资源描述
PCB 设计在生产工艺方面的注意事项,1,前 言,近年来随着经济的不景气和人工成本的不断上升，产品在价格上遭遇到前所未有的压力，控制成本成为研发和生产必不可少的考虑因素。在生产环节，要控制人力成本就必须实现产品生产的高度自动化，而生产的高度自动化就要求具有自动化的设备和具有能够自动化生产的产品，因此对于产品的设计就引进了产品的DFM(Design For Manufacture)。下面就从DFM的方面简单介绍PCB（Printed Circuit Board）在设计Layout方面的注意事项。,2,1、PCB材质及耐温性,板材有很多种类，其耐温特性各不相同，所以在设计的初期要在材料的价格和材料的耐温程度上做综合的评估。PCB常用材料中，树脂有环氧树脂、酚醛树脂等，基材有玻纤布、绝缘纸等。比较常见PCB的材质有CEM-1、CEM-3、FR-1、FR-4、FR-5等型号，不同型号PCB的耐温等级差异很大，针对纸质PCB耐温等级低、易吸潮的特点，需设置尽量低的回流温度，同时需评估是否需要安排预烘烤，特别注意非真空包装的纸质PCB。,3,2、PCB镂空外形结构,不规则外形PCB的镂空面积较大时，容易导致SMT（Surface Mounted Technology）设备输送轨道上的PCB传感器误测。产线需要增加PCB传感器检测延时时间，以避免因识别错误产生误动作，或在与轨道垂直的方向移动PCB检测传感器以避开PCB镂空的地方。如果需要安排波峰焊接工序的，还需考虑制作波峰焊载板以遮蔽镂空比较大的地方，以免融锡冲上板面。我们设计的时候需要考虑尽量将需要焊接的元件远离镂空的位置 ，同时尽量排布在镂空的一侧。,4,PCB,传感器,PCB,锡向,3、工艺边的设计,板边5mm范围内不能有贴片元器件，否则会影响SMT生产，无法避免时，可以采用添加辅助边（工艺边）或制作载板的方法，工艺边一般加在PCB长边，工艺边宽度不小于3mm，工艺边同PCB流向一致。如果工序间PCBA流转是采用板架的，需评估板架上PCB槽的深度（一般为6-7mm）范围内是否有元件，如有则不能用板架周转，可以采用专用的PCB Magazine。注意加工艺板边一定要注意控制成本，大量生产使用载板以节省成本，记住小板一定要有对角的mark点。,5,3mm,流向,载具,PCB,mark,mark,4、PCB大小,每台SMT设备都有PCB尺寸范围限制，太大或太小均无法生产。如果单片PCB尺寸太大，就需要选择适合大尺寸PCB的大型设备来生产。如果单片PCB尺寸太小，一是可以做成多联板，使多联板的 PCB尺寸变大；二是制作尺寸合适的载板，将单片PCB放于载板上生产，当然前者生产效率更高，但是从成本考虑，载板生产成本更低。当PCB的长宽小于50X50mm时，必须进行拼板，拼板整体尺寸建议小于250X250mm,6,5、“V-CUT”槽 和邮票孔,联板一般以“V-CUT”和邮票孔两种方式连接，连接方式以PCB的四周边缘的规则程度决定的。PCB板的边沿是简单的正方形或长方形使用“V-CUT”联板，反之是不规则板边的，如圆形，椭圆等，则使用邮票孔联板。对于规则形状的PCB ，使用合适的“V-CUT”槽深度是很重要的，“V-CUT”槽可以双面刻也可以单面刻，总的深度一般是PCB厚度的1/3-1/2左右，过浅会增加分板难度，过深会造成连接强度不够，PCB过炉受热时易变形。对于不规则形状的PCB，邮票孔所处的位置一定要考虑到割板的便捷和整体联板的强度，规避元件位置和组装位置。,7,大于1/2,V-CUT结构,邮票孔结构,6、PCB焊盘涂层,表面处理一般有有机涂覆（OSP）、热风整平（喷锡）、化学镀镍/浸金（ENIG）、浸银、浸锡等方式，喷锡板主要需检查焊盘表面喷锡的平整度，喷锡不平整会影响锡膏印刷效果；OSP板主要需检查抗氧化性，以选择合适活性的锡膏型号和PCB流转限制时间；ENIG处理过的PCB表面在焊接过程中容易产生黑盘效应（Black pad），需在PCB外观检验SOP（Standard Operating Procedure 标准作业程序）中作特别提醒。,8,7、PCB阻焊膜和丝印图,阻焊膜不能覆盖焊盘，要能耐受回流焊高温冲击，不能产生起皮、褶皱等不良。丝印字符应清晰，不能覆盖焊盘。尤其要注意检查细间距IC附近阻焊膜和丝印油的高度，如超标会使细间距IC引脚焊盘上的锡膏厚度增加，易造成连焊不良。 如下图：C102字符如高度太大，就会影响U3的锡膏厚度,9,8、元件分布,元件的布置首先考虑元件在二维，三维上没有干涉。 元件布局应均匀、整齐、紧凑，功率大的元件摆放在利于散热的位置上，质量较大的元器件应避免放在板的中心，热敏元件应远离发热元件，同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置，同一种类型的有极性分立元件也要在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验，元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。 波峰焊接面上的大、小SMD（Surface Mounted Devices）不能排成一条直线，要错开位置，较小的元件不应排在较大的元件之后，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直，排阻及SOP元器件轴向与传送方向平行，这样可以防止焊接时因焊料波峰的 “阴影”效应造成的虛焊和漏焊。,10,元件发布图例,11,9、焊盘和布线设计, 需评估焊盘设计是否与实际元件匹配，如发现有小元件匹配大焊盘的，可以考虑在元件底部点加贴片胶来帮助固定，以避免回流焊时出现立碑、空焊等不良。 需评估焊盘大小和间距是否符合IPC-SM-782A标准。如不符合，需修改设计，或在印刷钢网设计时考虑修正弥补轻微的设计缺陷。 SMD元件的焊盘上或其附近不能有过孔，过孔离焊盘至少0.3mm以上，否則在回流焊过程中，焊盘上的焊锡熔化后会沿着过孔流走，会产生空焊、少錫，还可能流到板的另一面造成短路。如果无法避免，需将过孔注入胶水填塞，如果是BGA焊盘，还需特别检查过孔填塞后不能留凹坑，否则，BGA焊点易产生空洞。,12,9、焊盘和布线设计, 焊盘与大面积铜箔（如电源/接地层等）之间需作热隔离设计，否则易形成冷焊不良，热隔离连线长度至少0.8mm以上。,13, 对于多层板，或者板厚比较薄的PCB,大面积接地/电源层应作网格状处理，否则，在焊接过程中会因热应力差异过大引起PCB局部变形。,9、焊盘和布线设计, 如果需要对PCBA作ICT测试的，就需评估测试焊盘的设计是否合理，两个测试焊盘应保持2.54mm以上间距，测试焊盘不应上锡尽量避免用过孔或焊点来代替测试焊盘,14,大于2.54mm, 对于通孔元件来说，为了保证焊接效果最佳，引脚与孔径的缝隙应在 0.25mm0.70mm之间。较大的孔径对插装有利，但对焊点形成不利，易产生空洞和半焊不良。 一般通孔元件的焊盘直径为孔径的2倍，双面板最小为1.5mm，单面板最小为2mm，如果受空间限制而不能用圆形焊盘的，可以采用腰圆形焊盘，以增加焊盘面积。,橙色-焊盘,白色-间隙,黑色-元件引脚,10、PCB的MARK和定位孔,PCB的定位孔为非金属化孔，直径为4mm，位于PCB的角上，距两板边各5mm。定位MARK点距板边5mm以上，不影响SMT设备的识别，PCB对角至少有两个不对称MARK点，MARK点的优选形状为实心圆，也可以是实心方块、实心菱形、十子星等，实心圆MARK点的优选尺寸为直径1mm。对于细间距IC，为提高贴片精度，要求在IC两对角也设置局部MARK点。MARK点的材料为裸铜或覆铜，为了增加MARK点和PCB之间的对比度，可在MARK点周围1.5mm范围内开阻焊窗口，为了保证印刷和贴片的识别效果，MARK点周围应无其它走线及丝印字符。,小板MARK 点,PCB板定位孔,大于5mm,大板MARK 点,11、完整的PCB结构图,PCB对于不同的产品，其结构图也要求不一样，下面是一个完整的PCB板的连板图例,包括工艺倒角，连板MARK ，小板MARK ， Bad Board MARK,进板方向标识，产品信息（XXXXXXXX) ，供应商LOG。,xxxxxxxxxxx,LOG,12、结束语,不同的产品需要从成本和产品本身的特性，以及这个产品的订单量去考虑PCB板的设计，没有固定的模式，但是标准是一样的。此外PCB Layout设计还需要考虑到以下部分： 1 、电磁兼容（Electro Magnetic Compatibility-EMC） 2 、接地 3 、屏蔽，包括高频元件和高频元件，低频元件和低频元件 4 、滤波 5 、等等 以上内容就需要专业的设计工程师进行施教，这里就不做讲解。,17,谢 谢 大 家,18,
展开阅读全文