研发工艺设计规范

v1.0可编辑可修改v1.0可编辑可修改v1.0可编辑可修改研发工艺设计1.范围和简介范围本规范规定了研发设计中的相关工艺参数。本规范适用于研发工艺设计简介本规范从PCB外形，叠层，基准点，器件布局，走线，孔，阻焊，表面处理方式，丝印设计等多方面，从DFM角度定义了PCB的相关工艺设计参数。2.引用规范性文件下面是引用到的企业标准，以行业发布的最新标准为有效版本。 序号 编号 名称 1 IPC-A-610D 电子产品组装工艺标准 2 IPC-A-600G 印制板的验收条件 3 IEC60194 印刷板设计，制造与组装术语与定义 4 IPC-SM-782 SurfaceMountDesignandLandPatternStandardDesignandAssemblyProcessImplementationfor BGAs 6 FiducialDesignStandard3术语和定义细间距器件：pitch≤异型引脚器件以及pitch≤的面阵列器件。Standoff：器件安装在PCB板上后，本体底部与PCB表面的距离。PCB表面处理方式缩写：热风整平（HASL喷锡板）：HotAirSolderLeveling化学镍金（ENIG）：ElectrolessNickelandImmersionGold有机可焊性保护涂层（OSP）：OrganicSolderabilityPreservatives说明：本规范没有定义的术语和定义请参考《印刷板设计，制造与组装术语与定义》（IEC60194）4.拼板和辅助边连接设计V-CUT连接[1]当板与板之间为直线连接，边缘平整且不影响器件安装的PCB可用此种连接。V-CUT为直通型，不能在中间转弯。[2]V-CUT设计要求的PCB推荐的板厚≤。[3]对于需要机器自动分板的PCB，V-CUT线两面（TOP和BOTTOM面）要求各保留不小于1mm的器件禁布区，以避免在自动分板时损坏器件。图1：V-CUT自动分板PCB禁布要求同时还需要考虑自动分板机刀片的结构，如图2所示。在离板边禁布区5mm的范围内，不允许布局器件高度高于25mm的器件。采用V-CUT设计时以上两条需要综合考虑，以条件苛刻者为准。保证在V-CUT的过程中不会损伤到元器件，且分板自如。此时需考虑到V-CUT的边缘到线路（或PAD）边缘的安全距离“S”，以防止线路损伤或铜，一般要求S≥。如图4所示。邮票孔连接[4]推荐铣槽的宽度为2mm。铣槽常用于单元板之间需留有一定距离的情况，一般与V-CUT和邮票孔配合使用。[5]邮票孔的设计：孔间距为，两组邮票孔之间推荐距离为50mm。见图5拼版方式推荐使用的拼版方式有三种：同方向拼版，中心对称拼版，镜像对称拼版。[6]当PCB的单元板尺寸<80mm*80mm时，推荐做拼版；[7]设计者在设计PCB板材时需要考虑到板材的利用率，这是影响PCB成本的重要因素之一。说明：对于一些不的PCB（如L型PCB），采用合适的拼版方式可提高板材利用率，降低成本。图6[8]若PCB要经过回流焊和波峰焊工艺，且单元板板宽尺寸>，在垂直传送边的方向上拼版数量不应超过2。[9]如果单元板尺寸很小时，在垂直传送边的方向拼版数量可以超过3，但垂直于单板传送方向的总宽度不能超过，且需要在生产时增加辅助工装夹具以防止单板变形。[10]同方向拼版·规则单元板采用V-CUT拼版，如满足的禁布要求，则允许拼版不加辅助边·不规则单元板当PCB单元板的外形不规则或有器件超过板边时，可采用铣槽加V-CUT的方式。[11]中心对称拼版((·中心对称拼版适用于两块形状较不规则的PCB，将不规则形状的一边相对放置中间，使拼版后形状变为规则。·不规则形状的PCB对称，中间必须开铣槽才能分离两个单元板·如果拼版产生较大的变形时，可以考虑在拼版间加辅助块（用邮票孔连接）((·有金手指的插卡板，需将其对拼，将其金手指朝外，以方便镀金。[12]镜像对称拼版使用条件：单元板正反面SMD都满足背面过回流焊焊接要求时，可采用镜像对称拼版。操作注意事项：镜像对称拼版需满足PCB光绘的正负片对称分布。以4层板为例：若其中第2层为电源/地的负片，则与其对称的第3层也必须为负片，否则不能采用镜像对称拼版。图11：镜像对称拼版示意图采用镜像对称拼版后，辅助边的Fiducialmark必须满足翻转后重合的要求。具体的位置要求请参见下面的拼版的基准点设计。辅助边与PCB的连接[13]一般原则·((器件布局不能满足传送边宽度要求（板边5mm禁布区）时，应采用加辅助边的方法。((·PCB板边有缺角或不规则的形状时，且不能满足PCB外形要求时，应加辅助块补齐，时期规则，方便组装。图12：补规则外形PCB补齐示意图[14]板边和板内空缺处理当板边有缺口，或板内有大于35mm*35mm的空缺时，建议在缺口增加辅助块，以便SMT和波峰焊设备加工。辅助块与PCB的连接一般采用铣槽＋邮票孔的方式。图13：PCB外形空缺处理示意图5.器件布局要求器件布局通用要求[15]有极性或方向的THD器件在布局上要求方向一致，并尽量做到排列整齐。对SMD器件，不能满足方向一致时，应尽量满足在X、Y方向上保持一致，如钽电容。[16]器件如果需要点胶，需要在点胶处留出至少3mm的空间。[17]需安装散热器的SMD应注意散热器的安装位置，布局时要求有足够大的空间，确保不与其它器件相碰。确保最小的距离满足安装空间要求。说明：1、热敏器件（如电阻电容器、晶振等）应尽量远离高热器件。2、热敏器件应尽量放置在上风口，高器件放置在低矮元件后面，并且沿风阻最小的方向排布放置风道受阻。图14：热敏器件的放置[18]器件之间的距离满足操作空间的要求（如：插拔卡）。图15：插拔器件需要考虑操作空间[19]不同属性的金属件或金属壳体的器件不能相碰。确保最小的距离满足安装要求。回流焊SMD器件的通用要求[20]细间距器件推荐布置在PCB同一面，并且将较重的器件（如电感，等）器件布局在Top面。防止掉件。[21]有极性的贴片尽量同方向布置，防止较高器件布置在较低器件旁时影响焊点的检测，一般要求视角<45度。如图所示图16：焊点目视检查示意图[22]CSP、BGA等面阵列器件周围需留有2mm禁布区，最佳为5mm禁布区。[23]一般情况面阵列器件布容许放在背面；当背面有阵列器件时，不能在正面面阵列器件8mm禁布区的投影范围内。如图所示；图17：面阵列器件的禁布要求SMD器件布局要求[24]所有SMD的单边尺寸小于50mm，如超出此范围，应加以确认。[25]不推荐两个表面贴装的异型引脚器件重叠，作为兼容设计。以SOP封装器件为例，如图所示。图18：两个SOP封装器件兼容的示意图[26]对于两个片式元件的兼容替代。要求两个器件封装一致。如图：图19：片式器件兼容示意图[27]在确认SMD焊盘以及其上印刷的锡膏不会对THD焊接产生影响的情况下，允许THD与SMD重叠设计。如图。图20：贴片与插件器件兼容设计示意图[28]贴片器件之间的距离要求同种器件：≥异种器件：≥×h+（h为周围近邻元件最大高度差）图21：器件布局的距离要求示意图[29]回流工艺的SMT器件距离列表：说明：距离值以焊盘和器件体两者中的较大者为测量体。表中括号内的数据为考虑可维修性的设计下限。[30]细间距器件与传送边所在的板边距离要求大于10mm，以免影响印刷质量。建议：建议条码框与表面贴装器件的距离需要满足如下需求。以免影响印锡质量。见表2表2条码与各封装类型器件距离要求表 元件种类 Pitch小于翼形引脚器件（如SOP、QFP等）、面阵列器件 0603以上Chip元件及其它封装元件 条码距器件最小距离 10mm 5mm图22：BARCODE与各类器件的布局要求通孔回流焊器件布局要求[31]对于非传输边大于300mm的PCB，较重的器件尽量不要布局要在PCB的中间。以减轻由插装器件的重量在焊接过程中对PCB变形的影响，以及插装过程对板上已经贴放的器件的影响。[32]为方便插装。器件推荐布置在靠近插装操作侧的位置。[33]通孔回流焊器件本体间距离>10mm。[34]通孔回流焊器件焊盘边缘与传送边的距离≥10mm，与非传送边距离≥5mm。波峰焊波峰焊SMD器件布局要求[35]适合波峰焊接的SMD·大于等于0603封装，且Standoff值小于的片式阻容器件和片式非露线圈片式电感。·PITCH≥，且Standoff值小于的SOP器件。·PITCH≥，引脚焊盘为外露可见的SOT器件。注：所有过波峰焊的全端子引脚SMD高度要求≤；其余SMD器件高度要求≤。[36]SOP器件轴向需与过波峰方向一致。SOP器件在过波峰焊尾端需增加一对偷锡焊盘。如图23所示图23：偷锡焊盘位置要求[37]SOT-23封装的器件过波峰焊方向按下图所以定义。图24：SOT器件波峰焊布局要求[38]器件间距一般原则：考虑波峰焊接的阴影效应，器件本体间距和焊盘间距需保持一定的距离。((相同类型器件距离图25：相同类型器件布局表3：相同类型器件布局要求数值表不同类型器件距离：焊盘边缘距离≥。器件本体距离参见图26、表4的要求。图26：不同类型器件布局图表4：不同类型器件布局要求数值表THD器件通用布局要求[39]除结构有特殊要求之外，THD器件都必须放置在正面。[40]相邻元件本体之间的距离，见图27。图27：元件本体之间的距离[41]满足手工焊接和维修的操作空间要求，见图28图28：烙铁操作空间THD器件波峰焊通用要求[42]优选pitch≥，焊盘边缘间距≥的器件。在器件本体不相互干涉的前提下，相邻器件焊盘边缘间距满足图29要求：图29：最小焊盘边缘距离[43]THD每排引脚数较多时，以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件。当布局上有特殊要求，焊盘排列方向与进板方向垂直时，应在焊盘设计上采取适当措施扩大工艺窗口，如椭圆焊盘的应用。THD当相邻焊盘边缘间距为时，推荐采用椭圆形焊盘或加偷锡焊盘。图30：焊盘排列方向(相对于进板方向)6.孔设计过孔孔间距图31：孔距离要求[44]孔与孔盘之间的间距要求：B≥5mil；[45]孔盘到铜箔的最小距离要求：B1&B2≥5mil；[46]金属化孔（PTH）到板边（Holetooutline）最小间距保证焊盘距离板边的距离：B3≥20mil。[47]非金属化孔（NPTH）孔壁到板边的最小距离推荐D≥40mil。过孔禁布区[48]过孔不能位于焊盘上。[49]器件金属外壳与PCB接触区域向外延伸区域内不能有过孔。安装定位孔孔类型选择表5安装定位孔优选类型图32：孔类型禁布区要求7阻焊设计导线的阻焊设计[50]走线一般要求覆盖阻焊。有特殊要求的PCB可以根据需要使走线裸铜。孔的阻焊设计过孔[51]过孔的阻焊开窗设置正反面均为孔径＋5mil。如图33所示图33：过孔的阻焊开窗示意图孔安装[52]金属化安装孔正反面禁布区内应作阻焊开窗。图34：金属化安装孔的阻焊开窗示意图[53]有安装铜箔的非金属化安装孔的阻焊开窗大小应该与螺钉的安装禁布区大小一致。图35：非金属化安装孔阻焊设计[54]过波峰焊类型的安装孔（微带焊盘孔）阻焊开窗推荐为：图36：微带焊盘孔的阻焊开窗定位孔[55]非金属化定位孔正反面阻焊开窗比直径大10mil。图37：非金属化定位孔阻焊开窗示意图过孔塞孔设计[56]需要塞孔的孔在正反面阻焊都不开窗。[57]需要过波峰焊的PCB，或者Pitch＜的BGA/CSP，其BGA过孔都采用阻焊塞孔的方法。[58]如果要在BGA下加ICT测试点，推荐用狗骨头形状从过孔引出测试焊盘。测试焊盘直径32mil，阻焊开窗40mil。图38：BGA测试焊盘示意图[59]如果PCB没有波峰焊工序，且BGA的Pitch≥，不进行塞孔。BGA下的测试点，也可以采用以下方法：直接BGA过孔做测试孔，不塞孔，T面按比孔径大5mil阻焊开窗，B面测试孔焊盘为32mil，阻焊开窗40mil。焊盘的阻焊设计[60]推荐使用非阻焊定义的焊盘（NonSolderMaskDefined）。图39：焊盘的阻焊设计[61]由于PCB厂家有阻焊对位精度和最小阻焊宽度的限制，阻焊开窗应比焊盘尺寸大6mil以上（一边大3mil），最小阻焊桥宽度3mil。焊盘和孔、孔和相邻的孔之间一定要有阻焊桥间隔以防止焊锡从过孔流出或短路。图40：焊盘阻焊开窗尺寸表7：阻焊设计推荐尺寸 项目 最小值 插件焊盘阻焊开窗尺寸（A） 3 走线与插件之间的阻焊桥尺寸（B） 2 SMT焊盘阻焊开窗尺寸（C） 3 SMT焊盘之间的阻焊桥尺寸（D） 3 SMT焊盘和插件之间的阻焊桥尺寸（E） 3 插件焊盘之间的阻焊桥（F） 3 插件焊盘和过孔之见的阻焊桥（G） 3 过孔和过孔之间的阻焊桥大小（H） 3[62]引脚间距≤（20mil），或者焊盘之间的边缘间距≤10mil的SMD，可采用整体阻焊开窗的方式，如图41所示。图41：密间距的SMD阻焊开窗处理示意图[63]散热用途的铺铜推荐阻焊开窗。金手指的阻焊设计[64]金手指的部分的阻焊开窗应开整窗，上面和金手指的上端平齐，下端要超出金手指下面的板边。见图42所示。图42：金手指阻焊开窗示意图8.走线设计线宽/线距及走线安全性要求[65]线宽/线距设计与铜厚有关系，铜厚越大，则需要的线宽/线距就越大。外层/内层对应推荐的线宽/线距如表8表8推荐的线宽/线距 铜厚 外层线宽/线距（mil） 内层线宽/线距（mil） HOZ,1OZ 4/5 4/4 2OZ 6/6 6/6 3OZ 8/8 8/8[66]外层走线和焊盘的距离建议满足图43的要求：图43：走线到焊盘的距离[67]走线距板边距离＞20mil，内层电源/地距板边距离＞20mil，接地汇流线及接地铜箔距离板边也应大于20mil。[68]在有金属壳体（如，散热片）直接与PCB接触的区域不可以有走线。器件金属外壳与PCB接触区域向外延伸区域为表层走线禁布区。图44：金属壳体器件表层走线过孔禁布区[69]走线到非金属化孔之间的距离表9走线到金属化孔之间的距离 孔径 走线距离孔边缘的距离 NPTH<80mil 安装孔 见安装孔设计 非安装孔 8mil 80mil<NPTH<120mil 安装孔 见安装孔设计 非安装孔 12mil NPTH>120mil 安装孔 见安装孔设计 非安装孔 16mil出线方式[70]元件走线和焊盘连接要避免不对称走线。图45：避免不对称走线[71]元器件出现应从焊盘端面中心位置引出。图46：焊盘中心引出图47：焊盘中心出线[72]当和焊盘连接的走线比焊盘宽时，走线不能覆盖焊盘，应从焊盘末端引线；密间距的SMT焊盘引脚需要连接时，应从焊盘外部连接，不容许在焊脚中间直接连接。图48：焊盘出线要求（一）图49：焊盘出线要求（二）[73]走线与孔的连接，推荐按以下方式进行图50：走线与过孔的连接方式覆铜设计工艺要求[74]同一层的线路或铜分布不平衡或者不同层的铜分布不对称时，推荐覆铜设计。[75]外层如果有大面积的区域没有走线和图形，建议在该区域内铺铜网格，使得整个板面的铜分布均匀。[76]推荐铺铜网格间的空方格的大小约为25mil*25mil。图51：网格的设计9丝印设计丝印设计通用要求[77]通用要求·丝印的线宽应大于5mil，丝印字符高度确保裸眼可见（推荐大于50mil）。·丝印间的距离建议最小为8mil。·丝印不允许与焊盘、基准点重叠，两者之间应保持6mil的间距。·白色是默认的丝印油墨颜色，如有特殊需求，需要在PCB钻孔图文中说明。·在高密度的PCB设计中，可根据需要选择丝印的。丝印字符串的排列应遵循正视时代号的排序从左至右、从下往上的原则。丝印的内容[78]丝印的内容包括：“PCB名称”、“PCB版本”、元器件序号”、“元器件极性和方向标志”、“条形码框”、“安装孔位置代号”、“元器件、连接器第一脚位置代号”、“过板方向标志”、“防静电标志”、“散热器丝印”、等。[79]PCB板名、版本号：板名、版本应放置在PCB的Top面上，板名、版本丝印在PCB上优先水平放置。板名丝印的字体大小以方便读取为原则。要求Top面和Bottom还分别标注“T”和“B”丝印。[80]条形码（可选项）：·方向：条形码在PCB上水平/垂直放置，不推荐使用倾斜角度；·位置：标准板的条形码的位置参见下图；非标准板框的条形码位置，参考标准板条形码的位置。图52：条形码位置的要求[81]元器件丝印：·元器件、安装孔、定位孔以及定位识别点都对应的丝印标号，且位置清楚、明确。((·丝印字符、极性与方向的丝印标志不能被元器件覆盖。·卧装器件在其相应位置要有丝印外形（如卧装电解电容）。[82]安装孔、定位孔：安装孔在PCB上的位置代号建议为“M**”，定位空在PCB上的位置代号建议为“P**”。[83]过板方向：对波峰焊接过板方向有明确要求的PCB需要标识出过板方向。适用情况：PCB设计了偷锡焊盘、泪滴焊盘、或器件波峰焊接方向有特定要求等。[84]散热器：需要安装散热器的功率芯片。若散热器投影比器件大，则需要用丝印画出散热片的真实尺寸大小。[85]防静电标识：防静电标识丝印优先放置在PCB的Top面上。12PCB叠层设计叠层方式[86]PCB叠层方式推荐为Foil叠法。说明：PCB叠法一般有两种设计：一种是铜箔加芯板（Core）的结构，简称为Foil叠法；另一种是芯板（Core）叠加的方法，简称Core叠法。特殊材料多层板以及板材混压时可采用Core叠法。图53：PCB制作叠法示意图[87]PCB外层一般选用的铜箔，内层一般选用1OZ的铜箔；尽量避免在内层使用两面铜箔厚度不一致的芯板。[88]PCB叠法采用对称设计。对称设计指绝缘层厚度、半固化片类别、铜箔厚度、图形分布类型（大铜箔层、线路层）尽量相对于PCB的垂直中心线对称。图54：对称设计示意图PCB设计介质厚度要求[89]PCB缺省层间介质厚度设计参考表10：表10：缺省的层厚要求 　 层间介质厚度（mm） 类型 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 四层板 　 　 　 　 　 　 　 　 四层板 　 　 　 　 　 　 　 　 四层板 　 　 　 　 　 　 　 　 四层板 　 　 　 　 　 　 　 　11PCB尺寸设计总则可加工的PCB尺寸范围[90]尺寸范围如表11所示：图55：PCB外形示意图表11：PCB尺寸要求[91]PCB宽厚比要求Y/Z≤150。[92]单板长宽比要求X/Y≤2[93]板厚以下,Gerber各层的铜箔分布均匀，以防止板弯。小板拼版数量较多建议SMT使用治具。[94]如果单元板尺寸在传送边器件禁布区尺寸上不能满足上述要求时建议在相应的板边增加≥5mm宽的辅助边。图56：PCB辅助边设计要求一[95]除了结构件等特殊需要外，其器件本体不能超过PCB边缘，且须满足：·引脚焊盘边缘（或器件本体）距离传送边≥5mm的要求。((·当有器件（非回流焊接器件）在传送边一侧伸出PCB外时，辅助边的宽度要求：图57：PCB辅助边设计要求二((·当有器件（非回流焊接器件）在传送边一侧伸出PCB外，且器件需要沉到PCB内时，辅助边的宽度要求如下：图58：PCB辅助边设计要求三12基准点设计分类[96]根据基准点在PCB上的位置和作用分为：拼版基准点，单元基准点，局部基准点。图59：基准点分类基准点结构拼版基准点和单元基准点[97]外形/大小：直径为实心圆。阻焊开窗：圆心为基准点圆心，直径为圆形区域。保护铜环：中心为基准点圆心，对边距离为的八边形铜环。图60：单元Mark点结构局部基准点[98]大小/形状：直径为的实心圆。阻焊开窗：圆心为基准点圆心，直径为的圆形区域。保护铜环：不需要。图61：局部Mark结构基准点位置[99]一般原则：经过SMT设备加工的单板必须放置基准点；不经过SMT设备加工的PCB无需基准点。单面基准点数量≥3。SMD单面布局时，只需SMD元件面放置基准点。SMD双面布局时，基准点需双面放置；双面放置的基准点，出镜像拼版外，正反两面的基准点位置要求基本一致。图62：正反面基准点位置基本一致拼版的基准点[100]拼版需要放置拼版基准点，单元基准点。拼版基准点和单元基准点数量各为三个。在板边呈“L”形分布。尽量远离。拼版基准点的位置要求见图63：图63：辅助边上基准点的位置要求采用镜像对称拼版时，辅助边上的基准点需要满足翻转后重合的要求。单元板的基准点[101]基准点数量为3个，在板边呈“L”形分布，个基准点之间的距离尽量远。基准点中心距离板边必须大于，如不能保证四个边都满足，则至少保证传送边满足要求。局部基准点[102]引脚间距小于≤的翼形引脚封装器件和引脚间距≤的面阵列封装器件等需要放置局部基准点。局部基准点数量为2个，在以元件中心为原点时，要求两个基准点中心对称。图64：局部Mark点相对于器件中心点中心对称13表面处理热风整平工艺要求[103]该工艺是在PCB最终裸露金属表面覆盖的锡银铜合金。热风整平锡银铜合金镀层的厚度要求为1um至25um。使用范围[104]热风整平工艺对于控制镀层的厚度和焊盘图形较为困难，不推荐使用有细间距元件的PCB。原因是细间距元器件对焊盘平整度要求高；热风整平工艺的热冲击可能会导致PCB翘曲，厚度小于的超薄PCB不推荐使用该表面处理方式。化学镍金工艺要求[105]化学镍金系化镍浸金的简称，PCB铜金属面采用的非电解镍层镀层为，浸金（％的纯金）层的厚度为。使用范围[106]因能提供较为平整的表面，此工艺适用于细间距元件的PCB。有机可焊性保护膜[107]英文缩写为OSP，此工艺是指在裸露的PCB铜表面用特定的有机物进行表面的覆盖，目前唯一推荐的该有机保护层为Enthone'sEntekPlusCu-106A，其厚度要求为，因其能提供非常平整的PCB表面，尤其适合于细间距元件的PCB。14输出文件的工艺要求装配图要求[108]要求有板名、版本号、拼版方式说明、版本信息。钢网图要求[109]要求有板名、版本号说明。钻孔图内容要求[110]板名、版本号、板材、表面处理方式、板厚、层数、层间排布、孔径、孔的属性、尺寸及其公差，以及其它特殊要求说明。15附录“PCBA四种主流工艺方式”·单面贴装图65：单面贴装示意图((·单面混装图66：单面混装示意图((·双面贴装图67：双面贴装示意图((·常规波峰焊双面混装图68：常见波峰焊双面混装示意图”35