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1、PCB 設計在生產(chǎn)工藝方面的注意事項 1 前 言 近年來隨著經(jīng)濟的不景氣和人工成本的不斷上升，產(chǎn)品在價格上 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現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高度自動化 ，而生產(chǎn)的高度自動化就要求具有自動化的設備和具有能夠自動化生 產(chǎn)的產(chǎn)品，因此對于產(chǎn)品的設計就引進了產(chǎn)品的 DFM(Design For Manufacture)。下面就從 DFM的方面簡單介紹 PCB（ Printed Circuit Board）在設計 Layout方面的注意事項。 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，所以在設計的初期要在 材料的價格和材料的耐溫程度上做綜合的評估。 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，不同型 號 PCB的耐溫等級差異很大，針對紙質(zhì) PCB耐溫等級低、易吸潮的特 點，需設置盡量低的回流溫度，同時需評估是否需要安排預烘烤，特 別注意非真空包裝的紙質(zhì) PCB。 3 2、 PCB鏤空外形結構 不規(guī)則外形 PCB的鏤空面積較大時，容易導致 SMT（ Surface Mounted Technology）設備輸送軌道上的

3、PCB傳感器誤測。產(chǎn)線需要 增加 PCB傳感器檢測延時時間，以避免因識別錯誤產(chǎn)生誤動作，或在 與軌道垂直的方向移動 PCB檢測傳感器以避開 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。我們設計的時候需要考慮盡量將需要 焊接的元件遠離鏤空的位置 ，同時盡量排布在鏤空的一側。 4 PCB 傳感器 PCB 錫向 3、工藝邊的設計 板邊 5mm范圍內(nèi)不能有貼片元器件，否則會影響 SMT生產(chǎn)，無法 避免時，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流轉是采用板架的，需評估板架上 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，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角的 mark點。 5 3mm 流向 載具 PCB mark mark 4、 PCB大小 每臺 SMT設備都有 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 PCB的長寬小于 50X50mm時，必須進行拼板，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，過淺會增加分板難度，過深會造成連接強度 不夠， PCB過爐受熱時易變形。對于不規(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)板的強度，規(guī)避元件位置和 組裝位置。 7 大于 1/2 V-CUT結構 郵票孔結構 6、 PCB焊盤涂層 表面處理一般有有機涂覆（ OSP）、熱風整平（噴錫）、化學鍍 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和 PCB流轉限制時間； ENIG處 理過

7、的 PCB表面在焊接過程中容易產(chǎn)生黑盤效應（ Black pad），需在 PCB外觀檢驗 SOP（ Standard Operating Procedure 標準作業(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。絲印字符應清晰，不能覆蓋焊盤。尤其要注意檢查細 間距 IC附近阻焊膜和絲印油的高度，如超標會使細間距 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)量較大的元器件應避免放在板的中心，熱敏元件應遠離發(fā) 熱元件，同類型插裝元器件在 X或 Y方向上應朝一個方向放置，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 ，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，要錯開位置，較小的元件不應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因焊料波峰的 “陰影”效應造成的 虛焊和漏焊。 10 元件發(fā)布圖例 11 9、焊盤和布線設計 需評估焊盤設計是否與實際元件匹配，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加貼片膠來幫助固定，以避免回流焊時出現(xiàn) 立碑、空焊等不良。 需評估焊盤大小和間距是否符合 IPC-SM-782A標準。如不符合，需修 改設計，或在印刷鋼網(wǎng)設計時考慮修正彌補輕微的設計缺陷。 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沿著過孔流走，會 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焊點易產(chǎn)生空洞。 12 9、焊盤和布線設計 焊盤與大面積銅箔（如電源 /接地層等）之間需作熱隔離設計，否則易 形成冷焊不良，熱隔離連線長度至少 0.8mm以上。 13 對于多層板，或者板厚比較薄的 PCB,大面積接地 /電源層應作網(wǎng)格狀 處理，否則，在焊接過程中會因熱應力差異過大引起 PCB局部變形。 9、焊盤和布線設計 如果需要對 PCBA作 ICT測試的，就需評估測試焊盤的設計是否合理， 兩個測試焊盤應保持 2.54mm以上間距，測試焊盤不應上錫盡量避

11、免 用過孔或焊點來代替測試焊盤 14 大于 2.54mm 對于通孔元件來說，為了保證焊接效果最佳，引腳與孔徑的縫隙應在 0.25mm 0.70mm之間。較大的孔徑對插裝有利，但對焊點形成不利， 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點距板邊 5mm以上，不影響 SMT設備的 識別， PCB對角至少有兩個不對稱 MARK點， MARK點的優(yōu)選形狀為 實心圓，也可以是實心方塊、實心菱形、十子星等，實心圓 MARK點 的優(yōu)選尺寸為直徑 1mm。對于細間距 IC，為提高貼片精度，要求在 IC 兩對角也設置局部 MARK點。 MARK點的材料為裸銅或覆銅，為了增 加 MARK點和 PCB之間的對比度，可在 MARK點周圍 1.5mm范圍內(nèi)開 阻焊窗口，為了保證印刷和貼片的識別效果， MARK點周圍應無其它 走線及絲印字符。 小板 MARK 點 PCB板定位孔 大于 5mm 大板 MARK 點 11、完

13、整的 PCB結構圖 PCB對于不同的產(chǎn)品，其結構圖也要求不一樣，下面是一個完整 的 PCB板的連板圖例 ,包括工藝倒角，連板 MARK ，小板 MARK ， Bad Board MARK,進板方向標識，產(chǎn)品信息（ XXXXXXXX) ，供應商 LOG。 xxxxxxxxxxx LOG 12、結束語 不同的產(chǎn)品需要從成本和產(chǎn)品本身的特性，以及這個產(chǎn)品的訂單 量去考慮 PCB板的設計，沒有固定的模式，但是標準是一樣的。此外 PCB Layout設計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)的設計工程師進行施教，這里就不做講解。 17 謝 謝 大 家 18