1、,PCB布局及元件裝配的設(shè)計(jì)規(guī)范,Rev.01,制造部,黃 鋒,二OO六年 12月 27 日, 第一管理資源網(wǎng),Introduction (導(dǎo)言）,此文獻(xiàn)提供了關(guān)于可制造性設(shè)計(jì)（DFM-Design For Manufacturability）規(guī)范的總體要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)最有價(jià)值、品質(zhì)性能兼優(yōu)的可靠性產(chǎn)品是研發(fā)部門的職責(zé)，為了保證產(chǎn)品的可制造性，研發(fā)部門必須充分考慮到當(dāng)前的制造能力，在設(shè)計(jì)執(zhí)行階段應(yīng)經(jīng)常集會(huì)回顧當(dāng)前的設(shè)計(jì)及制造問題以提高制造能力，請(qǐng)研發(fā)人員嚴(yán)格按照本文所制定的規(guī)范履行職責(zé)，有任何改變必須經(jīng)SMT部門NPE（New program engineer)同意。,Dimensions （

2、尺寸）,全文所使用的度量單位：mm,Scope （范圍）,此標(biāo)準(zhǔn)定義了PCB及裝配最基本的設(shè)計(jì)要求，如下幾點(diǎn): PCB Layout 及元件裝配 線路設(shè)計(jì) 異形元件 Layout PCB 外形尺寸 多層 PCB,Applicability（應(yīng)用）,此文提到的所有標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于HYT所有產(chǎn)品中（除非另有說明）, 第一管理資源網(wǎng),1. PCB Layout 及元件裝配,1.1 通?？紤]因素(Layout和元件) 因?yàn)楸砻尜N裝的焊接點(diǎn)大多都比較小，并且在元器件與PCB之間要提供完整的機(jī)械連接點(diǎn)，由此在制造過程中保持連接點(diǎn)的可靠性就顯得非常重要。通常在產(chǎn)品制造、搬運(yùn)、處理當(dāng)中大PCB貼大元器件要比小PCB

3、貼小元器件更冒險(xiǎn)，因此越密集分布的 PCB板對(duì)其厚度及硬度有更高的要求以避免在加工、測(cè)試及搬運(yùn)過程中受彎曲而損壞焊接點(diǎn)或元器件本體。因此在設(shè)計(jì)過程要充分考慮到PCB的材質(zhì)、尺寸、厚度及元件的類型是否能滿足在加工、測(cè)試及搬運(yùn)過程中所承受的機(jī)械強(qiáng)度。,1.1.1 在對(duì)PCB布局時(shí)應(yīng)考慮按元件的長(zhǎng)與PCB垂直的方向放置,尤其避免將元器件布在不牢固、高應(yīng)力的部分以免元器件在焊接、分板、振動(dòng)時(shí)出現(xiàn)破裂。具體見以下圖示：, 第一管理資源網(wǎng),1.1.2 元件熱膨脹性不匹配 表面貼片元件特別是無鉛元器件在焊接過程中最主要的因素是熱膨脹的沖擊，元器件的焊端與元件本體如果在高溫焊接及大電流流過時(shí)熱膨脹不匹配將導(dǎo)致

4、元件本體與焊端破裂?？偟膩碚f，大的元器件比小的元器件更易受熱膨冷縮的影響，一般在焊接加工工藝中只允許電容尺寸等于1812。,1.2 元件裝配,1.2.1 元件貼片 相似的元器件應(yīng)按同一方向整齊地排列在的PCB板上以方便SMT貼片、檢查、焊接. 建議所有有方向的元器件本體上的方向標(biāo)示在PCB板的排列是一致的, 見如下圖：,1.2 元件裝配, 第一管理資源網(wǎng),1.2.2 SMT元件手焊、補(bǔ)焊要求： 由于大多SMT元器件在手工焊接過程中極易受熱沖擊的影響而損壞，因此不允許對(duì)SMD料進(jìn)行手工焊接，在生產(chǎn)當(dāng)中出現(xiàn)的不良應(yīng)盡量在低溫下焊接。,1.2.3 SMT元器件不應(yīng)放置在有DIP（Double in-

5、line package雙列直接式組裝）、通孔元件的下面（目前公司無波烽焊接工藝，以手工替代，這一條可不執(zhí)行）。,1.2.4 SMT料應(yīng)遠(yuǎn)離PCB定位邊緣 5mm,1.2.5 SMT加工必須與焊接工藝相匹配，如回流焊接只適用于PCBA的回流焊接，波烽焊接也只適用于PCBA的波烽焊接。,1.3 波烽焊接（略）, 第一管理資源網(wǎng),1.4 回流焊接,1.4.1 回流條件： 為確保元件在回流焊接前后性能的一致性，要求元器件的參數(shù)要求必須達(dá)到 HYT 的回流要求。 回流焊溫度曲線： 斜率(Ramp rate）：4C/Sec 峰值溫度（peak temp.): 235 C (lead product) 2

6、70 C (lead-free product) 液化時(shí)間（Time above liquidus ): 應(yīng)能承受120Sec,1.4.2 元件間隔： PP Pad to Pad BB Body to Body BP Body to Pad,Chip料, 第一管理資源網(wǎng), 第一管理資源網(wǎng),1.4.3 線路布局 1.4.3.1 使用絕緣及不可焊接材料覆蓋在裸露、無需焊接的銅箔及線路上以防止在回流焊接時(shí)焊錫流到裸露的銅箔及線路上而造成焊盤無錫、少錫或虛焊等。,1.4.3.2 Pad位的對(duì)稱性 避免焊盤與大的銅箔相接或用隔熱材料將焊盤與大銅箔連接部分小化以免在回流焊接時(shí)由于散熱太快而導(dǎo)致冷焊的出現(xiàn)。

7、, 第一管理資源網(wǎng),對(duì)于單個(gè)形狀的元件，其焊盤的設(shè)計(jì)應(yīng)成對(duì)稱，以免在回流焊接時(shí)出現(xiàn)立碑的現(xiàn)象。,1.4.3.3 通孔的位置設(shè)計(jì)方針 通孔應(yīng)遠(yuǎn)離元件的焊盤以免在回流焊接時(shí)焊料通過通孔流出焊盤而造成無錫、少錫等現(xiàn)象。通孔與焊盤的最小距離為 0.63mm, 第一管理資源網(wǎng),通孔僅僅在大的元器件上的焊盤上才可以使用,例如像 DPAK 由于基準(zhǔn)點(diǎn)與SMT元器件焊盤在同一加工過程中進(jìn)行,因此其相對(duì)位置比定位孔與焊盤的相對(duì)位置更穩(wěn)定準(zhǔn)確; 在SMT加工過程中, 通過SMT貼片機(jī)的照相系統(tǒng)對(duì)PCB基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)的讀取,以及通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)坐標(biāo)偏差的計(jì)算準(zhǔn)確定位PCB的位置,因此,元件貼片精度得到很大的提高., 第

8、一管理資源網(wǎng),1.5.1.2 基準(zhǔn)點(diǎn)的類型 這里有兩種類型,一種是“PCB基準(zhǔn)點(diǎn)”,另外一種根椐不同元器件的需要而設(shè)的“元件基準(zhǔn)點(diǎn)” 1) PCB基準(zhǔn)點(diǎn),對(duì)于單板的Layout,建議使用三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)來作為角度、線性及非線性失真的補(bǔ)償，如果PCB板的元件間距或腳間距有小于50mil pitch的就必須要使用三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)； 三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)位于PCB板上的三個(gè)角落位置; 在PCB長(zhǎng)度及對(duì)角線的范圍之內(nèi)，三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的距離應(yīng)盡量最大., 第一管理資源網(wǎng),基準(zhǔn)點(diǎn)一定不要放置在如上圖所示的受限制的區(qū)域，必須放置在距離PCB邊緣的4mm以上的位置； 如上圖如示，每塊板的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)是進(jìn)行角度及線性補(bǔ)償?shù)淖畹鸵螅?兩個(gè)

9、基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)確立在PCB對(duì)角線的位置上，在生產(chǎn)過程中基準(zhǔn)點(diǎn)通常作為參考點(diǎn)來檢測(cè)板的存在及校正板與板之間的細(xì)微的偏差; SMT元件應(yīng)盡量放置在基準(zhǔn)點(diǎn)的范圍內(nèi)., 第一管理資源網(wǎng),對(duì)于PCB拼板的Layout，最好用三個(gè)（如果元件Pitch小于50mil必須采用三個(gè)）或兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)以補(bǔ)償PCB拼板的偏差；,在回流焊接加工過程中，PCB基準(zhǔn)點(diǎn)必須包涵到PCB拼板的Gerber file中； 對(duì)于一些高密度分布的PCB板中如果沒有多余的空間放置基準(zhǔn)點(diǎn)，可以考慮將基準(zhǔn)點(diǎn)放置在拼板之間的連接材料上，但為了考慮基準(zhǔn)點(diǎn)與PCB元件分布的精度，必須將基準(zhǔn)點(diǎn)與PCB元件分布一起設(shè)計(jì)在Gerber file中；, 第一管

10、理資源網(wǎng),2) 個(gè)別元件的基準(zhǔn)點(diǎn) 對(duì)于那些元件腳Pitch比較纖細(xì)（小于25mil），如QFP、BGA元器件，建議使用兩個(gè)元件基準(zhǔn)點(diǎn)分別放置在元件的對(duì)角線的兩個(gè)位置，以此作為此類元件的參考點(diǎn)并為元件在SMT加工過程中修正其偏差。,1.5.2 基準(zhǔn)校正點(diǎn)的結(jié)構(gòu),a. 根據(jù)不同的銅墊厚度而選用不同的基準(zhǔn)點(diǎn)的尺寸（A）以及基準(zhǔn)點(diǎn)與絕緣材料之間的相距尺寸（B）也將選用不同的尺寸，如下圖：,b. 不應(yīng)選擇絕緣材料、孔作為基準(zhǔn)點(diǎn)，或在基準(zhǔn)點(diǎn)周圍設(shè)置一個(gè)與基準(zhǔn)點(diǎn)尺寸相近的圖案，此圖案還包括多層板中的里層圖案。, 第一管理資源網(wǎng),2. 設(shè)備的局限性對(duì)物料規(guī)格及元器件包裝的影響,2.1 P.C.B厚度 在波烽焊

11、接加工過程中，那么PCB的厚度標(biāo)準(zhǔn)要求為：1.6mm，最薄不能低于1.0mm，不然PCB在過波峰焊接時(shí)易彎曲變形而導(dǎo)致PCB上的元器件損壞及焊接點(diǎn)破裂，影響產(chǎn)品的可靠性. 在回流焊接加工過程中，薄的PCB可以被使用倘若在PCB兩邊增加均衡性銅箔及通過拼板適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)而減少PCB的彎曲可能性。,2.2 表面貼片元件 1. SMT現(xiàn)有的貼片機(jī)所能處理的表面貼片元件包裝有8mm、 12mm、 16mm、 24mm、 32mm及 44mm的卷裝料 及支裝料，散裝物料在SMT加工過程中是不允許采用的。 2. SOIC的標(biāo)準(zhǔn)包裝應(yīng)優(yōu)先選擇卷裝形式，減小支裝包裝方式從而減少對(duì)機(jī)器貼片效率的影響。 3. 包裝那

12、些異形元器件或非SMD元器件作為SMT貼片元件時(shí)（像屏蔽罩之類）應(yīng)采用膠材質(zhì) 的拖盤或其它方式進(jìn)行包裝以避免在運(yùn)輸及加工過程中使元器件變形而影響其共面性。 4. 可貼裝的元件高度不能大于15mm, 第一管理資源網(wǎng),3. 線路設(shè)計(jì)規(guī)范,3.1 加強(qiáng)焊端的獨(dú)立性, 減弱焊端之間的影響, 如下圖,3.2 如果焊端位于較大的銅箔上, 那么必須修整較大的可焊區(qū)焊端面積以避免出現(xiàn)短路等不良.如下圖, 第一管理資源網(wǎng),3.3 為了達(dá)到較好的機(jī)械強(qiáng)度尤其是對(duì)于OZ銅的及有手工焊接要求的，經(jīng)常加大銅箔的面積，如下圖：,3. 通孔不允許位于底部為金屬物質(zhì)的元器件下面，除非他們之間有絕緣體隔開，并且此絕緣體能承受焊

13、接時(shí)的高溫沖擊而不被損壞；,3. 銅路與焊端連接的頸部位置應(yīng)加寬以避免在焊接的過程中出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象；, 第一管理資源網(wǎng),3. 焊盤不允許位于與大銅箔的附近，他們之間最小間隔應(yīng)不小于mm；,3. 線路寬度及線路之間的間隔定義（對(duì)于oz或2oz銅的）；, 第一管理資源網(wǎng),3. 線路轉(zhuǎn)角定義, 第一管理資源網(wǎng),4. PCB 外形尺寸,這個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)范為SMT加工制造（單面或雙面板PCB）定義了其的外形尺寸要求：,4.1 外形尺寸,1、所有的PCB的外形輪廓必須是直的，這樣可以減少PCB在SMT加工過程中上板、出板及中途傳輸過程中的出錯(cuò)率，從而縮短PCB的傳輸時(shí)間、增強(qiáng)PCB的固定及提高SMT加工品質(zhì)。,

14、SMT不能接受, 第一管理資源網(wǎng),SMT能接受的,通過在空余的地方增加如下圖所示的Dummy PCB以增強(qiáng)PCB的固定及提高SMT加工品質(zhì)。, 第一管理資源網(wǎng),. 2、PCB最大的外形尺寸,SMT設(shè)備的最大允許外形尺寸：,SMT生產(chǎn)線的最大允許外形尺寸：,考慮到SMT生產(chǎn)的通用性，建議Layout PCB板時(shí)長(zhǎng)*寬不大于330mm*250mm，最小尺寸不小于50mm*50mm 。, 第一管理資源網(wǎng),4. 3、PCB定位孔及受限區(qū)域,PCB板上的Tooling holes： Tooling holes是PCB上的兩個(gè)定位孔，用于貼片機(jī)較好的固定PCB以方便機(jī)器精確的貼片。,單面PCB的Tooli

15、ng holes基本規(guī)范：,1） Tooling holes應(yīng)位于PCB最長(zhǎng)的一邊以減少角度差； 2） Tooling holes圓孔的直徑應(yīng)為：4mm+0.1/-0.； 3） Tooling holes拉長(zhǎng)孔的尺寸為：寬為4mm+0.1/-0,長(zhǎng)為5mm； 4） 對(duì)于拼板的PCB，每塊小板的數(shù)據(jù)必須統(tǒng)一以位于左下角的Tooling holes圓孔為基準(zhǔn)； 5） 兩個(gè)Tooling holes在PCB上之間的距離應(yīng)PCB長(zhǎng)度的允許下最大分離；, 第一管理資源網(wǎng),雙面PCB的Tooling holes基本規(guī)范：,1） Tooling holes應(yīng)位于PCB最長(zhǎng)的一邊以減少角度差； 2） Tool

16、ing holes圓孔的直徑應(yīng)為：4mm+0.1/-0.； 3） 對(duì)于拼板的PCB，每塊小板的數(shù)據(jù)必須統(tǒng)一以位于左下角的Tooling holes圓孔為基準(zhǔn)，并兩面對(duì)稱； 4） 兩個(gè)Tooling holes在PCB上之間的距離應(yīng)PCB長(zhǎng)度的允許下最大分離；, 第一管理資源網(wǎng),PCB板上元件貼片的受限區(qū)域(單面PCB )：,單面PCB, 第一管理資源網(wǎng),雙面PCB,PCB板上元件貼片的受限區(qū)域(雙面PCB )：, 第一管理資源網(wǎng),4. 4 元器件、焊盤、線路在Layout時(shí)所考慮的受限區(qū)域定義,所有的元器件、焊盤及線路在Layout PCB時(shí)與PCB的邊緣都有一個(gè)最小的間隔，為了避免在分板及搬

17、運(yùn)過程中損壞。,A、焊盤及線路與邊的最小間隔： 1）與V-CUT之間的最小間隔：0.5mm 2) 與沖孔之間的最小間隔：0.3mm 3) 與內(nèi)部線路之間的間隔：0.25mm 4) 與郵票孔邊之間的最小間隔：1.27mm,B、元器件與邊的最小間隔： 1）與V-CUT之間的最小間隔：1.27mm 如果是通孔元器件則是： 2.0mm 2) 與沖孔之間的最小間隔：0.3mm 3) 與內(nèi)部線路之間的間隔：0.5mm 4) 尺寸為1820的元器件及更大的元器件與PCB邊緣之間的最小間隔應(yīng)為：mm, 第一管理資源網(wǎng),4. 拼板及分板,總的來說有三種拼板方式，即單面拼板、家族式拼板（family panel

18、) 、雙面拼板（陰陽拼板）。 .5.1單面拼板總的要求： A. 單面拼板應(yīng)按同一方向排列，這樣有利于減少做程式的步驟及便用機(jī)器固定， B. 如果小板中有超出小板邊緣的元器件，那么與之相鄰的小板必須要考慮避位，如下圖：, 第一管理資源網(wǎng),如果小板沒有辦法避位，也可以通過在小板之間增加一個(gè)dummy條的方式來避位，見如下圖：,. 使用額外的Dummy條去加固拼板的兩個(gè)長(zhǎng)邊，以方便在貼片過程中的傳輸及分板的方便性。, 第一管理資源網(wǎng),.5.家族式拼板（family panel ) ： 家族式拼板：也就是將一個(gè)產(chǎn)品的所有板都排在一板板上，如圖。,家族式拼板的優(yōu)勢(shì)：,1） 減少了板的數(shù)量，有利于采購(gòu)； 2） 減了存貨； 3） 減少了ooling成本為制造及裝配； 4） 制造周期縮短，也縮短的品質(zhì)反饋周期；,家族式拼板的劣勢(shì)：,1） 相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)拼板，家族式拼板在原材料的充分利用方面較差，產(chǎn)生了較多的ummy board； 2） 家族式拼板僅限于有相同的材料及制造過程的板； 3） 增加了加工工藝及測(cè)試工藝難度； 4) 元器件種類的增多而導(dǎo)致機(jī)器送料站位的不夠。, 第一管理資源網(wǎng),.5.雙面拼板 （陰陽板）： 陰陽板：將面的元器件分布在同一面板上。,陰陽板的優(yōu)勢(shì)：,1） 減少了板的數(shù)量，有利于采購(gòu)； 2） 減了存貨； 3） 減少