《CBLayout教程凹凸》PPT课件

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 。 4PCB 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 。 53mm流 向 载 具 PCBmark 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 1/2V-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 0.25mm 0.70mm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。 xxxxxxxxxxxLOG 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