第一管理资资源网2)个别别元件的基基准点对于那些元元件脚Pitch比较纤细（（小于25mil），，如QFP、BGA元器件，建建议使用两两个元件基基准点分别别放置在元元件的对角角线的两个个位置，以以此作为此此类元件的的参考点并并为元件在在SMT加工过程中中修正其偏偏差。1.5.2基准校正点点的结构a.根据不同的的铜垫厚度度而选用不不同的基准准点的尺寸寸（A）以及基准点点与绝缘材材料之间的的相距尺寸寸（B）也将选用不不同的尺寸寸，如下图图：b.不应选择绝绝缘材料、、孔作为基基准点，或或在基准点点周围设置置一个与基基准点尺寸寸相近的图图案，此图图案还包括括多层板中中的里层图图案。第一管理资资源网2.设备的局限限性对物料料规格及元元器件包装装的影响2.1P.C.B厚度在波烽焊接接加工过程程中，那么么PCB的厚度标准准要求为：：1.6mm，最薄不能低低于1.0mm，不然PCB在过波峰焊焊接时易弯弯曲变形而而导致PCB上的元器件件损坏及焊焊接点破裂裂，影响产品的的可靠性.在回流焊接接加工过程程中，薄的的PCB可以被使用用倘若在PCB两边增加均均衡性铜箔箔及通过拼拼板适当的的设计而减减少PCB的弯曲可能能性。2.2表面贴片元元件1.SMT现有的贴片片机所能处处理的表面面贴片元件件包装有8mm、12mm、16mm、、24mm、32mm及44mm的卷装料及及支装料料，散装物料在在SMT加工过程中中是不允许许采用的。2.SOIC的标准包装装应优先选选择卷装形形式，减小小支装包装装方式从而而减少对机机器贴片效效率的影响响。3.包装那些异异形元器件件或非SMD元器件作为为SMT贴片元件时时（像屏蔽蔽罩之类）应应采用胶材材质的拖盘或其其它方式进进行包装以以避免在运运输及加工工过程中使使元器件变变形而影响响其共面性性。4.可贴装的元元件高度不不能大于15mm第一管理资资源网3.线路设计规规范3.1加强焊端的的独立性,减弱焊端之之间的影响响,如下图3.2如果焊端位位于较大的的铜箔上,那么必须修修整较大的的可焊区焊焊端面积以以避免出现现短路等不不良.如下图第一管理资资源网3.3为了达到较较好的机械械强度尤其其是对于１１OZ铜的ＰＣＢＢ及有手工工焊接要求求的ＰＣＢＢ，经常加加大铜箔的的面积，如如下图：3.４通孔孔不允许位位于底部为为金属物质质的元器件件下面，除除非他们之之间有绝缘缘体隔开，，并且此绝绝缘体能承承受焊接时时的高温冲冲击而不被被损坏；3.５铜路路与焊端连连接的颈部部位置应加加宽以避免免在焊接的的过程中出出现断裂的的现象；第一管理资资源网3.６焊盘盘不允许位位于与大铜铜箔的附近近，他们之之间最小间间隔应不小小于１．８８mm；3.７线路路宽度及线线路之间的的间隔定义义（对于１１oz或2oz铜的ＰＣＢＢ）；第一管理资资源网3.７线路路转角定义义第一管理资资源网4.PCB外形尺寸这个设计规规范为SMT加工制造（（单面或双双面板PCB）定义了其的的外形尺寸寸要求：4.1外形尺寸1、所有的的PCB的外形轮廓廓必须是直直的，这样样可以减少少PCB在SMT加工过程中中上板、出出板及中途途传输过程程中的出错错率，从而而缩短PCB的传输时间间、增强PCB的固定及提提高SMT加工品质。。SMT不能接受第一管理资资源网SMT能接受的通过在空余余的地方增增加如下图图所示的DummyPCB以增强PCB的固定及及提高SMT加工品质质。第一管理理资源网网４.2、PCB最大的外外形尺寸寸SMT设备的最最大允许许外形尺尺寸：SMT生产线的的最大允允许外形形尺寸：：考虑到SMT生产的通通用性，，建议LayoutPCB板时长*宽不大大于330mm*250mm，最小尺寸寸不小于于50mm*50mm。第一管理理资源网网4.3、PCB定位孔及及受限区区域PCB板上的Toolingholes：Toolingholes是PCB上的两个个定位孔孔，用于于贴片机机较好的的固定PCB以方便机机器精确确的贴片片。单面PCB的Toolingholes基本规范范：1）Toolingholes应位于PCB最长的一一边以减减少角度度差；2）Toolingholes圆孔的直直径应为为：4mm+0.1/-0.；3）Toolingholes拉长孔的的尺寸为为：宽为为4mm+0.1/-0,长为5mm；4）对于拼板板的PCB，，每块小板板的数据据必须统统一以位位于左下下角的Toolingholes圆孔为基基准；5）两两个Toolingholes在PCB上之间的的距离应应PCB长度的允允许下最最大分离离；第一管理理资源网网双面PCB的Toolingholes基本规范范：1）Toolingholes应位于PCB最长的一一边以减减少角度度差；2）Toolingholes圆孔的直直径应为为：4mm+0.1/-0.；3）对于拼板板的PCB，，每块小板板的数据据必须统统一以位位于左下下角的Toolingholes圆孔为基基准，并并两面对对称；4）两两个Toolingholes在PCB上之间的的距离应应PCB长度的允允许下最最大分离离；第一管理理资源网网PCB板上元件件贴片的的受限区区域(单单面PCB)：单面PCB第一管理理资源网网双面PCBPCB板上元件件贴片的的受限区区域(双双面PCB)：第一管理理资源网网4.4元器件、、焊盘、、线路在在Layout时所考虑虑的受限限区域定定义所有的元元器件、、焊盘及及线路在在LayoutPCB时与PCB的边缘都都有一个个最小的的间隔，，为了避避免在分分板及搬搬运过程程中损坏坏。A、焊盘及及线路与与边的最最小间隔隔：1）与V-CUT之间的最最小间隔隔：0.5mm2)与冲孔之之间的最最小间隔隔：0.3mm3)与内部线线路之间间的间隔隔：0.25mm4)与邮票孔孔边之间间的最小小间隔：：1.27mmB、元器件件与边的的最小间间隔：1）与V-CUT之间的最最小间隔隔：1.27mm如果是通通孔元器器件则是是：2.0mm2)与冲孔之之间的最最小间隔隔：0.3mm3)与内部线线路之间间的间隔隔：0.5mm4)尺寸为1820的元器件件及更大大的元器器件与PCB边缘之间间的最小小间隔应应为：１０mm第一管理理资源网网4.５拼拼板及及分板总的来说说有三种种拼板方方式，即即单面拼拼板、家家族式拼拼板（familypanel)、双面拼拼板（阴阴阳拼板板）。４.5.1单面拼板板总的要要求：A.单面拼板板应按同同一方向向排列，，这样有有利于减减少ＳＭＭＴ做程程式的步步骤及便便用机器器固定，，B.如果小板板中有超超出小板板边缘的的元器件件，那么么与之相相邻的小小板必须须要考虑虑避位，，如下图图：第一管理理资源网网如果小板板没有办办法避位位，也可可以通过过在小板板之间增增加一个个dummy条的方式式来避位位，见如如下图：：Ｃ.使用额外外的Dummy条去加固固拼板的的两个长长边，以以方便ＰＰＣＢ在在贴片过过程中的的传输及及分板的的方便性性。第一管理理资源网网４.5.２家族式式拼板（（familypanel)：家族式拼拼板：也也就是将将一个产产品的所所有板都都排在一一板ＰＣＣＢ板上上，如图图。家族族式式拼拼板板的的优优势势：：1））减少少了了板板的的数数量量，，有有利利于于采采购购；；2））减减了了ＷＷＩＩＰＰ存存货货；3））减少少了了ＴＴooling成本本为为ＰＰＣＣＢＢ制制造造及及ＳＳＭＭＴＴ装装配配；4）制制造造周周期期缩缩短短，，也也缩缩短短的的品品质质反反馈馈周周期期；；家族族式式拼拼板板的的劣劣势势：：1））相对对于于标标准准拼拼板板，，家家族族式式拼拼板板在在ＰＰＣＣＢＢ原原材材料料的的充充分分利利用用方方面面较较差差，，产产生生了了较较多多的的ＤＤummyboard；2））家家族族式式拼拼板板仅仅限限于于有有相相同同的的材材料料及及制制造造过过程程的的板板；3））增加加了了加工工工工艺艺及及测测试试工工艺艺难难度度；4)元器器件件种种类类的的增增多多而而导导致致ＳＳＭＭＴＴ机机器器送送料料站站位位的的不不够够。。第一一管管理理资资源源网网４.5.３双双面面拼拼板板（（阴阴阳阳板板））：：阴阳阳板