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DFM和DFT设计ash

DFM和DFT设计准则

（修改稿三）

ProvidebyDavidLv

UpdatebyDavidLv/Jiangzhenjie/Kerry

2011-7-25

DFM和DFT设计准则

1、范围

本标准规定了硬件电路工艺设计中应遵循的各项原则及对设计文件的要求，作为硬件电路工艺设计过程中应遵循的基本原则。

可以在设计阶段将对现场将会发生的各种不良模式进行预测，在设计阶段就采取必要的防止措施；把生产现场的管理要求，从不让一个不良品产生的理念提高到不让产生不良品的条件产生这样一个高度。

本标准适用于公司及所有客户的硬件设计。

2、规范性引用文件

IPC-A-600G印制板的验收条件

IPC-A-610D电子组件的可接受性

IPC-2221A印制板设计通用标准

IPC-2222刚性有机印制板设计标准

IPC-2223柔性有机印制板设计标准

SJ/T10670-1995表面组装工艺通用技术要求

IPC-SM-782A表面安装设计及连接焊盘图形标准

IPC-7095DesignandAssemblyProcessImplementationforBGAs

《印制电路板---设计、制造、装配与测试》曹学军/刘艳涛等译

《表面组装工艺技术》周德俭，吴兆华编/国防工业出版社

《表面组装技术（SMT）基础与可制造性设计（DFM）》顾霭云编

3、术语和定义

3.1DFM的定义

DFM（DesignForManufacture）：

可制造性设计，是一种专门为产品组装着想的设计。

DFM以不影响产品功能为条件，在设计过程中充分考虑组装、测试、检验和维修等各要素，从而达到降低整个产品的制造成本、简化工艺流程，减少治具成本等目的，保证设计出的产品能以高可靠性，低成本的方式制造出来，消除可能导致额外时间及成本的多余工艺，缩短产品开发周期，使之顺利投入生产的优点。

3.2DFT的定义

DFT（DesignForTest）：

可测试性设计，是指在满足电气性能的情况下最大程度的方便测试，提高设计的可靠性。

以不影响产品功能为条件，在设计过程中充分考虑测试、检验、和维修等各要素，从而达到减少整个产品的制造成本、简化工艺流程，减少维修成本，减少测试开发的时间等目的。

4、DFM设计准则

4.1元器件的选择

[1]优先选择满足ROHS标准的器件；

[2]优先选用静电敏感度低的元器件；

[3]优先选用湿敏等级≦3级的元器件；

[4]优先选用能耐受260°焊接温度，能承受3次以上（含3次）回流焊接的器件（含器件本体及引脚），同时不得使用纯银镀层的器件；

[5]应优先选用贴装元器件，元件的上表面应易于使用真空吸嘴吸取；

[6]元器件选择时应考虑到耐热性、热冲击、热应力等机械强度的极限程度；

[7]在同一个电路板上，电性能参数相同的元件一般不宜采用1种以上的外形封装。

在满足电路设计的前提下，应尽量减少元器件品种。

4.2元器件布局的设计准则

4.2.1SMT组装形式的可制造性设计应考虑准则

推荐使用SMT印制板组装形式见表1

表1SMT印制板组装形式

序号

组种形式

特性描述

单面全SMT

单面装有SMD及SMC元器件

双面全SMT

双面都装有SMD及SMC元器件

A面混装

B面贴简单SMT

A面既装SMD及SMC元器件，又装有THC元器件;

B面仅装有Chip类元件和小比重SMT元器件

4.2.2PCB板基准点设计准则

a、尺寸要求：

形状优选●形。

建议：

大小选用Ф1.0mm，要求有2.0mm的无阻焊区，（或3R范围的无阻焊区）；此范围的无阻焊区要求无焊盘和导线出现。

b、印制板的TOP\BOTTOM两面应各设置一组板级准标,每一组板级准标的数量为3个，应设计为对角不对称形式；且三个基准点点所构成的三角形的面积大于整板面积的40%以上。

C、位置：

中心距板边缘最小为5mm;建议分别位于板角位置。

d、拼版设计时，两mark点之间的距离须5mm以上。

e、器件引脚间距小于0.5mm的，必须设置局部MARK点，可对称设置。

针对COB工艺，必须设置如下图所示MARK点。

图1局部MARK点图2COBMARK点

f.COB工艺中mark点尺寸设计要求如下图3：

图3COBMARK点尺寸设计要求

4.2.3定位孔的设计准则

[1]为便于在生产、测试过程中的PCB的定位，应在PCB板的三个角上各设置一个定位孔，推荐PCB板的三个角上各设一个；且三个孔所构成的三角形的面积大于整板面积的40%以上。

[2]定位孔的公差应保持在±0.05mm。

[3]定位孔是非金属化孔，不得金属化；大小为Ф3.0mm，且Ф5mm范围内无走线和铜箔。

[4]中心孔位置距板边最小5mm。

4.2.4PCB工艺边的设计准则

[1]PCB单板应设计有工艺夹持边，工艺夹持边内不应有焊盘图形；为减少PCB焊接时的变形，一般将PCB长边方向作为传送边，传送边的两条边应留出5mm的宽度。

[2]非传送边预留2mm不允许布置元件。

[3]若因设计需要而不能满足工艺夹持边要求，可参照拼板设计要求，设计一个辅助工艺夹持边，组装完后切除。

4.2.5器件布局要求如下：

a）两面过回流焊的PCB布局：

BOTTOM面要求无大体积、大重量的表贴器件，第一次回流焊接器件重量限制为：

Cg/Pa≤30（g/in2）,其中Cg是元器件重量，Pa是总焊盘面积。

b）若有器件超重必须布在BOTTOM面，则应通过试验验证可行性。

c）贴片元件之间最小间距满足机器贴片之间器件距离要求：

异种器件：

≧0.13*h+0.3mm（h为周围近邻元件最大高度差）；主要针对R、C、L元件。

同种器件间距及异种器件具体间距按表

（2）要求

4.2.6热量分布均匀原则：

元件尽可能有规则地分布排列（特别是大芯片），以得到均匀的组装密度；大功率元件应排布均匀，周围不应布置热敏元件，要留有足够的距离；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，大质量的器件应考虑加装器件固定架或固定盘；装在印制板组件上的元件不允许在XY平面发生干涉重叠。

4.2.7元器件在PCB上的方向排列统一原则：

原则上应随元器件类型改变而变化，但同时SMD尽可能采取统一方向、统一极性排列、同一间距，这样有利于贴装、焊接、维修、测试时检查。

示例见图4。

图4元器件排列方向

4.2.8元器件之间的间距原则：

保证三个便于（便于组装，便于维修，便于测试）；考虑到元器件制造误差、贴装误差以及检测和返修的要求，相邻元器件焊盘之间间隔不能太近。

4.2.9两面SMT布局原则：

如果不能避免两面布局，建议BOTTOM面所布局器件重量足够小使适合一般的二次回流焊工艺，并注意两面器件均衡，避免一面过多过密；且BGA器件尽量布局在印制板的TOP面。

4.2.10波峰焊技术元器件布局要求

采用THT波峰焊技术时，元器件的布局除遵照以上原则外还要考虑以下要求：

[1]波峰焊不适合于QFP、PLCC、BGA和细间距SOP器件的焊接，也就是说在要波峰焊的PCB面尽量不要布置这类器件。

[2]屏蔽效应：

a、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；

b、一般将PCB长尺寸边作为传送边，布局时将小元件置于它相邻大元件的同一侧；

c、应尽量去除,即器件的管脚方向应垂直于PCB传送方向（如图5所示）。

图5波峰焊时器件布局

[3]大间距SOP器件的方向应平行锡流方向，并应尽量设置把不用引脚置于后过波峰的一边,也可增加一个消除短路的储存锡的偷锡焊盘。

[4]波峰焊接器件BOT面元件避让至少满足3mm以上，推荐5mm。

[5]波峰焊接器件BOT面元件高度不得超过180mil，超过则应布设在TOP面。

[6]波峰焊接工艺：

引脚伸出PCB长度0.75~2mm。

图6波峰焊引脚伸出长度要求

[7]考虑元件外形尺寸及其公差，通孔插装元器件之间的距离应大于本体的直径（长方体应大于其长或宽，视具体安装方向确定），避免出现下图中缺陷。

径向安装元器件具有同样要求。

图7通孔插装器件间距排布

[8]对于THT器件，PCB库的制作要求：

孔径尺寸（直径）=实际管脚直径+0.20∽0.30mm（8.0∽12.0mil）

外层常规焊盘尺寸=孔径尺寸（直径）+0.50mm（20.0mil）

注意：

关于THT器件的孔设计，可优先参考器件供应商推荐的设计尺寸进行设计。

4.2.11穿孔回流焊接工艺设计要求

穿孔回流焊接工艺是指在SMT生产过程中，兼容通孔元件（THT）的回流焊接工艺，即：

把引脚插入填满锡膏或已预置锡膏的插装孔中，连同表面贴装元件一同使用回流炉进行焊接。

此工艺适用范围：

大部分SMC/SMD元件，少量THT（5％）的产品。

具体工艺要求如下：

[1]对于温度的需求：

要求THT器件能经受回流焊炉的热冲击；

无铅焊接时要求元件体耐温260以上。

[2]对于高度的需求器件高度参考数值不超过20mm（由所用设备决定）；

[3]对于THT器件管脚的预成型：

要求焊接的管脚伸出板卡长度为0.5～1.0mm；

器件本体下焊接管脚需起凸台控制，高度为0.2～0.5mm，防止器件本体对锡膏压塌造成锡珠等不良现象。

[4]若采用穿孔回流焊接工艺，则要求孔径比实际来料管脚直径放大0.25mm，焊盘放大0.4mm。

若考虑兼容设计，推荐:

孔径放大0.25mm，焊盘放大0.5mm。

[5]物料必须放置在二次回流焊接面，单面板除外；

[6]焊接焊盘的外环与相邻器件间距为3mm以上；

[7]焊接管脚不可被大铜面完全包裹，必须采用热焊盘的设计方式；

[8]焊盘外围必须要有0.5mm宽的绿油环进行隔离。

4.2.12PCB板受力可靠性原则：

PCB板易扭曲变形，受力部位元件的布置应考虑PCB变形对元件可靠性的影响。

4.2.13标准密度设计标准参考

1）一般组装密度的焊盘设计

布局中应注意元器件的装焊和维修空间，相邻元器件不得相互接触。

较高的元器件和BGA器件周围应留有较大的装焊和维修空间，一般BGA器件最小2mm。

贴装元器件的最小间距（元器件之间、元器件与焊盘之间、焊盘与焊盘之间）应不小于1mm，建议1.5mm以上。

2）标准设计-钽电解电容设计见图8。

图8标准设计-钽电解电容间距

3）标准设计-连接器到SMT间距见图9。

图9标准设计-连接器到SMT间距

4）标准设计-振荡器间距见图10。

图10标准设计-振荡器间距

5）基于业界SMT目前设备加工能力和工艺水平，制定一些器件间距要求见表2。

表2SMT器件间距要求

Componenttype

spacing

Remark

padtopad（边缘）

bodytobody

chip

0805

≥24mil

-----------

不分排列方向,只按pad间距定义

0805

0603

≥20mil

-----------

0805

0402

≥18mil

-----------

0603

≥18mil

-----------

0603

0402

≥16mil

-----------

0402

≥16mil

0201

≥10mil

-----------

PLCC

chip

≥40mil

-----------

Chip包括

（0603,0402,0805，0201）

PLCC

-----------

≥80mil

ic泛指列出的所有种类

SOT

chip

≥26mil

-----------

Chip包括

（0603,0402,0805，0201）

SOT

≥40mill（焊盘临近）

≥40mil（body临近）

ic泛指列出的所有种类

SOP

chip

≥32mil（焊盘临近）

≥32mil（body临近）

Chip包括

（0603,0402,0805，0201）

SOP

≥40mill（焊盘临近）

≥40mil（body临近）

ic泛指列出的所有种类

QFP

chip

≥40mil

-----------

Chip包括

（0603,0402,0805，0201）

QFP

-----------

≥60mil

ic泛指列出的所有种类

QFN

chip

-----------

≥80mil

Chip

包括（0603,0402,0805，0201），必须添加测试点

QFN

-----------

≥80mil

ic泛指列出的所有种类，必须添加测试点

BGA

chip

-----------

≥80mil

周围2mm（80mil）为避让区

BGA

-----------

≥100mil

BGA

DIP电容

-----------

≥200mil

THT焊接件

手工焊接

componentside

-----------

chip≥26mil,ic≥80mil

solderside

chip≥80mil,ic≥100mil,via≥40mil

-----------

选择性波峰焊接

componentside

-----------

chip≥26mil,ic≥80mil

审核时根据整板placement状况和器件规格确定大致采用何种工艺,再确定审核标准

solderside

≥200mil

-----------

压接件

componentside

-----------

chip≥40mil,ic≥80mil

　周围5mm不能有高于压接件的器件

solderside

-----------

≥200mil

特殊压接件会有差异,审核时候会具体对待

4.3PCB板布线的设计准则

4.3.1线宽/线间距见表3

表3线宽/线间距

层

描述

基铜厚度（oz）

完成铜厚（OZ包括基铜+电镀铜）

标准

宽度/间距（mil）

可接受

宽度/间距（mil）

最小宽度/间距（mil）（量产能力差，不推荐）

外层

导线

宽度/间距

<=1/2

6/6

4/5

3.5/4

1.5

6/6

5/5

4/4.5

2.0（不推荐）

7/7

5.5/5.5

4.5/5.5

1.5

6/6

6/5.5

4.5/5

6/6

5/5.5

8/8

7/7

内层

导线

宽度/间距

<=1/2

4/4

3.5/3.5

6/6

5/5

4/4

8/8

7/7

6/6

说明：

如果要使用最小线宽/线间距，请先行与板厂及工艺沟通，部分板厂工艺调查数据如图11：

图11部分板厂工艺调查数据

4.3.2导体/导体的间距见表4

表4导体/导体的间距

层

特性1

特性2

标准（mil）

可接受（mil）

说明

相同

网络

不同

网络

相同

网络

不同

网络

外层

阻焊覆盖过孔

阻焊打开过孔

SMT焊盘

THT焊盘

线

金手指

阻焊打开过孔

SMT焊盘

THT焊盘

线

金手指

SM焊盘

SMT焊盘

THT焊盘

线

金手指

THT焊盘

线

金手指

内层

线、盘、铜箔

盘、铜箔

1/2oz

1oz

2oz

说明：

1、为防止PCB板弯曲变形要求叠层对称，铜箔均匀，必要时设计对称铜箔。

2、一般非金属化孔NPTH到铜箔、走线的避让距离最小：

10mil；金属安装孔到铜箔、走线的表层焊盘避让距离最小：

10mil；内层孔径避让距离最小：

10mil。

4.3.3电源铜箔到电源铜箔间距

一般30mil，最小15mil；铜箔到板边缘距离要求见表5：

表5铜箔到板边缘距离要求

层

特性1

特性2

标准（mil）

可接受（mil）

说明

外层

板边缘

阻焊覆盖过孔

阻焊打开过孔

SMT焊盘

THT焊盘

走线

其它铜箔

4.3.4印制板过孔的设计准则

1）除BGA下过孔的最小内孔径是8mil外；其它地方过孔内径尽量大于等于10mil。

要求整版面设计via孔孔径尺寸尽量少，需要塞孔处理的孔的孔径尺寸不超过3种，且各via孔孔径差值尽量控制在小于等于6mil之内。

2）防渗透原则：

过孔不能设置在贴装焊盘上。

接地散热盘、激光孔必须塞孔处理。

测试孔需从非测试面单面塞孔处理。

塞孔深度控制在50%+/-20%。

非测试孔需两面覆盖且塞孔处理，塞孔深度为100%。

3）避免在外形≤1206的片式元件和多芯电缆插头座及压接器件下设置过孔。

4）SMT器件0402或更小器件必须采取热隔离设计，THT器件的孔在所有层中应尽量采取热隔离设计。

5）钻孔板厚比小于1：

10。

6）要求无重孔、多孔等现象。

7）一般THT焊接器件的环宽大于10mil，一般过孔的环宽要求6mil或以上。

8）采用波峰焊接时应注意如下要求，参见图12。

图12波峰焊过孔设计

4.3.5印制板焊盘及与导线连接的设计准则

1）焊盘设计与所选择的元器件应匹配；

2）焊盘设计应遵循相关的标准执行,如参照IPC-SM-782标准；

3）内外层导线之间避免出现小于90度的情况。

4）导线的扇出原则：

导线从焊盘引出时尽量从中间引出（参照图13）：

图13导线的扇出原则

说明：

（1）对于CHIP器件的扇出优先顺序按照上图所示1（含盘中间扇出）、2（含盘斜角扇出）、3（非含盘中间扇出）顺序；但要求在满足优先性高的情况下不能采用优先性地的情况，即在满足1方式是不能采用2、3方式，满足2方式不能采用3方式。

（2）对于IC器件避免引脚之间走线，走线方式参见图13。

（3）避免如下4、5方式扇出走线，参见图14。

图14避免图中走线方式

5）热隔离原则

焊盘与其它大面积导电区相连应采用小于0.5mm细导线相连，进行热隔离处理（参见图15）。

图15热焊盘设计

4.3.6阻焊膜设计准则

a、导线必须被阻焊层覆盖，距离阻焊层边缘的距离不能小于3mil；

b、阻焊图形的尺寸要比焊盘的周边尺寸大2mil~10mil，防止阻焊剂污染焊盘。

4.3.7丝印字符设计准则

a、字符线宽大于等于6mil；距SMD焊盘的距离大于4mil；

b、印制板上的位号字符应清晰、准确，不得印在焊盘上，不得重叠；

c、丝网符号应包括，元器件位置号，极性器件的极性标志，且极性标志不能被器件本体覆盖；

d、印制板上的字符只能采取两种方向：

正向及左向，见图16；

图16两种字符方向

4.3.82Dlabelbox设计要求

此处所涉及之2Dlabelbox，皆针对SYN产品，其他产品仅供参考。

[1]FPC板卡不需要在板卡上预留2Dlabelbox位置，此标签采用人工直接贴在IC表面或FPC上即可；

[2]统一外形尺寸要求为：

9x9mm（主要针对9个字符）

[3]2D图形尺寸：

2.8x2.8mm，一个字符的尺寸要求为：

0.8x1.5mm

[4]PCB打印框内必须无图标，无字符，无洞孔，无焊盘，表面平滑的白色底框；

[5]要求离器件间距至少为5mm，如若器件高度过高则间距要求为10mm以上。

[6]不可布设在连接器引出连接区域，防止被覆盖；

[7]具体设计要求如下图17所示；

图172Dlabelbox设计要求

4.3.91Dlabelbox设计要求

此处所涉及之1Dlabelbox，皆针对SYN产品，其他产品仅供参考，参考图18。

[1]统一的外形尺寸：

长X宽=36mmX4mm

[2]打印框内必须无图标，无字符，无洞孔，无焊盘，表面平滑的白色底框

[3]打印框需要喷印在PCB/FPC的板框上，且位于长边板框的中央。

图181Dlabel设计位置

4.3.10PCB板中各种标识的设计要求

一般PCB板中应具有以下标识：

公司名称、公司标志标识（丝印层）、公司名称（简化版）（铜层）、PCB板的料号（铜层）、板卡名称（铜层）、设计日期（铜层）、防静电标签&过程流程标签&生产序列号、PCB板的叠层标识，如：

TOP，BOT（铜层）

4.3.11表面处理选择原则

可根据产品的需求，参照下表6供应商调查数据选择。

4.4.1金手指设计要求

[1]金手指镀层镍/金厚度:

NI：

2-6um，AU：

0.03-0.08um；特殊能力AU:

0.08-0.3um；

[2]金手指离拼板板边距离:

大于4mm；

[3]金手指到塞孔via盘（非测试点）的边沿间距:

0.2mm

[4]金手指到未塞孔via盘的边沿间距:

0.25mm

[5]金手指焊盘间间距:

0.1mm

4.4.2COB设计工艺要求

[1]COB镀镍厚度:

300~500u"

[2]COB镀金厚度:

2~3u"

[3]我司COB工艺制程支持的能力如下表7：

表7COB工艺制程支持的能力

[4]COB对PCB镀层厚度的要求如下表8所示：

表8COB工艺对PCB镀层厚度要求

[5]COB工艺对器件布局的要求如下图19所示：

图19COB工艺对器件布局的要求

4.4.3FPC互联工艺要求

FPC与FPC或PCB之间的连接主要分为ACF、Hotbar、Connectors三种。

图20Hotbar工艺

图21FPCDesignforHotbarandACF/Heatseal

具

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