PCB工艺设计规范.docx
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PCB工艺设计规范
PCB工艺设计规范
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2013.05.03
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广州冠今电子科技有限公司
佛山冠今光电科技有限公司
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1.0目的
本规范用于冠今PCB排版设计时的工艺性要求，使生产出的PCB板能符合一定的生产工艺要求，更好的保证生产质量和生产效率。
2.0适用范围
该规范主要描述在生产过程中出现的PCB设计问题及相应改善方法；本规范描述的规范要求与PCB设计规范并不矛盾。
在PCB的设计中，在遵循了设计规则的情况下，遵循本规范能提高生产的适应性，减少生产成本，提高生产效率，降低质量问题。
3.0职责和权限
研发部负责PCB设计工作，生产制造部负责PCB评价、评审工作。
研发部设计提供的PCB由生产制造部组织相关专业人员进行评审并反馈研发部设计进行修改。
原则上所有PCB文件在提供给厂家生产样品之前必须经过工艺人员评审。
4.0定义和缩略语
无
5.0规范内容
5.1热设计
1、高热器件应考虑放于出风口或利于对流的位置，PCB在布局中考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。
2、较高的组件应考虑放于出风口，且不阻挡风路。
3、散热器的放置应考虑利于对流。
4、温度敏感器件应考虑远离热源。
对于自身温升高于30℃的热源，一般要求如下：
a．在风冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要求≥2.5mm；
b．自然冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要求≥4.0mm。
注：
若因为空间的原因不能达到要求的距离，则应通过温度测试保证温度敏感器件的温升在降额范围内。
5、为避免焊盘拉裂等问题，组件的焊盘尽量不采用隔热带与焊盘相连的方式（如图1所示）。
特殊情况下需要使用“米”字或“十”字形连接时，生产中应密切注意焊盘损坏或拉裂的问题。
焊盘两端走线均匀或热容量相当盘与铜箔间以“米”字或“十”字形连接
图1
6、过回流焊的0805以及0805以下封装的片式组件两端焊盘的散热对称性。
为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象，过回流焊的0805以及0805以下封装的片式组件的两端焊盘应保证散热对称性，焊盘与印制导线的连接部宽度不应大于0.3mm（对于不对称焊盘）如图1所示。
7、高热器件的安装方式是否考虑带散热器。
确定高热器件的安装方式易于操作和焊接，原则上当元器件的发热密度超过0.4W/cm³时，单靠元器件的引线腿及元器件本身不足充分散热，应采用散热网、汇流条等措施来提高过电流能力，汇流条的支脚应采用多点连接，尽可能采用铆接后过波峰焊或直接过波峰焊接，以利于装配、焊接；对于较长的汇流条的使用，应考虑过波峰时受热汇流条与PCB热膨胀系数不匹配造成的PCB变形。
为了保证搪锡易于操作，锡道宽度应小于2.0mm，锡道边缘间距大于1.5mm。
8、对于部分封装较小，而又必须有足够散热面积的元器件，应在元器件的上边缘增加绿油阻焊条，防止元器件歪斜。
5.2元器件布局设计
1、均匀分布：
PCB上元器件分布尽可能的均匀，大体积和大质量的元器件在回流焊接时的热容量比较大，布局上过于集中容易造成局部温度过低而导致假焊。
2、维修空间：
大型元器件的四周要保留一定的维修空间（留出SMD返修设备热头能够进行操作的尺寸为：
3mm）。
3、散热空间：
（1）功率元器件应均匀的放置在PCB的边缘或通风位置上。
（2）电解电容不可触及发热组件（如：
大功率电阻、热敏电阻、变压器、散热器等），布局时尽量将电解电容远离以上器件，要求最小间隔为10mm，以免把电解电容的电解液烤干，影响其使用寿命。
（3）其它元器件与散热器的间隔距离最小为2.0mm。
4、PCB板设计和布局时尽量减少印制板的开槽和开孔，以免影响印制板的强度。
5、贵重元器件：
贵重的元器件不要放置在PCB的角、边缘、安装孔、开槽、拼板的切割口和拐角处，以上这些位置是印制板的高受力区，容易造成焊点和元器件的开裂或裂纹。
6、较重的元器件（如：
变压器等）不要远离定位孔或紧固孔，以免影响印制板的强度。
布局时，应该选择将较重的器件放置在PCB的下方（也是最后进入波峰焊的一方）。
7、变压器和继电器等会辐射能量的元器件要远离放大器、单片机、晶振、复位电路等容易受干扰的元器件和电路，以免影响到工作时的可靠性。
8、定位孔敷铜面周围2mm内不可有走线（除非是接地用），以免安装过程走线被螺丝或者外壳摩擦损坏，组件面周围3mm内不能有卧式元器件，5mm内不能有电解电容、继电器等较高的器件，以防止装配过程被气批（或者电批）损坏。
9、在排列元器件的方向时应尽量做到：
（1）所有无源元器件要相互平行。
（2）所有SOIC要垂直于无源元器件的较长轴。
（3）无源元器件的长轴要垂直于板沿着波峰焊传送带的运动方向。
（4）当采用波峰焊接SOIC等多脚元器件时，应予锡流方向的最后两个（每边各1个）焊脚处设置窃锡焊盘，防止连锡。
（5）立式的直插元器件（如：
继电器、变压器等）的长轴要平行于板沿着波峰焊传送带的运动方向。
（6）贴装元器件方向的考虑：
类型相似的元器件应以相同的方向放置在印制线路板上，使得元器件的贴装、焊接、检查更容易。
还有，相似的元器件类型应该尽可能的排列在一起，芯片都放置在一个清晰界定的矩阵内，所有元器件的第一脚在同一个方向。
这是在逻辑设计上实施的一个很好的设计方法，在逻辑设计中有许多在每个封装上有不同逻辑功能的相似的元器件类型。
在另一个方面，模拟设计经常要求大量的各种各样的元器件类型，使得将类似的元器件集中组合在一起很困难。
不管是否设计逻辑的、或者模拟的，都推荐所有的元器件方向为第一脚的方向相同。
如图2所示：
图2
11、封装的IC在排版时，角度定义需以排版方向的左下角定义为0°的方式进行排版，具体如下图所示：
0°90°180°270°
12、陶瓷电容布局时尽量靠近传送边或受应力较小区域，其轴向尽量与进板方向平行（如图3所示），尽量不使用1825以上尺寸的陶瓷电容。
（参考意见）
进板方向
减少应力，防止组件崩裂受应力较大，容易使组件崩裂
图3
13、经常插拔元器件或板边连接器周围3mm范围内尽量不布置SMD，以防止连接器插拔时产生的应力损坏器件。
如图4所示：
连接器周围3mm范围内尽量不布置SMD
图4
14、过波峰焊的表面贴器件的standoff符合规范要求。
过波峰焊的表面贴器件的standoff应小于0.15mm，否则不能布在反面过波峰焊；若器件的standoff在0.15mm与0.2mm之间，可在器件本体底下布铜箔以减少器件本体底部与PCB表面的距离。
需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊盘库。
15、回流焊接时贴片组件距PCB边缘的最小距离要求为≥4mm。
16、过波峰焊的插件组件焊盘间距应大于1.0mm。
为保证过波峰焊时不连锡，过波峰焊的插件组件焊盘边缘间距应大于1.0mm（包括组件本身引脚的焊盘边缘间距）。
优选插件组件引脚间距（pitch）≧2.0mm。
在元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5的要求：
17、插件组件每排引脚较多时，以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件；相邻焊盘边缘间距为0.6mm--1.0mm时，推荐采用椭圆形焊盘或加拖锡焊盘（如图5所示）。
将线路铜箔开放为裸铜作为拖锡焊盘
图5
18、贴片组件之间的最小间距满足要求。
机器贴片之间器件距离要求（如图6所示）：
同种器件：
≧0.3mm，异种器件：
≧0.13*h+0.3mm（h为周围近邻组件最大高度差），只能手工贴片的组件之间距离要求：
≧1.5mm。
X
Y
吸嘴
h
PCB
同种器件异种器件
图6
19、元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边≥5mm。
为了保证制成板过波峰焊或回流焊时传送轨道的卡爪不碰到组件，元器件的外侧距板边距离应≥5mm，若达不到要求，则PCB应加工艺边，元器件与V—CUT的距离≧1mm。
如图7所示。
X
XX
X
X≧5mm元器件禁布区
图7
20、反面的SMT组件应该尽可能集中放置，不能过于分散。
在设计中应该充分考虑将必须靠近通孔元器件引脚的SMT组件放置在A面，将非必须放置靠近引脚的放置在B面。
如：
晶振、IC电源滤波电容等。
21、在满足产品要求的情况下，为了减少工艺边造成的成本增加，尽量将插座等放置在距离印制板边沿4mm的距离之外，将线路放置在距离边沿4mm之内。
22、为满足2.5mm跨距机插要求，电解电容器与周边元器件的距离必须符合以下要求：
正负极方向≥6mm；非正负极方向≥4mm。
如图所示：
图8
23、为保证产品的质量以及提升产品的生产效率，在设计研发和排版时尽量考虑元器件可以实现多机插和多贴片工序流程，可降低加工成本。
5.3对于采用通孔回流焊器件布局的要求
1、对于非传送边尺寸大于300mm的PCB，较重的器件尽量不要布置在PCB的中间，以减轻由于插装器件的重量在焊接过程对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。
2、尺寸较长的器件（如内存条插座等）长度方向推荐与传送方向一致，如图9所示：
图9
3、通孔回流焊元器件焊盘边缘与pitch≦0.65mm的QFP、SOP、连接器及所有的BGA的丝印之间的距离应大于10mm，与其它SMT元器件间距离应大于5mm。
4、通孔回流焊元器件间的距离应大于10mm，有夹具扶持的插针焊接不做要求。
5、通孔回流焊器件焊盘边缘与传送边的距离应大于10mm，与非传送边距离应大于5mm。
6、为避免插座过回流焊后出现焊接不良，卧式插座封装排版需按照下图（左）方式排版，确保进行通孔回流焊后插座焊接饱满，如图下图（右）所示。
7、通孔回流焊元器件禁布区要求
（1）通孔回流焊器件焊盘周围要留出足够的空间进行焊膏涂布，具体禁布区要求为：
对于欧式连接器靠板内的方向10.5mm内不能有器件，在禁布区之内不能有器件和过孔。
（2）放置在禁布区内的过孔要做阻焊塞孔处理。
8、元器件布局要整体考虑单板装配干涉。
元器件在布局设计时，要考虑单板与单板、单板与结构件的装配干涉问题，尤其是高位器件、立体装配的单板等。
9、元器件和外壳的距离要求。
元器件布局时要考虑尽量不要太靠近外壳，以避免将PCB安装到机壳时损坏元器件。
特别注意安装在PCB边缘的，在冲击和振动时会产生轻微移动或没有坚固的外形的器件：
如立装电阻、无底座电感变压器等，若无法满足上述要求，就要采取另外的固定措施来满足安规和振动要求。
10、设计和布局PCB时，应尽量优先考虑元器件过波峰焊接。
选择元器件时尽量少选不能过波峰焊接的元器件，另外放在回流焊接面的元器件应尽量少，以减少焊接难度。
11、裸跳线不能贴板和跨越板上的导线或铜皮，以避免和板上的铜皮短路，绿油不能作为有效的绝缘。
12、布局时应考虑所有元器件在焊接后易于检查和维护。
13、电缆的焊接端应尽量靠近PCB的边缘布置以便插装和焊接，否则PCB上别的器件会阻碍电缆的插装焊接或被电缆碰歪。
14、多个引脚在同一直线上的元器件，如连接器、DIP封装器件、T220封装器件，布局时应使其轴线和波峰焊方向平行，如图10所示。
图10
15、较轻的元器件如二级管和1/4W的电阻器等，布局时应使其轴线和波峰焊方向垂直。
这样能防止过波峰焊时因一端先焊接凝固而使器件产生浮高现象，如图11所示。
图11
5.4焊盘设计
1、焊盘设计应该按照IPC-SM-782A、IPC-2221、IPC-7351以及其最新版本有关焊盘设计规范要求进行设计，根据焊盘库合理选择或按照组件规格以及相关规定设计焊盘。
2、波峰面上的SMT元器件，其较大组件的焊盘（如三极管﹑插座等）要适当加大，如SOT23之焊盘可加长0.8-1mm，这样可以避免因组件的“阴影效应”而产生的空焊；焊盘大小要根据元器件的尺寸确定，焊盘的宽度等于或略大于元器件引脚的宽度，焊接效果最好。
3、对于通孔来说，为了保证焊接效果最佳，引脚与孔径的缝隙应在0.15mm～0.50mm之间。
引脚直径较大的取较大的值。
4、原则上通孔组件焊盘直径不小于1.4mm，直径较大的组件引脚，其焊盘相应适当增大。
组件焊盘的直径应为组件孔直径的2.0～3.0倍。
（参考表1）表1：
器件引脚直径（D）
PCB焊盘孔径/插针通孔回流焊焊盘孔径
D≦1.0mm
D+0.3mm/+0.15mm
1.0mmD+0.4mm/0.2mm
D>2.0mm
D+0.5mm/0.2mm
5、在两个互相连接的SMD组件之间，要避免采用单个的大焊盘，因为大焊盘上的焊锡将把两元器件拉向中
间，正确的做法是把两元器件的焊盘分开，在两个焊盘中间用较细的导线连接，如果要求导线通过较大的电流可并联几根导线，导线上覆盖绿油。
6、SMT组件的焊盘上或焊盘边缘0.127mm内不能有通孔（散热焊盘、接地焊盘除外），否则在回流焊过程中，焊盘上的焊锡熔化后会沿着通孔流走而产生虚焊、少锡的问题，还可能流到板的另一面造成短路。
如的确无法避免，须用阻焊油将焊料流失通道阻断。
7、轴向器件和跳线的引脚间距（即焊盘间距）的种类应尽量减少，以减少器件成型的调整次数，提高插件
效率。
封装太高，影响焊锡流动
引起空焊
增加焊盘长度，通过焊盘引力给引脚上锡
附：
阴影效应
图12
图12
8、波峰焊的贴片IC各脚焊盘之间要加阻焊漆，并在最后一脚要设计拖锡焊盘（如图13所示）。
需要过锡炉后才焊的组件，焊盘要开走锡位，方向与过锡方向相反，宽度视孔的大小为0.5～1.0mm，以防止过波峰后堵孔（如图14所示）。
拖锡焊盘
图13
增大铜皮
焊盘太近
容易引起连锡
解决连锡
增大铜皮
图14
9、防止过波峰时焊锡从通孔上溢到PCB的A面，导致零件对地短路或零件脚之间短路，设计多层板时要注意，金属外壳的组件，插件时外壳与印制板接触的，顶层的焊盘不可开，一定要用绿油或丝印油盖住，如：
两只脚的晶体振荡器、3只脚的LED指示灯，如图15所示。
绿油覆盖
图15
图16
10、重量较大的元器件（如变压器、继电器等）焊盘要增加一些突出部分，以增大焊盘的附着力，如图16所示。
11、透气通孔:
对于QFP封装的IC，在其底部的PCB板上增加一个直径为2～3mm的圆透气孔可以避免SMT贴片过程的偏位。
12、多脚的直插组件（如排线、排插、薄膜插座、LCD、LED、VFD等）焊盘，在最后进入波峰机的一端增加拖锡焊盘（如图17所示），以避免过波峰焊时连锡。
组件引脚中心距离为≥2mm的，其焊盘边沿之间最小为0.6mm，最佳为0.8mm。
引脚之间间距为2.5mm时其焊盘边沿最小为1.0mm，最佳为1.2mm。
最佳焊盘采用菱形或圆形孔，采用增加阻焊方式。
图16图17图18
13、印制板上若有大面积的铜箔走线，应将铜箔走线设计成斜方格形，以降低PCB在过回流焊和波峰焊时遇到高温后的变形度，如图18所示。
14、在SMD/SMC下部尽量不设置导通孔，一可以防止焊料流失，二可以防止导通孔被助焊剂及污物污染而无法清洁干净。
若不可避免这种情况，则应将孔堵死填平。
15、导通孔与焊盘、印制导线及电源线相连时，应用宽度为0.25mm的细颈线隔开，细颈线最小长度为0.5mm。
16、对称性：
对于同一个元器件，凡是对称使用的焊盘（如片状电阻、电容、SOIC、QFP等），设计时应严格保持其全面的对称性，即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致。
以保证焊料焊接时，作用于元器件上所有焊点的表面张力能保持平衡（即：
其合力为零），以便利于形成理想的焊点。
17、多引脚元器件：
凡多引脚的元器件（如SOIC、QFP等），引脚焊盘之间的短接处不允许直通，应由焊盘引出互连线之后再短接，以避免产生桥接。
另外还应尽量避免在其焊盘之间穿互连线（待别是细间距的引脚元器件），凡穿越相邻焊盘之间的互连线，必须用阻焊膜对其加以避隔。
18、QFN封装的元器件，引脚焊盘（接地）与接地焊盘不允许连通，且引脚焊盘与接地焊盘的间隙应覆盖一层绿油，如图19所示：
绿油线隔开
图19
19、凡无外引脚元器件的焊盘，其焊盘之间不允许有通孔，以保证清洗质量。
20、焊盘中心距小于2.5mm的，相邻的焊盘要有丝印油包裹，丝印油宽度为0.2mm（建议0.5mm）
21、通孔组件在B面的焊盘边沿位置必须与周围SMT器件焊盘距离5mm以上。
否则会影响波峰焊接效果。
22、双排针插座焊盘尺寸为φ1.2mm，孔径为φ0.85mm。
23、为确保IC芯片B面金属部分的可靠接地，所有芯片B面需接地的焊盘按图22的方式进行排版。
中间的PCB孔径为φ2.5m。
更改前的接地焊盘
更改后的接地焊盘
图20图21
5.5走线要求
1、为了保证PCB加工时不出现露铜的缺陷，要求所有的走线及铜箔距离板边：
V—CUT边大于0.75mm，铣槽边大于0.3mm（铜箔离板边的距离还应满足安装要求）。
2、散热器正面下方应无走线（或必须作绝缘处理），为了保证电气绝缘性，散热器下方周围应无走线（考虑到散热器安装的偏位及安规距离）。
若需要在散热器下布线，则应采取绝缘措施使散热器与走线绝缘，或确认走线与散热器是同等电位。
3、各类螺钉孔的禁布区范围要求。
各种规格螺钉的禁布区范围如下表（表2）所示（此禁布区的范围只适用于保证电气绝缘的安装空间，未考虑安规距离，而且只适用于圆孔）。
本体范围内有安装孔的器件，例如插座的铆钉孔、螺钉安装孔等，为了保证电气绝缘性，也应在组件库中将禁布区标识清楚。
表2：
连接种类
型号
规格
安装孔（mm）
禁布区（mm）
螺钉连接
GB9074.4—8组合螺钉
M2
2.4±0.1
D=7.6
M2.5
2.9±0.1
D=7.6
M3
3.4±0.1
D=8.6
M4
4.5±0.1
D=10.6
M5
5.5±0.1
D=12
铆钉连接
速拔型快速铆钉Chobert
4
4.1-0.2
D=7.6
连接器快速铆钉Avtronuic
1189-2812
2.8-0.2
D=6
1189-2512
2.5-0.2
D=6
自攻螺钉连接
GB9074.18—88
十字盘头
自攻镙钉
ST2.2*
2.4±0.1
D=7.6
ST2.9
3.1±0.1
ST3.5
3.7±0.1
D=9.6
ST4.2
4.5±0.1
D=10.6
ST4.8
5.1±0.1
D=12
ST2.6*
2.8±0.1
D=6
4、为避免过波峰焊接时将焊盘拉脱，对于单面板的焊盘，需要增加孤立焊盘和走线连接部分的宽度（泪滴焊盘），腰形长孔禁布区如表3所示：
表3：
连接种类
型号
规格
安装孔直径（宽）D（mm）
安装孔长L（mm）
禁布区L*D（mm）
螺钉连接
GB9074.4—8
组合螺钉
M2
2.4±0.1
由实际情况确
定L7.6×（L+4.7）
M2.5
2.9±0.1
7.6×（L+4.7）
M3
3.4±0.1
8.6×（L+5.2）
M4
4.5±0.1
.10.6×（L+6.1）
M5
5.5±0.1
212×（L+6.5）
5、为减小印制线路板连通焊盘处的宽度，印制导线应避免呈一定的角度与焊盘相连，应使印制线路导线与焊盘的长边的中心处相连。
若受电荷容量、印制板加工极限等因素的限制，最大宽度应不超过0.4mm或焊盘宽度的一半（以较小的焊盘为准）。
6、铜箔的最小线宽:
单面板0.5mm，双面板0.3mm，边缘铜箔最小为1.0mm；铜箔与铜箔的最小间隙:
单面板0.75mm，双面板0.4mm；铜箔与板边最小距离为1.0mm（接地线除外）；PIN脚间距应尽量≧2.54mm。
7、板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充；考虑到PCB加工时钻孔的误差，所有走线距非安装孔都有最小距离要求。
（1）孔径＜80mil（2mm），走线距孔边缘＞8mil。
（2）80mil（2mm）＜孔径＜120mil（3mm），走线距孔边缘＞12mil。
（3）孔径＞120mil（3mm），走线距孔边缘＞16mil。
8、金属外壳器件下不得有过孔和表层走线；钣金件等导电结构件与PCB重合的区域，不得布非接地线。
9、满足各类螺丝孔的禁布区要求：
（1）所有的走线拐弯处不允许有直角转折点。
（2）SMT焊盘引出的走线，尽量垂直引出，避免斜向拉线。
（3）当从引脚宽度比走线细的SMT焊盘引线时，走线不能从焊盘上覆盖，应从焊盘末端引线。
（4）当密间距的SMT焊盘引线需要互连时，应在焊盘外部进行连接，不允许在焊盘中间直接连接。
OK
OK
OK
OK
OK
OK
NG
CHIP元件焊盘
布线线路
10、SMT组件焊盘与线路连接图形的不同，将影响回流焊中组件脉动的发生、焊接热量的控制以及焊锡布线的迁移。
线路与SMT组件焊盘连接可以有很多方式：
线路与CHIP组件焊盘连接可在任意点进行（如图22所示）；线路与SOIC、PLCC、QFP、SOT等IC组件焊盘连接时，一般建议在两端进行（如图24所示）；在细间距（Pitch<=0.5mm）的丝印机工艺中，采用阻焊油墨时一定要注意，阻焊膜的厚度不能太厚，太厚可能导致焊膏印刷不良。
一般控制在10～20um左右。
CHIP组件阻焊油墨的几种方式（如图25所示）。
（1）线路与CHIP组件焊盘连接：
图22
较好
最好
不使用
（2）线路与IC焊盘的连接：
可用
不使用
好的设计
好的设计
布线从焊盘内侧对称引出
可接受、但需加阻焊膜
布线从焊盘两端头引出
最佳设计、无需阻焊
图23
（3）阻焊膜的设计：
阻焊油墨
图24
5.6基准点要求
1、有表面贴元器
升级会员 