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1、PCB 設(shè)計(jì)在生產(chǎn)工藝方面的注意事項(xiàng) 1 前 言 近年來隨著經(jīng)濟(jì)的不景氣和人工成本的不斷上升，產(chǎn)品在價(jià)格上 遭遇到前所未有的壓力，控制成本成為研發(fā)和生產(chǎn)必不可少的考慮因 素。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，要控制人力成本就必須實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高度自動(dòng)化 ，而生產(chǎn)的高度自動(dòng)化就要求具有自動(dòng)化的設(shè)備和具有能夠自動(dòng)化生 產(chǎn)的產(chǎn)品，因此對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)就引進(jìn)了產(chǎn)品的 DFM(Design For Manufacture)。下面就從 DFM的方面簡單介紹 PCB（ Printed Circuit Board）在設(shè)計(jì) Layout方面的注意事項(xiàng)。 2 1、 PCB材質(zhì)及耐溫性 板材有很多種類，其耐

2、溫特性各不相同，所以在設(shè)計(jì)的初期要在 材料的價(jià)格和材料的耐溫程度上做綜合的評(píng)估。 PCB常用材料中，樹 脂有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等，基材有玻纖布、絕緣紙等。比較常見 PCB的材質(zhì)有 CEM-1、 CEM-3、 FR-1、 FR-4、 FR-5等型號(hào)，不同型 號(hào) PCB的耐溫等級(jí)差異很大，針對(duì)紙質(zhì) PCB耐溫等級(jí)低、易吸潮的特 點(diǎn)，需設(shè)置盡量低的回流溫度，同時(shí)需評(píng)估是否需要安排預(yù)烘烤，特 別注意非真空包裝的紙質(zhì) PCB。 3 2、 PCB鏤空外形結(jié)構(gòu) 不規(guī)則外形 PCB的鏤空面積較大時(shí)，容易導(dǎo)致 SMT（ Surface Mounted Technology）設(shè)備輸送軌道上的

3、PCB傳感器誤測(cè)。產(chǎn)線需要 增加 PCB傳感器檢測(cè)延時(shí)時(shí)間，以避免因識(shí)別錯(cuò)誤產(chǎn)生誤動(dòng)作，或在 與軌道垂直的方向移動(dòng) PCB檢測(cè)傳感器以避開 PCB鏤空的地方。如果 需要安排波峰焊接工序的，還需考慮制作波峰焊載板以遮蔽鏤空比較 大的地方，以免融錫沖上板面。我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮盡量將需要 焊接的元件遠(yuǎn)離鏤空的位置 ，同時(shí)盡量排布在鏤空的一側(cè)。 4 PCB 傳感器 PCB 錫向 3、工藝邊的設(shè)計(jì) 板邊 5mm范圍內(nèi)不能有貼片元器件，否則會(huì)影響 SMT生產(chǎn)，無法 避免時(shí)，可以采用添加輔助邊（工藝邊）或制作載板的方法，工藝邊 一般加在 PCB長邊，工藝邊寬度不小于 3mm，工藝邊

4、同 PCB流向一致 。如果工序間 PCBA流轉(zhuǎn)是采用板架的，需評(píng)估板架上 PCB槽的深度 （一般為 6-7mm）范圍內(nèi)是否有元件，如有則不能用板架周轉(zhuǎn)，可以 采用專用的 PCB Magazine。注意加工藝板邊一定要注意控制成本， 大量生產(chǎn)使用載板以節(jié)省成本，記住小板一定要有對(duì)角的 mark點(diǎn)。 5 3mm 流向 載具 PCB mark mark 4、 PCB大小 每臺(tái) SMT設(shè)備都有 PCB尺寸范圍限制，太大或太小均無法生產(chǎn)。 如果單片 PCB尺寸太大，就需要選擇適合大尺寸 PCB的大型設(shè)備來生 產(chǎn)。如果單片 PCB尺寸太小，一是可以做成多聯(lián)板，使多聯(lián)板的 PCB 尺寸

5、變大；二是制作尺寸合適的載板，將單片 PCB放于載板上生產(chǎn)， 當(dāng)然前者生產(chǎn)效率更高，但是從成本考慮，載板生產(chǎn)成本更低。當(dāng) PCB的長寬小于 50X50mm時(shí)，必須進(jìn)行拼板，拼板整體尺寸建議小 于 250X250mm 6 5、 “V-CUT”槽 和郵票孔 聯(lián)板一般以“ V-CUT”和郵票孔兩種方式連接，連接方式以 PCB的 四周邊緣的規(guī)則程度決定的。 PCB板的邊沿是簡單的正方形或長方形 使用“ V-CUT”聯(lián)板，反之是不規(guī)則板邊的，如圓形，橢圓等，則使用 郵票孔聯(lián)板。對(duì)于規(guī)則形狀的 PCB ，使用合適的“ V-CUT”槽深度是 很重要的，“ V-CUT”槽可以雙面刻也可以單面

6、刻，總的深度一般是 PCB厚度的 1/3-1/2左右，過淺會(huì)增加分板難度，過深會(huì)造成連接強(qiáng)度 不夠， PCB過爐受熱時(shí)易變形。對(duì)于不規(guī)則形狀的 PCB，郵票孔所處 的位置一定要考慮到割板的便捷和整體聯(lián)板的強(qiáng)度，規(guī)避元件位置和 組裝位置。 7 大于 1/2 V-CUT結(jié)構(gòu) 郵票孔結(jié)構(gòu) 6、 PCB焊盤涂層 表面處理一般有有機(jī)涂覆（ OSP）、熱風(fēng)整平（噴錫）、化學(xué)鍍 鎳 /浸金（ ENIG）、浸銀、浸錫等方式，噴錫板主要需檢查焊盤表面 噴錫的平整度，噴錫不平整會(huì)影響錫膏印刷效果； OSP板主要需檢查 抗氧化性，以選擇合適活性的錫膏型號(hào)和 PCB流轉(zhuǎn)限制時(shí)間； ENIG處 理過

7、的 PCB表面在焊接過程中容易產(chǎn)生黑盤效應(yīng)（ Black pad），需在 PCB外觀檢驗(yàn) SOP（ Standard Operating Procedure 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序） 中作特別提醒。 8 7、 PCB阻焊膜和絲印圖 阻焊膜不能覆蓋焊盤，要能耐受回流焊高溫沖擊，不能產(chǎn)生起皮 、褶皺等不良。絲印字符應(yīng)清晰，不能覆蓋焊盤。尤其要注意檢查細(xì) 間距 IC附近阻焊膜和絲印油的高度，如超標(biāo)會(huì)使細(xì)間距 IC引腳焊盤上 的錫膏厚度增加，易造成連焊不良。 如下圖： C102字符如高度太大 ，就會(huì)影響 U3的錫膏厚度 9 8、元件分布 元件的布置首先考慮元件在二維，三維上沒

8、有干涉。 元件布局應(yīng)均勻、整齊、緊湊，功率大的元件擺放在利于散熱的 位置上，質(zhì)量較大的元器件應(yīng)避免放在板的中心，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā) 熱元件，同類型插裝元器件在 X或 Y方向上應(yīng)朝一個(gè)方向放置，同一種 類型的有極性分立元件也要在 X或 Y方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗(yàn) ，元器件的排列要便于調(diào)試和維修，亦即小元件周圍不能放置大元件 、需調(diào)試的元、器件周圍要有足夠的空間。 波峰焊接面上的大、小 SMD（ Surface Mounted Devices）不能 排成一條直線，要錯(cuò)開位置，較小的元件不應(yīng)排在較大的元件之后， 阻、容件軸向要與波峰焊傳送方向垂直，排阻及 SOP元

9、器件軸向與傳 送方向平行，這樣可以防止焊接時(shí)因焊料波峰的 “陰影”效應(yīng)造成的 虛焊和漏焊。 10 元件發(fā)布圖例 11 9、焊盤和布線設(shè)計(jì) 需評(píng)估焊盤設(shè)計(jì)是否與實(shí)際元件匹配，如發(fā)現(xiàn)有小元件匹配大焊盤的 ，可以考慮在元件底部點(diǎn)加貼片膠來幫助固定，以避免回流焊時(shí)出現(xiàn) 立碑、空焊等不良。 需評(píng)估焊盤大小和間距是否符合 IPC-SM-782A標(biāo)準(zhǔn)。如不符合，需修 改設(shè)計(jì)，或在印刷鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮修正彌補(bǔ)輕微的設(shè)計(jì)缺陷。 SMD元件的焊盤上或其附近不能有過孔，過孔離焊盤至少 0.3mm以 上，否則在回流焊過程中，焊盤上的焊錫熔化后會(huì)沿著過孔流走，會(huì) 產(chǎn)生空焊、少錫，還可能流到板的另一面

10、造成短路。如果無法避免， 需將過孔注入膠水填塞，如果是 BGA焊盤，還需特別檢查過孔填塞后 不能留凹坑，否則， BGA焊點(diǎn)易產(chǎn)生空洞。 12 9、焊盤和布線設(shè)計(jì) 焊盤與大面積銅箔（如電源 /接地層等）之間需作熱隔離設(shè)計(jì)，否則易 形成冷焊不良，熱隔離連線長度至少 0.8mm以上。 13 對(duì)于多層板，或者板厚比較薄的 PCB,大面積接地 /電源層應(yīng)作網(wǎng)格狀 處理，否則，在焊接過程中會(huì)因熱應(yīng)力差異過大引起 PCB局部變形。 9、焊盤和布線設(shè)計(jì) 如果需要對(duì) PCBA作 ICT測(cè)試的，就需評(píng)估測(cè)試焊盤的設(shè)計(jì)是否合理， 兩個(gè)測(cè)試焊盤應(yīng)保持 2.54mm以上間距，測(cè)試焊盤不應(yīng)上錫盡量避

11、免 用過孔或焊點(diǎn)來代替測(cè)試焊盤 14 大于 2.54mm 對(duì)于通孔元件來說，為了保證焊接效果最佳，引腳與孔徑的縫隙應(yīng)在 0.25mm 0.70mm之間。較大的孔徑對(duì)插裝有利，但對(duì)焊點(diǎn)形成不利， 易產(chǎn)生空洞和半焊不良。 一般通孔元件的焊盤直徑為孔徑的 2倍，雙面板最小為 1.5mm，單面 板最小為 2mm，如果受空間限制而不能用圓形焊盤的，可以采用腰圓 形焊盤，以增加焊盤面積。 橙色 ----焊盤 白色 ----間隙 黑色 ----元件引腳 10、 PCB的 MARK和定位孔 PCB的定位孔為非金屬化孔，直徑為 4mm，位于 PCB的角上， 距兩板邊各

12、5mm。定位 MARK點(diǎn)距板邊 5mm以上，不影響 SMT設(shè)備的 識(shí)別， PCB對(duì)角至少有兩個(gè)不對(duì)稱 MARK點(diǎn)， MARK點(diǎn)的優(yōu)選形狀為 實(shí)心圓，也可以是實(shí)心方塊、實(shí)心菱形、十子星等，實(shí)心圓 MARK點(diǎn) 的優(yōu)選尺寸為直徑 1mm。對(duì)于細(xì)間距 IC，為提高貼片精度，要求在 IC 兩對(duì)角也設(shè)置局部 MARK點(diǎn)。 MARK點(diǎn)的材料為裸銅或覆銅，為了增 加 MARK點(diǎn)和 PCB之間的對(duì)比度，可在 MARK點(diǎn)周圍 1.5mm范圍內(nèi)開 阻焊窗口，為了保證印刷和貼片的識(shí)別效果， MARK點(diǎn)周圍應(yīng)無其它 走線及絲印字符。 小板 MARK 點(diǎn) PCB板定位孔 大于 5mm 大板 MARK 點(diǎn) 11、完

13、整的 PCB結(jié)構(gòu)圖 PCB對(duì)于不同的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)圖也要求不一樣，下面是一個(gè)完整 的 PCB板的連板圖例 ,包括工藝倒角，連板 MARK ，小板 MARK ， Bad Board MARK,進(jìn)板方向標(biāo)識(shí)，產(chǎn)品信息（ XXXXXXXX) ，供應(yīng)商 LOG。 xxxxxxxxxxx LOG 12、結(jié)束語 不同的產(chǎn)品需要從成本和產(chǎn)品本身的特性，以及這個(gè)產(chǎn)品的訂單 量去考慮 PCB板的設(shè)計(jì)，沒有固定的模式，但是標(biāo)準(zhǔn)是一樣的。此外 PCB Layout設(shè)計(jì)還需要考慮到以下部分： 1 、 電磁兼容 （ Electro Magnetic Compatibility--EMC） 2 、接地 3 、屏蔽，包括高頻元件和高頻元件，低頻元件和低頻元件 4 、濾波 5 、等等 以上內(nèi)容就需要專業(yè)的設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行施教，這里就不做講解。 17 謝 謝 大 家 18