PCB可制造性设计基本原则

PCB可制造性设计基本原则 在保证PCBA加工质量的过程中，设计质量是质量保证的前提和条件，如果疏忽了对设计 质量的控制或缺乏有效的控制手段，往往造成批量生产中的很大损失和浪费。根据这一情况 结合组装过程的实际情况和有关资料，简要总结出PCB设计过程中的一些可制造性设计的基 本原则，供产品设计师和工艺师参考。 1、PCB组装形式的考虑 从加工工艺的过程考虑，优化工序环节不但可以降低生产成本、而且提高了产品的质量。 因此设计者应考虑PCB板形设计是否最大限度地减少组装的问题： 如：PCB每一面是否能用一种组装流程完成? 能否最大限度地不用手工焊? 使用的插装元件能否用贴片元件代替? 推荐的SMT印制板组装形式如下表： 优选 顺序 组装形式 PCB设计特征 工艺流程 1 单面全SMD 单面装有SMD 单面回流焊 2 双面全SMD 双面装有SMD 双面回流焊 3 单面混装 单面既有SMD，又有THC B面回流固化转A面插装过波 峰焊 4 A面混装B面仅贴简单SMD 一面既装 SMD又装有 THC，另一面仅装有Chip 类元件 A面回流焊转B面固化转A面插 装过波峰焊 2、PCB工艺边和定位孔设计 2.1 在PCB组装过程中，因设备夹持的作用，PCB应留出一定的边缘。一般沿PCB焊接传 送方向两条边（通常应为长边）留出大于5mm夹持边，在这个范围内不允许布放元器件和焊 盘，并尽量避免布印制线。 2.2 若遇有高密度板无法留出夹持边的，应设计5-8mm宽度工艺边。 2.3 若PCB板为不规则外形时，应设计工艺边； 2.4 沿PCB焊接传送方向若设计有插座等安装后会超出PCB边缘的情况时，应设计工艺 边，工艺边的宽度应大于伸出部分3mm； 2.5 为便于焊膏印刷、自动插装和ICT及功能测试的PCB固定，需在PCB四角设置4个定位 孔，定位孔中心距板边5mm，孔径最好选用3.2mm，定位孔周围lmm范围内应无铜箔且无元件， 定位孔要求孔壁光滑且非金属化，粗糙度小于3.2微米； 2.6 PCB非接地等电气连接作用时，安装孔应保证非金属化； 2.7 因设备处理有适应尺寸的限制，若PCB尺寸小于80*90mm，应设计为拼板；但应尽量 避免使用大于230*300的板面，因为翘曲和重量的原因，过大的PCB板在生产和转运中会比较 困难，因此拼板设计也不宜过大。若PCB尺寸大于80*90mm，建议不要采用拼板。 3、PCB定位基准符号（MARK点设计） 因贴片和检查设备均采用光学基准符号进行定位，所以必须设计光学定位基准符号。 3.1 MARK点的应用有三种情况： 一是用于PCB的整板定位，应在PCB的角位上设计3个MARK点，呈三角形排列，至少 要有在对角上的2个MARK点； 二是用于细间距器件的定位，原则上间距小于等于0．5mm的QFP应在其对角位置设 置定位基准符号； 3.2 基准符号种类和尺寸：建议采用下图所示的形状及尺寸，考虑到材料颜色与环境的 反差，MARK点应留出比基准符号大1．5mm的无阻焊、无铜箔区。 4、印制板布线设计 SMT印制板的布线密度设计原则：在组装密度许可情况下，尽量选用低密度布线设计， 以提高无缺陷和可靠性的制造能力。 4.1 在大面积使用电源和地线布置时，应设计成网格形式；大面积铺铜时，注意在PCB正反 面同时分布，以避免在回流和波峰焊接产生应力尔增加印制板变形度。 4.2 印制板信号走线，尽量粗细一致，有利于阻抗的匹配，对于电源线和地线应尽可能的加 大，地线排在印制板的四周对电路防护有利(如静电防护)。 5、印制板的布局设计 印制板设计中SMD等元器件的布置是关系到获得稳定的焊接质量的重要保障。 5.1 在采用波峰焊接时，为去除“阴影效应”，布板设计时器件的排列方向应垂直于锡流方 向（通常为长边）； 5.2 尽量使元器件在PCB上均匀分布，以降低翘曲并在焊接时热量分布均匀；特别是大功率 器件和大质量器件必须分散布置。大功率器件如果加装散热器时应排布散热器的位置和固定 方式，热敏感器件应远离散热器。 5.3 为有利于安装、焊接和检测，尽可能采取一个方向、一个间距、一个极性排列。 5.4 考虑到元器件制造误差、贴装误差以及检测和返修的需要，相邻元器件焊盘之间间隔不 能太近，建议按下述原则设计： (1)PLCC、QFP、SOP各自之间和相互之间间距≥2．5mm。 (2)PLCC、QFP、SOP与Chip、SOT之间间距≥1．5mm。 (3)Chip、SOT相互之间间距≥0．7mm。 >3mm 1mm 1、MARK点直径1mm，表层镀铅 锡要平整； 2、与MARK点同心的3mm以上环 形区域内无阻焊、无铜箔 5.5 采用波峰焊焊接的PCB面(一般是PCB背面)，元器件的布局建议按以下原则设计： (1) 波峰焊不适合于细间距QFP、PLCC、BGA和小间距SOP器件的焊接，也就是说在要波峰焊 的PCB面不要布置这类器件。 (2) 当元件尺寸相差较大的贴片元器件相邻排列且间距较小时(一般指其间隔小于相邻元 件中较大一个元件的高度)，较小的元器件应排在首先进入焊料波的位置。由于一般将PCB 长尺寸边作为传送边，因此在布局时将小元件都置于它相邻大元件的同一侧； (3) 对于较大的PCB板，应在中心留出一条通路以便过波峰焊时在中心位置对线路板进行 支撑，防止板子下垂和焊锡溅射，有助于焊接质量的稳定。 5.6 插装元件布局 (1) 元件尽可能有规则地分布排列，以得到均匀的组装密度； (2) 大功率元件周围不应布置热敏元件，要留有足够的距离； (3) 插件元件极性尽量同一方向布置； (4) 卧式插装元件插孔跨距应比元器件本体大，并建议按标准跨距进行设计，如1/4W电阻 设计跨距为10.16mm，1/2W电阻设计跨距为12.7mm； (5) 立式元件考虑机插时，跨距要求设计为2.5mm或5mm，元器件应采用编带形式的包装， 并结合编带元器件的跨距确定PCB设计跨距； (6) 注意考虑每个插装元件安装空间是否足够； (7) PCB的元件标识应易于看到和辨认，并在器件安装后仍然可见，如元件极性是否标出等。 6、印制板过孔与焊盘的设计 6.1 焊盘上不允许设计过孔，同时，过孔与焊盘相连时，应采用印制线相连，并以阻焊隔断： 因为如果焊盘上有孔或孔和焊点靠得太近，通孔毛细管作用可能把熔化的焊锡从元器件上吸 走，造成焊点不饱满或虚焊。 6.2 元器件焊盘设计时值得注意的几点： (1) SOP、QFP、PLCC、BGA存在着英制和公制两种规格，而且除了PLCC外，其它封装形式 不是很标准，各厂家生产的封装尺寸不完全一致。设计时，应以供应商提供的封装结构尺寸 来进行设计。 (2) 插装元器件的焊盘孔： a、 手插板孔径一般要比引线线径大0．25—0．35mm，优选0.3mm； b、 机插板孔径一般要比引线线径大0．45—0．55mm，优选0.5mm； c、 焊盘的直径应不大于孔径的3倍。 (3) MINI-MELF贴片二极管的焊盘设计 (4) 对于具有较高引脚数的器件如插座或扁平电缆等，应使用椭圆形焊盘而不是圆形以防 止波峰焊时出现桥连的机会。