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...
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
,简要
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
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。
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