CB布局及元件装配的设计规范教材

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）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

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。

第一管理资源网针对有支撑柱的情况下，易碎的陶瓷电容应放置在应力最小的位置。特殊元器件的装配。a.在焊接工艺中（特别是无铅工艺），不要选用与PCB与热膨胀不相符的并热膨胀较大的元件器，除非已经证实了试验成功及确认无任何问题，否则板变形及焊接点破裂可能发生而影响可靠性。b.在回流焊接过程中，除非已经证实了测试成功及确认对结果无害，否则不要选择非SMT物料在SMT进行表面装配而在炉后手工补锡。

第一管理资源网c.当然针对一些元器件对其引脚进行修正也可以作为SMT物料进行焊接。d.当非SMT元器件使用于SMT贴片时，对其引脚的弯曲度及平整度有一定的要求，如果需要弯曲，其弯曲部分不能延伸到脚与本体的相接处，而是弯曲点与本体的距离（L）为元件引脚的直径或厚度但至少不能小于1.0mm，具体可参照以下图及表格：

第一管理资源网如果对其引脚进行整平，整平的厚度应不少于引脚直径的40%：e.异形元器件引脚成形加工的共面度要求（最大0.15mm)：1.5

基准校正点(Fiducialmarks)1.5.1基准校正点的应用

总体考虑基准点是位于PCB板上的类似于焊盘的小薄片,通常基准点的制作与SMT元器件的焊盘制作在同一时间进行蚀刻处理;由于基准点与SMT元器件焊盘在同一加工过程中进行,因此其相对位置比定位孔与焊盘的相对位置更稳定准确;在SMT加工过程中,通过SMT贴片机的照相系统对PCB基准点坐标的读取,以及通过计算机系统对坐标偏差的计算准确定位PCB的位置,因此,元件贴片精度得到很大的提高.

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基准点的类型这里有两种类型,一种是“PCB基准点”,另外一种根椐不同元器件的需要而设的“元件基准点”1)PCB基准点对于单板的Layout,建议使用三个基准点来作为角度、线性及非线性失真的补偿，如果PCB板的元件间距或脚间距有小于50milpitch的就必须要使用三个基准点；三个基准点位于PCB板上的三个角落位置;在PCB长度及对角线的范围之内，三个基准点的距离应尽量最大.

第一管理资源网基准点一定不要放置在如上图所示的受限制的区域，必须放置在距离PCB边缘的4mm以上的位置；如上图如示，每块板的两个基准点是进行角度及线性补偿的最低要求；两个基准点应确立在PCB对角线的位置上，在生产过程中基准点通常作为参考点来检测板的存在及校正板与板之间的细微的偏差;SMT元件应尽量放置在基准点的范围内.

第一管理资源网对于PCB拼板的Layout，最好用三个（如果元件Pitch小于50mil必须采用三个）或两个基准点以补偿PCB拼板的偏差；在回流焊接加工过程中，PCB基准点必须包涵到PCB拼板的Gerberfile中；对于一些高密度分布的PCB板中如果没有多余的空间放置基准点，可以考虑将基准点放置在拼板之间的连接材料上，但为了考虑基准点与PCB元件分布的精度，必须将基准点与PCB元件分布一起设计在Gerberfile中；

第一管理资源网2)个别元件的基准点对于那些元件脚Pitch比较纤细（小于25mil），如QFP、BGA元器件，建议使用两个元件基准点分别放置在元件的对角线的两个位置，以此作为此类元件的参考点并为元件在SMT加工过程中修正其偏差。1.5.2基准校正点的结构

a.根据不同的铜垫厚度而选用不同的基准点的尺寸（A）以及基准点与绝缘材料之间的相距尺寸（B）也将选用不同的尺寸，如下图：b.不应选择绝缘材料、孔作为基准点，或在基准点周围设置一个与基准点尺寸相近的图案，此图案还包括多层板中的里层图案。

第一管理资源网2.设备的局限性对物料规格及元器件包装的影响2.1

厚度在波烽焊接加工过程中，那么PCB的厚度标准要求为：1.6mm，最薄不能低于1.0mm，不然PCB在过波峰焊接时易弯曲变形而导致PCB上的元器件损坏及焊接点破裂，影响产品的可靠性.在回流焊接加工过程中，薄的PCB可以被使用倘若在PCB两边增加均衡性铜箔及通过拼板适当的设计而减少PCB的弯曲可能性。2.2

表面贴片元件

1.

SMT现有的贴片机所能处理的表面贴片元件包装有8mm、12mm、16mm、24mm、

32mm及44mm的卷装料及支装料，散装物料在SMT加工过程中是不允许采用的。

2.

SOIC的标准包装应优先选择卷装形式，减小支装包装方式从而减少对机器贴片效率的影响。

3.包装那些异形元器件或非SMD元器件作为SMT贴片元件时（像屏蔽罩之类）应采用胶材质的拖盘或其它方式进行包装以避免在运输及加工过程中使元器件变形而影响其共面性。

4.可贴装的元件高度不能大于15mm

第一管理资源网3.线路设计规范3.1加强焊端的独立性,减弱焊端之间的影响,如下图

3.2如果焊端位于较大的铜箔上,那么必须修整较大的可焊区焊端面积以避免出现短路等不良.如下图

第一管理资源网3.3为了达到较好的机械强度尤其是对于１OZ铜的ＰＣＢ及有手工焊接要求的ＰＣＢ，经常加大铜箔的面积，如下图：

3.４通孔不允许位于底部为金属物质的元器件下面，除非他们之间有绝缘体隔开，并且此绝缘体能承受焊接时的高温冲击而不被损坏；3.５铜路与焊端连接的颈部位置应加宽以避免在焊接的过程中出现断裂的现象；

第一管理资源网3.６挂焊盘不残允许位目于与大松铜箔的趁附近，京他们之壮间最小孔间隔应岔不小于童１．８mm；3.７广线路宽溪度及线龙路之间蛛的间隔府定义（底对于１oz或2oz铜的Ｐ朋ＣＢ）茫；guan荒li.1现keji最an.c追om第一管裙理资源徒网3.７究线路转咏角定义guan沃li.1场keji佩an.c拣om第一管理派资源网4.刑PCB外形尺料寸这个设洞计规范拆为SMT加工制蚊造（单拢面或双碎面板PCB丧）定义了诞其的外爽形尺寸亏要求：4.1外形尺观寸1、所有固的PCB的外形轮协廓必须是获直的，这四样可以减铸少PCB在SMT加工过程泥中上板、童出板及中朋途传输过猎程中的出怪错率，从队而缩短PCB的传输惯时间、耐增强PCB的固定及伯提高SMT加工品样质。SMT不能接受guan佩li.1茶keji佛an.c荣om第一管友理资源银网SMT能接受觉的通过在空眼余的地方主增加如下果图所示的Dumm奔yPC雷B以增强PCB的固定及傅提高SMT加工品质能。guan铸li.1比keji片an.c桃om第一管理堵资源网４.2、PCB最大的外晌形尺寸SMT设备的最恒大允许外尺形尺寸：SMT生产线的轮最大允许怀外形尺寸堂：考虑到SMT生产的负通用性忆，建议Layo层utP法CB板时长*板宽不大于330mm*250扭mm，最小尺茫寸不小妇于50mm*50m玻m。gua联nli须.1k箭eji辞an.锐com第一管理耳资源网4.3、PCB定位孔冒及受限习区域PCB板上的Too木lin量gh进ole瓜s：Too裙lin黄gh告ole窃s是PCB上的两个刷定位孔，化用于贴片须机较好的绍固定PCB以方便机垫器精确的师贴片。单面PCB的Too计lin冤gh焦ole销s基本规范贱：1）T划ooli赏ngh状oles应位于PCB最长的沙一边以的减少角沈度差；2）Too么lin放gh豪ole宾s圆孔的直巡寿径应为：赏4mm+0.令1/-场0.；3）Too观lin村gh晒ole亏s拉长孔的炎尺寸为：拜宽为4mm+0.1蚁/-0,长为5mm；4）对于拼板垦的PCB渐，每块小板短的数据必盐须统一以纸位于左下克角的Tool忆ing婚hole呈s圆孔为粮基准；5）漏两个Tool义ing陆hole什s在PCB上之间的厉距离应PCB长度的允图许下最大讽分离；gua出nli固.1k绘eji芝an.怜com第一管理服资源网双面PCB的Tool滩ing显hole付s基本规范伪：1）兔Too协lin产gh统ole露s应位于PCB最长的喘一边以尼减少角少度差；2）Too它lin嚷gh瘦ole陪s圆孔的直坡径应为：炮4mm+0.1泥/-0.豪；3）对于拼板朋的PCB化，每块小牧板的数普据必须疫统一以案位于左塑下角的Too笨lin叮gh总ole希s圆孔为铸基准，含并两面帅对称；4）始两个Too雪lin膊gh侨ole治s在PCB上之间桨的距离段应PCB长度的饲允许下材最大分屋离；guan私li.1适keji款an.c士om第一管危理资源睛网PCB板上元穿件贴片征的受限中区域(躁单面PCB)：单面PCBguan清li.1末keji鹊an.c航om第一管时理资源毛网双面PCBPCB板上元件凉贴片的受拔限区域(丘双面PCB)：guan枣li.1门keji退an.c房诚om第一管满理资源慈网4.万4元器件、国焊盘、线迟路在Lay漏out时所考护虑的受辱限区域拾定义所有的歉元器件淡、焊盘纹及线路宿在Layo乔utP搏CB时与PCB的边缘握都有一熔个最小骆的间隔言，为了冻避免在汤分板及话搬运过竖程中损搞坏。A、焊盘及烈线路与边耻的最小间稼隔：1）与V-C穷UT之间的最末小间隔：0.5m渗m2)与冲孔之管间的最小改间隔：0.3径mm3)与内部娇线路之胶间的间恩隔：0.25炸mm4)与邮票雅孔边之量间的最绵小间隔躬：1.2蒙7mmB、元器件蔑与边的最杜小间隔：1）与V-CU插T之间的烦最小间拥隔：1.2们7mm如果是通侄孔元器件赖则是：2.0m化m2)与冲孔之蓬间的最小男间隔：0.3化mm3)与内部线拥路之间的棉间隔：0.5悄mm4)尺寸为182辽0的元器岔件及更遇大的元饮器件与PCB边缘之间鸣的最小间吓隔应为：１０mmgua检nli葱.1k杏eji辩an.校com第一管赞理资源温网4.５灭拼板吨及分板总的来说蒜有三种拼凭板方式，保即单面拼离板、家族浪式拼板（fam痛ily坚pa以nel巨)、双面拼竟板（阴阳金拼板）。４.5.1单面拼板喷总的要求俱：A.单面拼末板应按赴同一方惹向排列乌，这样炭有利于骄减少Ｓ彩ＭＴ做辅程式的雹步骤及臣便用机拨器固定杀，B.如果小板灰中有超出欧小板边缘太的元器件脑，那么与还之相邻的杯小板必须夏要考虑避雁位，如下缘瑞图：guan勤li.1勾keji胸an.c虹om第一管抽理资源塞网如果小狐板没有床办法避赖位，也耕可以通应过在小裹板之间夜增加一色个dum派my条的方式间来避位，天见如下图痕：Ｃ.使用额外邀的Dum并my条去加踢固拼板榜的两个每长边，围以方便映ＰＣＢ罪在贴片城过程中农的传输糟及分板械的方便继性。guan秃li.1犁keji胀an.c寻om第一管浙理资源醋网４.5.２家族透式拼板再（fam演ily部pa和nel利)：家族式拼傲板：也就妖是将一个扒产品的所惑有板都排指在一板Ｐ芳ＣＢ板上均，如图。家族式辜拼板的赔优势：1）减少了板先的数量，防有利于采尘购；2）仗减了Ｗ姓ＩＰ存命货；3）减少了Ｔool渠ing成本为Ｐ薯ＣＢ制造卖及ＳＭＴ网装配；4）制或造周期替缩短，保也缩短紧的品质姨反馈周僚期；家族式拼权板的劣势耐：1）相对于标热准拼板，海家族式拼焰板在ＰＣ刺Ｂ原材料偿的充分利泻用方面较当差，产生睡了较多的镰Ｄumm绝yb增oar百d；2）家浇族式拼板傍仅限于有旅相同的材浸料及制造培过程的板；3）增加了加工工展艺及测何试工艺敌难度；4)元器件种社类的增多大而导致Ｓ庙ＭＴ机器伍送料站位睬的不够。gua嚷nli江.1k陶eji沾an.脑com第一管禁理资源垃网４.5.３双面兆拼板油（阴阳邻板）：阴阳板定：将Ａ咏Ｂ面的谎元器件劫分布在龄同一面胃板上。阴阳板的翅优势：1）减少了趋板的数猾量，有路利于采两购；2）授减了Ｗ婆ＩＰ存营货；3）减少了Ｔool婆ing成本为础ＰＣＢ刷