PCB设计与PCBA加工-精品资料

,新员工培训教材,深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司,SHENZHEN MINDRAY BIO-MEDICAL ELECTRONICS CO., LTD,设计转换与试产部,崔家欣,深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司,SHENZHEN MINDRAY BIO-MEDICAL ELECTRONICS CO., LTD,第一部分,新员工培训教材,PCB,设计、,PCBA,加工流程,PCB&PCBA,流程,PCB,中文印刷电路板,英文,Printed Circuit Board,PCB,板的质量由基材的选用，组成电路各要素的物理特性决定的。,PCB,概 述,PCB&PCBA,流程,PCB,的材料分类（刚性、挠性）,A,、,酚醛纸质层压板,B,、,环氧纸质层压板,C,、,聚酯玻璃毡层压板,D,、,环氧玻璃布层压板,E,、,聚酯薄膜,F,、,聚酰亚胺薄膜,G,、,氟化乙丙烯薄膜,PCB,概 述,PCB&PCBA,流程,PCB,基板材料,A,、,FR,4,B,、,聚酰亚氨,C,、,聚四氟乙烯,D,、,(G10),E,、,FR5 (G11),PCB,概 述,PCB&PCBA,流程,组成,PCB,的物理特性,A,、,导线（线宽、线距）,B,、,过孔,C,、,焊盘,D,、,槽,E,、,表面涂层,PCB,概 述,PCB&PCBA,流程,PCB,板按层数来分,A,、,单面板（单面、双面丝印）,B,、,双面板（单面、双面丝印）,C,、,四层板（两层走线、电源、,GND,）,D,、,六层板（四层走线、电源、,GND,）,E,、,雕刻板,PCB,概 述,PCB&PCBA,流程,PCB,的基本制作工艺流程：,A,、,下料,B,、,丝网漏印,C,、,腐蚀,D,、,去除印料,E,、,孔加工,F,、,印标记,G,、,涂助焊剂,H,、,成品,PCB,概 述,PCB,设计流程,PCB,设计流程,设计准备,原理图分析，,DRC,检查。标准元件库的建立，特殊元器件的建立，印制板设计文件的建立，转网表。,网表输入,将生成的网表转换到,PCB,设计中。,规则设置,进行线宽、线距、层定义、过孔、全局参数的设置等。,PCB,设计流程,PCB,布局的一般规则：,信号流畅，信号方向保持一致,核心元件为中心,在高频电路中，要考虑元器件的分布参数,特殊元器件的摆放位置；批量生产时，要 考虑波峰焊及回流焊的锡流方向及加工工艺传送边。,PCB,设计流程,手工布局,根据印制板结构尺寸画出边框，参照原理图，结合机构进行布局。并进行检查。,PCB,设计流程,布局前的准备,a,、,画出边框；,b,、,定位孔和对接孔进行位置确认；,c,、,板内元件局部的高度控制；,d,、,重要网络的标志,。,PCB,设计流程,PCB,布局的顺序：,固定元件,有条件限制的元件,关键元件,面积比较大元件,零散元件,PCB,设计流程,参照原理图，结合机构，进行布局,PCB,设计流程,布局检查：,1,、检查元件在二维、三维空间上是否有冲突。,2,、元件布局是否疏密有序，排列整齐。,3,、元件是否便于更换，插件是否方便。,4,、热敏元件与发热元件是否有距离。,5,、信号流程是否流畅且互连最短。,6,、插头、插座等机械设计是否矛盾。,7,、元件焊盘是否足够大。,PCB,设计流程,手工布线,参照原理图进行预布线，检查布线是否符合电路模块要求，修改布线，并符合相应要求。,PCB,设计流程,走线规律：,走线方式尽量走短线，特别是小信号。,走线形状,同一层走线改变方向时，应走斜线。,电源线与地线的设计,40,100,mil,，,高频线用地线屏蔽。,多层板走线方向互垂直，层间耦合面积最小；禁止平行走线。,焊盘设计的控制,PCB,设计流程,布线,首先，进行预连线，看一下项目的可连通性怎样，并根据原理图及实际情况进行器件调整，使其更加有利于走线。,PCB,设计流程,检查走线,间距是否合理，是否满足生产要求。,电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）。,对于关键的信号线是否采取了最佳措施，输入线及输出线要明显地分开。,模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。,PCB,设计流程,后加在,PCB,中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。,对一些不理想的线形进行修改。,在,PCB,上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。,多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路,PCB,设计流程,项目检查,PCB,制作初步完成，,“,铺铜,”,与,“,补铜,”,连线、连通性、间距、,“,孤岛,”,、文字标识,对线路进行检查，进行补铜处理，重新排列元件标识；通过检查窗口，对项目进行间距、连通性检查。,PCB,设计流程,Gerber,输出,检查无误后，生成,Geber,，,并作,CAM350,检查。,到此，,PCB,设计就完成了，进行最后,CAM350,检查后输出。,项目完了，作存档记录。,PCB,设计流程,PCB,检查,检查线路设计是否与原理图设计思想一致。,检查,PCB,定位孔的大小，以及固定键安装位置是否与机构相吻合。,结合,EMC,知识，看,PCB,是否有不符合,EMC,常规的线路。,PCB,设计流程,PCB,检查,检查,PCB,封装是否与实物相对应。,如三极管、稳压器件的封装等,:,PCBA,加工流程,备料,烘烤,SMT,加工后检查和执锡,零件加工,SMT,加工,手工插件,小锡炉焊接,手工补焊,1,超声波清洗,手工补焊,2,、手工清洗、打胶,装配,包装前,QC,检查,包装和,FQA,检查,出货,结束,来料检验,开始,PCBA,加工流程,PCBA,加工过程中的几个关键工序,PCB,及,EMD,敏感烘培,SMT,（,Surface Mount Technology),波峰焊接,(,Wave Soldering),手工焊接,(,Hand Soldering),清洗,(,Ultrasonic Cleaning),PCBA,加工流程,焊膏印刷,元件贴装,回流焊接,SMT,生产线,PCBA,加工流程,焊膏印刷示意图,钢网,PCB,PCB,滚轴,/,刮刀,焊盘孔,锡膏印刷后,焊盘,paste,1.,印刷,2.,从钢网模板分离,PCB,滚轴,/,刮刀运动方向,PCBA,加工流程,回流焊炉,热风回流焊炉,特点：消除了红外回流炉的“阴影效应”，加热较为均匀，成为回流焊炉的主流类型。,红外回流焊炉,优点：温度曲线控制方便，加热效率高，成本低。,缺点：有“阴影效应”，会出现温度不均匀现象。,PCBA,加工流程,PCBA,加工流程,THT,PCBA,加工流程,波峰焊接过程示意图,PCBA,加工流程,波峰焊接的温度曲线,PCBA,制程简介,焊接设备,焊料,常见,PCBA,制程,清洗,PCBA,制程简介,波峰焊所能加工的六种类型板卡,PCBA,制程简介,手工焊接温度要求,PCBA,手工焊接温度要求，按,常用元器件手工焊接温度要求表,执行,(,D-0000-003,),。,PCBA,制程简介,名 称,焊接温度,焊接时间,备 注,高密引脚,IC(,脚距,2,mm,),35010,3,秒,有防静电要求,低密引脚,IC(,脚距,2,mm,),30010,3,秒,有防静电要求,光耦,35010,3,秒,有防静电要求,MOS,管,30010,3,秒,有防静电要求,普通晶体管,30010,3,秒,红外光管,30010,3,秒,晶振,30010,3,秒,电阻,30010,5,秒,电容,30010,5,秒,电感,30010,5,秒,高密排针插座,(,脚距,2,mm,),35010,3,秒,低密排针插座,(,脚距,2,mm,),30010,3,秒,手工焊接要求,PCBA,制程简介,单面波峰焊,单面点胶波峰焊（,SMD,和,DIP,混合波峰焊）,单面回流焊,双面回流焊,回流焊后波峰焊,回流焊后点胶波峰焊,双面回流焊后加治具波峰焊,常见,PCBA,制程,PCBA,制程简介,双面回流焊制程,PCBA,制程简介,PCBA,制程简介,印焊膏,贴片,回流焊,翻板,点红胶,贴片,胶固化,翻板,插件,波峰焊,清洗,回流焊后波峰焊制程,PCBA,制程简介,PCBA,制程简介,CFC,清洗（溶剂法）,HCFC,清洗（溶剂法）,半水法清洗,水清洗,免清洗,N2,保护焊,清洗工艺的种类,PCBA,制程简介,间歇式清洗（汽相清洗）,沸腾超声清洗,连续式溶剂清洗,溶剂法清洗工艺种类,PCBA,制程简介,被清洗的工件浸入超声槽中，溶剂升温至沸点，启动超声波发生器，发出高频振荡信号（,25-100,KHz,），,通过换能器将高频波转化为机械振荡，产生空化效应，清除污染物，超声作用后，再用溶剂喷淋冲刷污染物，最后干燥并取出工件。,沸腾超声清洗的工艺,第二部分,PCBA,工艺工程师工作职责,新员工培训教材,PCBA,工艺设计转换,公司所有产品的,PCB,板卡设计转换,提供供外协加工的,PCBA,插装图,制定板卡的加工工艺要求及工艺流程方案,新板卡物料承认书生成,在线产品,ECR,更改进行插装图维护,工艺变更时插装图维护,板卡加工时工装夹具确认,PCB&PCBA,可制造性工艺评审,新设计板卡,DFM&A,需求提出,板卡工艺布局布线评审,板卡可加工性评审,新选型的元器件可加工性认证,保证板卡加工工艺的合理性,板卡,PFMEA,分析,新设计板卡,PFMEA,分析及报告,板卡制程工艺,PFMEA,分析,元器件在制程,PCBA,中的,PFMEA,分析,根据,PFMEA,分析结果，提出相应的改进措施,跟踪,PFMEA,分析中风险较大项目的落实,在线板卡更改时进行,PFMEA,PCBA,加工在线维护,外协投诉处理,加工不良品分析,协助,SQA,进行外协工艺管控,PCBA,包装等设计、实施,试产跟踪及工艺文件维护,在线板卡物料承认书生成及维护,在线产品加工跟踪及维护,新员工培训教材,第三部分,PCB,工艺设计规范,PCB,工艺设计规范,序号,编号,名称,1,IPC-2221,印制电路板通用标准,2,IPC-2222,刚性有机印制电路板部分设计标准,3,IPC-A-610C,印制板组装件验收标准,4,IPC-CM-770D,印制电路板元件安装导则,5,IPC-SM-782A,表面组装设计和焊盘图形标准,6,IPC-2226,高密度互连,(,HDI),印制板设计分标准,7,IPC-610F,印刷板的验收标准,PCB,常用相关标准,PCB,工艺设计规范,目的,规范产品的,PCB,工艺设计，规定,PCB,工艺设计的相关参数，使,PCB,的设计满足可生产性、可测试性、热设计等的技术规范要求，在产品设计过程中构建产品的工艺技术、质量、成本优势。,PCB,工艺设计规范,工艺原则,:,制成板的元件布局应保证制成板的加工工序合理，以便于提高制成板加工效率和直通率；,PCB,布局选用的加工流程应使加工效率最高；简化,PCBA,的组装工序，且手工作业最少化的原则；,PCB,工艺设计规范,工艺边要求,单板,PCB,的外围考虑插板、制造和周转的需要，应在传送边,5,mm,范围内预留器件禁布区,(,拼版的,Mark,点除外,),，特殊密集的板卡要求在,3.5,mm,以上；,拼板的,PCB,，,优先考虑拼板后不加辅助边方式，如果器件密度大，不能满足,5.0,mm,器件禁布区要求时，可采用增加,5.0,mm,宽度的辅助边。在拼板间的,V-CUT,线两侧还需要各预留,1.0,mm,的,V-CUT,器件禁布区，以便分板。,PCB,工艺设计规范,导槽插入板卡,定为金属滑槽的插板时，为了避免损伤走线，在,PCB,和金属滑槽的接触区域内不允许走线、放置元件或导通孔。,PCB,工艺设计规范,基准点,(,Mark,点,),基准点分类,分,3,类：拼板基准点、单元基准点、局部基准点,PCB,工艺设计规范,基准点的形状、大小及基本要求,拼板和单元基准点的形状和大小：直径为,40,mils,的实心圆，阻焊开窗为同心圆直径,80,mils,，,外加八角铜环保护。,间距小于,0.4,mm,的,QFP,和间距小于,0.8,mm,的,BGA,、,CSP,、,FC,等器件为了保证贴片的准确性需要增加局部基准点，大小,40,mils,，,阻焊开窗同普通焊盘一样处理，但不用加铜环保护。,基准点必须无阻焊膜污染，平面度在,0.015,mm,以内，表面亮度均匀，相对于背景有较高光学反差,；,PCB,工艺设计规范,基准点的数量要求,局部器件的基准点：在器件的对角需要二个,单元板：除器件局部基准点外，还需要有,SMD,元件的一面基准点的数量,2,（,双面,SMD,布局时，均有此要求）,拼板：,如果拼板不加辅助边，则没有拼板基准点；如果拼板加了辅助边，则推荐除局部和单元基准点外，还要在辅助边上增加拼板的基准点,3,个。,PCB,工艺设计规范,基准点的位置要求,器件局部基准点的位置：,单元基准点和拼板基准点在板上呈“对角”分布，尽量远离；,基准点在传送边方向距离板边至少大于,5,mm,，,以免被设备挡住；,PCB,工艺设计规范,导通孔焊盘,导通孔（,via,）,焊盘尺寸,外层焊盘环宽,(,A),要大于,5,mil,，,内层焊盘环宽,(,A),要大于,8,mil,推荐导通孔孔径及焊盘尺寸如图：,推荐反焊盘（电源或地平面上的隔离焊盘尺寸），大小尺寸导通孔焊盘,10,MIL,。,导通孔孔径（,mil,）,PCB,工艺设计规范,走线与金属化孔间的最小间隙,推荐的走线距金属化孔最小间隙,(,c),是,8,mil,；,内层走线距金属化孔最小间隙极限值,(,c),为,4,mil,；,表层走线距金属化孔最小间隙极限值,(,c),为,5,mil,；,导通孔处理要求：,到,SMD,焊盘小于,0.5,mm,（,20mil,）,的金属化导通孔要覆盖绿油；作为测试点的金属化导通孔焊盘最小要大于,40,mil,，,同时需要阻焊开窗；,PCB,工艺设计规范,PCB,的组合连接方式,V-CUT,直通型，不能在中间停止或转弯。边缘平整且不影响器件安装的,PCB,可用此种连接采用,V-CUT,的,PCB,板之间距离,(,S),应设置为,5,mils,。,X,应为（,1/4,1/3,）板厚,L,，,但最小厚度,X,须,0.4,mm,，,PCB,工艺设计规范,邮票孔,邮票孔的设计参数,铣槽,推荐的铣槽的宽度,2.0,mm,，,铣槽常用于单元板之间需要留有一定距离的情况，一般应与,V-CUT,或邮票孔配合使用。,PCB,工艺设计规范,孔设计,孔类型选择,金属紧固件孔,非金属紧固件孔,安装金属铆钉孔,安装非金属件铆孔,定位,孔,A,B,A,B,PCB,工艺设计规范,安装孔的禁布区要求,类型,紧固件的直径,表层最小禁布区直径范围,螺钉孔,2,7.1,2.5,7.6,3,8.6,4,10.6,5,12,铆钉孔,4,7.6,2.8,6,2.5,6,定位孔,/,安装孔等,2,安装金属件最大禁布区面积,A,PCB,工艺设计规范,内层最小无铜区,金属化孔孔壁与导线最小边缘距离,电源层、接地层铜箔与非金属化孔孔壁最小边缘距离,0.40,mm,0.63,mm,安装孔的禁布区要求,PCB,工艺设计规范,POWER PAD,上散热导通孔的设计要求,常这些散热导通孔的作用是散热和接地，为保证良好的焊接，导通孔设计为,10,mils,的,PTH,孔（尽量连接多的内层地），导通孔数量根据面积而,定，均布在焊盘上。,PCB,工艺设计规范,插件器件的接地 孔设计要求,为保证焊接时能良好透锡，必须控制接地大铜箔的层数，通常接地不要超过,3,层，如果必须连接超过,3,层地时，可以按照右图方法用,VIA,孔连接；,PCB,工艺设计规范,丝印设计,丝印项目及内容包括：,PCB,的,P/N,号和,PCB,的版本号；,元器件外形框,(,含散热器,加强条,拉手条,跳线焊盘等,),；,元器件的位号,(,含散热器,加强条,拉手条,跳线焊盘和固定孔等,),；,元器件的极性、方向标志或能表征方向的特征标识；,PCB,标贴的条码框；,PCB,使用的材料、耐火等级、生产日期、生产厂家相关认证信息等；,安装孔位置代号；,元器件第,1,脚的位置标识符；,过板,(,波峰焊接,),方向；,防静电标志；,多引脚,IC,或接插件的引脚编号或其它特殊要求等,PCB,工艺设计规范,丝印大小,为了确保所有字母、数字和符号在,PCB,上便于识别，元件框丝印的线宽必须大于,5,mils,，,字符高度最小,40,mil,，,宽度最小,28,mil,；,对于,BGA,等需要标注管脚号的，管脚号的字符丝印高度最小,31,mil,，,宽度最小,23,mil,；,PCB,的,P/N,号和,PCB,的版本号必须大于,100,mils,。,PCB,工艺设计规范,丝印之间的距离,丝印之间的距离至少为,8,mils,以免互相重叠；丝印不允许与焊盘、基准点重叠，以防止丝印被削掉不能识别，二者之间至少有,8,mils,的间距；所有丝印（含位置序号、方向标识、极性、第一脚标志等）不能被元器件等遮盖。,PCB,工艺设计规范,元器件位号丝印字符串的省略,为了不引起元器件位号丝印与实物对应的歧义，对于布局特别密集板卡的元器件位号可以不作丝印，但必须提供另外一套位号丝印在元器件丝印丝印框 内的,PCB,文件，用来生成插装图文件，供板卡的贴装、检验和维修等工序环节使用。,PCB,工艺设计规范,条码框丝印的位置,每一块,PCB,都要有条码框；条码框在,PCB,上水平或垂直放置，不推荐倾斜放置；一般按,PCBA,的装配方式：机箱插板,条码框放在,BOTTOM,面； 盒式产品,TOP,面。,PCB,工艺设计规范,丝印其它要求,PCB,上有安装扣板和大于器件本体的散热器时，需要在,PCB,上用丝印框线标识其扣板、散热器的轮廓，若丝印与器件干涉时，可以用断续的线段表示。防静电标志放置在,TOP,面。,PCB,工艺设计规范,阻焊设计要求,焊盘阻焊开窗,阻焊开窗应比焊盘尺寸大,6,mils,以上,阻焊桥,相邻的,SMD,焊盘，,SMD,焊盘和插件孔、,SMD,焊盘和导通孔、导通孔与导通孔之间需要保留阻焊桥；最小阻焊桥宽度,2,mils,间距小于,8,mil,不能保留阻焊桥。,散热用铺铜的阻焊开窗,散热用的铺铜（例如电压调整器下）推荐阻焊开窗；如果铺铜要打孔接到其它层，推荐孔径为,10,mil,，,如果大于,10,mil,要用阻焊油墨堵孔。防止锡膏漏到背面。,PCB,工艺设计规范,阻焊设计要求,导通孔的阻焊设计,覆盖,开小窗,开满窗,塞孔,推荐：一般导通孔的阻焊开窗在,TOP,面和,BOTTOM,面均 为孔径,5,mils,；,金属化孔的正反面禁布区内应作阻焊开窗；非金属化定位孔正反面阻焊开窗应比孔径大,10,mils,。,PCB,工艺设计规范,覆铜设计的工艺要求,外层如果有大面积的区域没有走线或图形，建议在该区域内铺铜网格（如下图所示），使得整个板面内的铜分布均匀；铜网格的大小为,16,mils X 16mils,。,多层板在厚度方向上各层的铜分布亦应均匀，例如,6,层板，第,1,层和第,6,层是信号层，第,6,层有大面积的铺铜，则第,1,层也应该铺铜；内层也是这样,相临的铺铜区域之间的最小间隔大于,0.5,mm,，,设计输出的文件应该删除多余的碎铜，避免引起非法的电连接或安全距离。,PCB,工艺设计规范,尺寸和公差的标注,PCB,外形尺寸；,PCB,板倒斜角或园角尺寸；,定位孔（螺钉安装孔、铆钉孔）的位置尺寸,板厚度（包括特别公差要求的）,特殊孔的孔径大小、公差、特殊镀层要求,有严格定位要求的连接器位置要求；,表面处理方式,层间结构,PCB,工艺设计规范,元器件布局通用要求,元器件选型与建库要求,确保元器件库的封装与元器件实物外形轮廓、引脚间距、通孔直径等相符合。插装器件管脚应与通孔公差配合良好，考虑公差可适当增加，确保透锡良好。,新增元件在封装库中无相应封装时，应根据器件的资料建立元件封装信息，并保证丝印图形与实物相符合。,需过波峰焊的,SMT,器件要求使用表面贴波峰焊封装库；,轴向器件引脚间距的种类应尽量少，以减少器件的成型和插装的一致性。,PIN,间距的兼容器件要有单独的焊盘孔，特别是继电器的各兼容焊盘之间要连线。,除非实验验证没有问题，否则不能选非表贴器件作为表贴器件使用。,元器件布局要求,PCB,工艺设计规范,元器件布局工艺要求,尽可能的采用一种焊接工艺完成整板的全部元器件的焊接（有特殊要求的元器件除外）；,采用双面混合布局时，每面尽可能采用一种焊接工艺完成；,优选的布局是：,尽可能单面布置元器件，如果双面布置元器件，一面布主要元器件，另一面只能布小器件（贴片电阻、电容）；,若以上布局均不能达到要求时，需要考虑尽可能减少手工贴、插装和焊接元器件的数量；,PCB,工艺设计规范,方向上的要求,有极性（如二极管、电解电容）或有方向性（如,IC,、,插座等）的器件在布局上要求一致，并尽量排列整齐；,推荐器件的方向为,0,度或,90,度（水平或垂直放置）；,非全端子片式器件（钽电容、二极管）过波峰时最佳方向需满足轴向与进板方向平行。,贴片发光二极管要求与板卡长边方向垂直放置（针对长宽比大于,2.5,的板卡）；,PCB,工艺设计规范,板边距离的要求,除了接口器件等特殊需要外，其他器件本体都不能超出,PCB,的边缘，满足引脚焊盘边缘（或器件本体）与板边距离,5.00,mm,的要求；超出要求的需要增加辅助工艺边；,PCB,工艺设计规范,热设计,需要安装散热器的器件，应注意散热器的安装位置和方向，布局时要留有足够的空间，确保不与其他器件干涉（确保最小,0.5,mm,的距离满足安装空间要求）或安全距离要求；,热敏元件（如电解电容器、晶体振荡器等）不能直接接触高热器件，在板上安装后两者间隙至少在,1,mm,以上，并尽量远离。,热敏元件尽量放置在上风口，高器件放置在低矮器件后面，并沿风阻最小的方向排布，防止风道受阻；,PCB,工艺设计规范,装配空间和距离的考虑,器件之间的距离满足操作空间的要求（例如接插件的插拔等）,。,电气安全距离要求,不同属性（如有电位差，不同的电源地属性等）的金属件（如散热器、屏蔽壳等）或有金属壳体的元器件不能相碰，需确保最小,1.0,mm,的距离以满足安装空间要求。,PCB,工艺设计规范,S,M,D,元件的布局要求,SMD,布局通用要求,细间距器件推荐放置在,PCB,的,TOP,面（如多,I/O,引脚的,IC,等）,大于,0805,的陶瓷电容和发光二极管，布局时尽量靠近传送边或受应力较小的区域，其轴向与板传送方向平行；。,不允许二个,SMD,器件重叠兼容替代，因会影响锡膏印刷的效果,若板卡的长宽比大于,2:1,时，为减少焊点在板卡在长边方向上的变形，导致元器件因焊点疲劳产生可靠性方面的影响，,SMD,元器件的布局长轴方向应垂直于板卡的长边；,PCB,工艺设计规范,元器件尽可能分散布局，对于过密分布的区域需要经过实际回流焊接试验不产生冷焊为准。,经常插拔器件或板边连接器周围,3,mm,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。,机贴要求,同种器件：,X,40mil,，,Y,50mil,；,异种器件：,X,Y,0.13*h+30mil,（,h,为周围近邻元件最大高度差）；只能手工贴片的元件之间距离要求：间隔,80,mil,；,PCB,工艺设计规范,SMD,布局可维修性要求,所有元器件均需要预留维修空间；,BGA,的周围禁布区,5.0,mm,，,其他无引线封装,MLF,、,BCC,、,LLP 3.0mm,。,一般情况下，,BGA,（,包括球栅阵列,BGA,、,无引线封装,MLF,、,BCC,、,LLP,）,不允许放置在,BOTTOM,面，当需要放置在,BOTTOM,面时，不能在正面,BGA,的,8.0,mm,禁布区的投影范围内，以免维修时损坏另一面的器件。,PCB,工艺设计规范,双面回流,/,SMD,元件第一面回流要求,如果选用双面回流的工艺，要求第一回流面放置的无大体积、太重的表贴器件，防止在二次回流时掉件。可用以下公式计算：,元件的重量（克）,/,元件脚和焊盘的总接触面积,(,mm,2,) 0.3,（,克,/,mm,2,）,PCB,工艺设计规范,波峰焊工艺,SMD,元件布局,考虑波峰焊热冲击和,CTE,不匹配的问题会导致可靠性降低，对于大于,2125,的片式陶瓷电容封装建议不要放在波峰焊面，具体可参考器件厂家要求进行设计；,允许进行波峰焊接的,SMD,元件有：,1608,（,0603,）封装尺寸以上贴片电阻、贴片电容（不含立式铝电解电容）、,SOT,、,SOP(,引线中心距,1,mm,（,40 mil,）,),且高度小于,6,mm,；，,小于,0402,的,CHIP,不适合波峰焊工艺；,磁珠器件建议不要放在波峰焊一面，防止焊点拉尖；,PCB,工艺设计规范,放置方向,采用波峰焊焊接贴片元器件时，波峰焊面上相邻元件错开的或高度不一致时，常常因前面元器件挡住后面元器件而产生漏焊现象，即通常所说的阴影效应。因此，必须将元器件引线垂直于波峰焊焊接时,PCB,的传送方向，即按照下图所示的正确布局方式进行元器件布局，且每相邻两个元器件必须满足一定的间距要求（见下条），否则将产生严重的漏焊现象。,间距要求,相同类型器件距离,、不,同类型器件距离,焊盘要求： 焊盘长度方向向外扩展,1/3,；偷锡焊盘的宽度推荐为芯片引脚焊盘的,2,倍,波峰焊工艺,SMD,元件布局,PCB,工艺设计规范,插件元件布局要求,接插件尽可能靠近板边布局；,相邻插件元件非导电本体之间的距离大于,0.5,mm,（,20mil,）；,相邻插件元件导电本体之间距离应大于,0.5,mm,以上，或考虑错位排列,除结构上特殊要求外，插装元件应尽可能减少手工补焊；,BOTTOM,面插件元件焊脚周围,SMD,器件有足够的距离：波峰焊或套模,插件焊盘之间的距离保持大于,1.0,mm,的距离；,插件元件多排引脚时，以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件。,变压器等自制器件优选防呆插装设计，引脚使用标准长度；,散热器采用冲压端子焊接到,PCB,板上，不应遮挡其它元件，或影响其它元器件拆装；,PCB,板上的小插板结构，小插板设计时应做成防呆插形式；,PCB,工艺设计规范,背板器件布局要求,SMD,器件单面布局，尽量集中在一个区域；,尽量不要放置引脚间距在,1.27,mm,以下的,SMD,器件；,有卡扣的连接器布置时应保证在将来整机装配完成后卡扣的方向朝上；,背板上应优选压接连接器；,PCB,工艺设计规范,布线设计,CHIP,元器件的对称布线,；,元器件焊盘出线应从焊盘端面中心位置,；,元器件相邻焊盘是同一网络要引出焊盘后再短接；,布线到板边距的要求,:,一般对于,2,mm,，,波峰焊的,Bottom,面要求,5,mm,；,热焊盘需要隔离处理，大电流焊盘需要加泪滴；,PCB,工艺设计规范,定位孔要求,必须在,PCB,对角线处至少设置二个定位孔,对于多面板，如拼板，如果是整片制造分开测试，则各子板上必须在,PCB,对角线处至少设置二个定位孔；,定位孔标准孔径,3.20,0.08,mm,，,针对公司不同产品的,PCB,也可采用以下优选孔径：,2.80,0.08,mm,，,3.00,0.08mm,，,3.50,0.08mm,和,4.50,0.08,mm,。,对于同一产品的不同,PCB,，若,PCB,外形尺寸相同，则定位孔的位置也必须统一；,定位孔为光孔，即非金属化的通孔（射频板除外），采用非金属化的定位孔，以减少焊锡镀层的增厚而不能达到公差要求；,如果已有安装孔（扣手安装孔除外）满足上述要求，不必另设定位孔。,PCBA,加工工艺要求,元器件来料检验：,核对,BOM,清单和实物一致，并确认,BOM,清单、插装图版本正确，工艺要求明确，元器件标识与,BOM,清单描述一致；,是否涉及有效的,ECN,、,TCN,文件，过了有效期没有封闭的,TCN,是否继续执行等得到,SQA,工程师确认；,按照,通用电子元器件检验规范,（,Q-T-001-04,）,核查元器件的规格、型号和数量；,按照,IPC-600,标准检查,PCB,来料外观；,PCBA,加工工艺要求,检查元器件的外观质量,元器件外观应无损伤、变形等现象，标识清晰；,元器件引线或管脚应无锈迹等氧化物和其它污染物；,当元器件引线或管脚表面粘污，氧化严重或者引线焊接部位有涂料时，必须在成型前进行可焊性预处理；,各连接器、接插件的金属接触对或舌簧片不得变形损伤，且外观无腐蚀；,开关元器件通断良好。,2mm,2mm,PCBA,加工工艺要求,元器件成型方式,卧装,/,直插,浮高,立装,PCBA,加工工艺要求,L+d,d,1.5,mm,L,3mm,1.5,mm,3mm,d,L+d,三极管成型类型,PCBA,加工工艺要求,加套绝缘垫片,加套绝缘垫片,字符丝印面朝上,2mm,电感、晶振成型,PCBA,加工工艺要求,元器件成型技术要求,安装在金属化通孔中的元器件，从器件的本体、球状连接部分或引脚焊接部分到器件引脚折弯处的距离，,至少相当,于一个引脚的直径或厚度或,0.8,毫米中的较大者，,焊锡珠；,焊缝,PCBA,加工工艺要求,成型的元器件引脚应无扭曲和裂缝，引脚内侧的弯曲半径符合表,3,要求；,引脚的直径,/,厚度,引脚内侧的弯曲半径,小于,0.8,毫米,1,直径厚度,0.8,毫米,1.2,毫米,1.5,直径厚度,大于,1.2,毫米,2,直径厚度,元器件成型技术要求,PCBA,加工工艺要求,预成型后，其引脚上的刻痕、损伤或形变不能超过引脚直径或厚,度的,10%,，,元器件成型技术要求,PCBA,加工工艺要求,将元器件成型为立式时，无极性元件的标识应从上至下读取，极性元件的标识在元件的顶部,无,极性元件,有极性元件,元器件成型技术要求,PCBA,加工工艺要求,引线成型后，元器件的型号、规格、标志应位于引脚弯曲的上方，或者便于观察的方向，,元器件成型技术要求,PCBA,加工工艺要求,元器件的管脚成型时，要考虑元器件插焊接后有足够的应力释放，,元器件成型技术要求,PCBA,加工工艺要求,PCBA,组装,SMT,基本步骤,PCBA,加工工艺要求,锡膏丝印技术,在表面贴片装配的回流焊接中，锡膏是元件引脚或端点和电路板上焊盘之间的连接介质。除了锡膏本身之外，丝印之中有各种因素，包括丝印机，丝印方法和丝印过程的各个参数。其中丝印过程是重点。,PCBA,加工工艺要求,锡膏丝印常见缺陷,缺陷类型,可能原因,改正行动,锡膏对焊盘位移,丝印模板未对准，模板或电路板不良,调整丝印机，测量模板或电路板,锡膏桥,锡膏过多，丝孔损坏,检查模板,锡膏模糊,模板底面有锡膏、与电路板面间隙太多,清洁模板底面,锡膏面积缩小,丝孔有干锡膏、刮板速度太快,清洗丝孔、调节机器,锡膏面积太大,刮板压力太大、丝孔损坏,调节机器、检查模板,锡膏量多、高度太高,模板变形、与电路板之间污浊,检查模板、清洁模板底面,锡膏下塌,刮板速度太快、锡膏温度太高、吸入潮汽,调节机器、更换锡膏,锡膏高度变化大,模板变形、刮板速度太快、分开控制速度太快,调节机器、检查模板,锡膏量少,刮板速度太快、塑料刮刀扣刮出锡膏,调节机器,PCBA,加工工艺要求,红胶工艺,SMT,技术,必须明确规定黏合剂的稠密度、良好的胶点轮廓、良好的湿态和固化强度、胶点大小。使用,CAD,或其它方法来告诉自动设备在什么地方滴胶点。滴胶设备必需有适当的精度、速度和可重复性，以达到应用成本的平衡。一些典型的滴胶问题必须在工艺设计时预计到,PCBA,加工工艺要求,红胶工艺,SMT,技术常见缺陷,掉件：,原因：红胶印刷量少或钢网堵孔，红胶固化温度底。,虚焊,原因：红胶污染焊盘，胶量过多。,元器件偏移,原因：钢网开口位置偏，贴偏。,PCBA,加工工艺要求,贴放,SMD,技术,表面贴片设备不仅要能够准确贴放各种元件，而且要能够处理日益变小的元件包装。设备必须保持其机动性，来适应可能变成电子包装主流的新元件。,PCBA,加工工艺要求,贴放,SMD,线,PCBA,加工工艺要求,回流焊接,SMD,技术,批量回流焊接,过程参数控制,回流温度曲线的效果,氮气保护回流,温度测量和回流,温度曲线优化。,PCBA,加工工艺要求,回流焊接,SMD,技术常见缺陷,焊料球,现象：,在再流焊接过程中经常可发现在与电极的连接部周围不规则地散布着一些焊料小球的现象。,形因： 加热升温过快，焊膏中溶剂剧烈气化产生爆喷现象而导致焊料球的飞散。, 焊膏中焊料粉末粒子的氧化较严重时也易产生焊料小球。, 焊膏中存在过多的,10,微米以下的微型粒子，焊膏干燥前或升温时随焊剂流淌到焊盘之外。,对策： 设定适当的预热温度。, 对焊膏的选择和保管应符合有关规定要求。, 采用,N2,保护气氛下的再流焊接技术以克服大气中的氧化影响。,PCBA,加工工艺要求,回流焊接,SMD,技术常见缺陷,“曼哈顿”现象 （立碑）：,现象： 随着,SMC/SMD,的微小型化，再流焊接时这些片式器件会出现“直立”。,形因： ,SMC,两端电极上焊料的熔融时间不同，电极面积、焊盘面积、焊膏印刷量不同以及贴片质量等造成两端不对称，而导致,SMC,两端所受表面张力不平衡；, 采用,VPS,再流焊接时，全氟化合物饱和蒸汽遇到低温的,SMA,后凝聚成液体对,SMC,产生浮力作用而导致片式元件直立。,对策： 选择合适的预热升温条件；, 检查焊膏的保管状态是否符合规定；, 检查焊膏的涂敷量是否在规定要求之内；, 检查焊膏印刷机印刷的精度是否符合要求；, 检查贴片机的贴装精度是否符合要求；, 检查,SMC,两端电极面积的精度是否符合规定；,PCB,焊盘区的设计尺寸及外连导线是否符合规定的要求。,PCBA,加工工艺要求,“芯吸”现象,现象：,SMA,在再流焊接过程中，由于,PCB,和元器件本身的热容 量比引线的热容量大，所以引线要比,PCB,焊盘先达到焊料熔融温度形成 较大的温度差，从而使液态焊料以比在焊盘区表面扩展更快的速度被吸上引线上部而形成“芯吸”现象。,形因：引线部与焊盘区形成很大的温度差，引线部温度高而焊盘温度低导致液态焊料吸向引线部。,对策： 适当调整预热温度的设定参数；, 正确地设计焊盘区；, 选择好合适的加热条件。,回流焊接,SMD,技术常见缺陷,PCBA,加工工艺要求,回流焊接,SMD,技术常见缺陷,“桥连”现象：,现象： 两个相邻电极间被焊料连接起。,形因： 焊膏印刷位置不合适，量过多等。,对策： 改善焊膏印刷质量及位置精度；, 控制焊膏的印刷量。, 在易桥连处采用阻焊膜。,PCBA,加工工艺要求,回流焊接,SMD,技术常见缺陷,本体起泡和开裂 ：,现象： 树脂塑料外封装起泡、开裂。某些湿热敏感器件电气参数异常。,形因： 由于保管或使用中的树脂吸湿，故含有水份的封装体进入再流焊接时伴随着急剧的升温将出现水蒸汽化而产生。 某些湿热敏感器件，由于湿热因素导致集成电路内部绝缘性能降低，使得电气参数发生异常。,对策： 改善元器件的保存、使用的环境条件；, 在焊接之前进行预热处理，推荐的预热工艺是：温度：,100120,；时间：,1224,小时。,PCBA,加工工艺要求,THT,插装波峰焊接工艺,波峰焊是将熔融的液态焊料,借助与泵的作用,在焊料槽液面形成特定形状的焊料波,插装了元器件的,PCB,置与传送链上,经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程,。,叶泵,移动方向,焊料,PCBA,加工工艺要求,PCBA,加工工艺要求,1,波峰焊机的工位组成及其功能,裝板,涂布焊剂,预热,焊接,热风刀,冷却,卸板,2,波峰面,波的表面均被一层氧化皮覆盖,它在沿焊料波的整,个长度方向上几乎都保持静态,在波峰焊接过程中,PCB,接触到锡波的前沿表面,氧化皮破裂,PCB,前面的锡波无,皲褶地被推向前进,这说明整个氧化皮与,PCB,以同样的,速度移动,PCBA,加工工艺要求,3,焊点成型,当,PCB,进入波峰面前端（,A,）时,基板与,引脚被加热,并在未离开波峰面（,B,）,之,前,整个,PCB,浸在焊料中,即被焊料所桥,联,但在离开波峰尾端的瞬间,少量的焊,料由于润湿力的作用,粘附在焊盘上,并,由于表面张力的原因,会出现以引线为中,心收缩至最小状态,此时焊料与焊盘之间,的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力,。因此会形成饱满,圆整的焊点,离开波,峰尾部的多余焊料,由于重力的原因,回,落到锡锅中,沿深板,焊料,A,B1,B2,v,v,PCB,離開焊料波時分離點位與,B1,和,B2,之間的某個地方分離后,形成焊點,PCBA,加工工艺要求,4,防止桥联的发生,1,使用可焊性好的元器件,/PCB,2,提高助焊剂的活性,3,提高,PCB,的预热温度,增加焊盘的湿润性能,4,提高焊料的温度,5,去除有害杂质,减低焊料的内聚力,以利于两焊点之间的焊料分开,波峰焊机中常见的预热方法,1,空气对流加热,2,红外加热器加热,3,热空气和辐射相结合的方法加热,PCBA,加工工艺要求,波峰焊工艺曲线解析,预热开始,与,焊料接触,达到润湿,与,焊料脱离,焊料开始凝固,凝固结束,预热时间,润湿时间,停留/焊接,时间,冷卻,时间,工艺时间,PCBA,加工工艺要求,波峰焊工艺曲线解析,1,润湿时间,指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间,2,停留时间,PCB,上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰面的时间,停留,/,焊接时间的计算方式是,停留,/,焊接时间,=,波峰宽,/,速度,3,预热温度,预热温度是指,PCB,与波峰面接触前达到,的温度,(,見右表）,4,焊接温度,焊接温度是非常重要的焊接参数,通常高于,焊料熔点（,183,C,）,50,C,60,C,大多数情况,是指焊锡炉的温度实际运行时,所焊接的,PCB,焊点温度要低于炉温,这是因为,PCB,吸热的结果,PCBA,加工工艺要求,SAM,类型,元器件,预热温度,单面板组件,通孔器件与混装,90100,双面板组件,通孔器件,100110,双面板组件,混装,100110,多层板,通孔器件,115125,多层板,混装,115125,波峰焊工艺曲线解析,PCBA,加工工艺要求,波峰焊工艺参数调节,波峰高度,:,波峰高度是指波峰焊接中的,CB,吃锡高度。其数值通常控制在,PCB,板厚度的,1/22/3,过大会导致熔融的焊料流到,PCB,的表面,形成“桥连”,传送倾角,:,波峰焊机在安装时除了使机器水平外,还应调节传送装置的倾角,通过倾角的调节,可以调控,PCB,与波峰面的焊接时间,适当的倾角,会有助于焊料液与,PCB,更快的剥离,使之返回锡锅内,热风刀,:,所谓热风刀,是,SMA,刚离开焊接波峰后,在,SMA,的下方放置一个窄长的带开口的“腔体”，窄长的腔体能吹出热气流,尤如刀状,故称“热风刀”。,PCBA,加工工艺要求,波峰焊工艺参数调节,焊料纯度的影响：波峰焊接过程中,焊料的杂质主要是来源于,PCB,上焊盘的铜浸析,过量的铜会导致焊接缺陷增多,.,助焊剂：,工艺参数的协调：波峰焊机的工艺参数带速,预热时间,焊接时间和倾角之间需要互相协调,反复调整。,PCBA,加工工艺要求,波峰焊接缺陷分析,:,问题及原因 对 策,1.,沾锡不良,:,这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾锡,.,分析其原因及改善方式如下,:,外界的污染物如油,脂,腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷防焊剂时沾上的,.,SILICON OIL,通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,而,SILICON OIL,不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在基板上而造成沾锡不良,.,常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良,过二次锡或可解决此问题,.,沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂,.,吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔锡需要足够的温度及时间,WETTING,通常焊锡温度应高于熔点温度,50,至,80,之间,沾锡总时间约,3,秒,.,调整锡膏粘度。,PCBA,加工工艺要求,问题及原因 对 策,波峰焊接缺陷分析,:,2.,局部沾锡不良,DE WETTING:,此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部沾锡不良不会露出铜箔面,只有薄薄的一层锡无法形成饱满的焊点,.,3.,冷焊或焊点不亮,COLD SOLDER OR DISTURRED SOLDER JOINTS:,焊点看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,注意锡炉输送是否有异常振动,.,4.,焊点破裂,CRACKS IN SOLDER FILLET:,此一情形通常是焊锡,基板,导通孔,及零件脚之间膨胀系数,未配合而造成,应在基板材质,零件材料及设计上去改善,.,PCBA,加工工艺要求,问题及原因 对 策,波峰焊接缺陷分析,:,5.,焊点锡量太大,EXCES SOLDER:,通常在评定一个焊点,希望能又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度未必有所帮助,.,锡炉输送角度不正确会造成焊点过大,倾斜角度由,1,到,7,度依基板设计方式,调,整,一般角度约,3.5,度角,角度越大沾锡越薄，角度越小沾锡越厚,.,提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽,.,提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,曾加助焊效果,.,改变助焊剂比重,略为降低助焊剂比重,通常比重越高吃锡越厚也越易短路,比重越低吃锡越薄但越易造成锡桥,锡尖,.,PCBA,加工工艺要求,问题及原因 对 策,波峰焊接缺陷分析,:,6.,锡尖,ICICLING:,此一问题通常发生在,DIP,或,WIVE,的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡,.,6,-1.,基板的可焊性差,此一问题通常伴随着沾锡不良,此问题应由基板可焊性去探讨,可试由提升助焊剂比重来改善,.,6,-2.,基板上金道,(PAD),面积过大,可用绿,(,防焊,),漆线将金道分隔来改善,原则上用绿,(,防焊,),漆线在大金道面分隔成,5mm,乘,10mm,区块,.,锡槽温度不足沾锡时间太短,可用提高锡槽温度加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽来改善,.,出波峰后之冷却风流角度不对,不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速,多余焊锡无法受重力与内聚力拉回锡槽,.,PCBA,加工工艺要求,问题及原因 对 策,波峰焊接缺陷分析,:,7.,防焊绿漆上留有残锡,SOLDER WEBBING:,基板制作时残留有某些与助焊剂不能兼容的物质,在过热之,后餪化产生黏性黏着焊锡形成锡丝,可用丙酮,(*,已被蒙特娄公约禁用之化学溶剂,),氯化烯类等溶剂来清洗,若清洗后还是无法改善,则有基板层材,CURING,不正确的可能,本项事故应及时回馈基板供货商,.,不正确的基板,CURING,会造成此一现象,可在插件前先行烘烤,120,二小时,本项事故应及时回馈基板供货商,.,锡渣被,PUMP,打入锡槽内再喷流出来而造成基板面沾上锡渣,此一问题较为单纯良好的锡炉维护,锡槽正确的锡面高度,(,一般正常状况当锡槽不喷流静止时锡面离锡槽边缘,10mm,高度,),PCBA,加工工艺要求,问题及原因 对 策,波峰焊接缺陷分析,:,8.,白色残留物,WHITE RESIDUE:,助焊剂通常是此问题主要原因,有时改用另一种助焊剂即可改善,松香类助焊剂常在清洗时产生白班,此时最好的方式是寻求助焊剂供货商的协助,产品是他们供应他们较专业,.,基板制作过程中残留杂质,在长期储存下亦会产生白斑,可用助焊剂或溶剂清洗即可,.,不正确的,CURING,亦会造成白班,通常是某一批量单独产生,应及时回馈基板供货商并使用助焊剂或溶剂清洗即可,使用之助焊剂与基板氧化保护层不兼容,均发生在新的基板供货商,或更改助焊剂厂牌时发生,应请供货商协助,.,因基板制程中所使用之溶剂使基板材质变化,尤其是在镀镍过程中的溶液常会造成此问题,建议储存时间越短越好,。,助焊剂使用过久老化,暴露在空气中吸收水气劣化,建议更新助焊剂,使用松香型助焊剂,过完焊锡炉候停放时间太九才清洗,导致引起白班,尽量缩短焊锡与清洗的时间即可改善,.,清洗基板的溶剂水分含量过高,降低清洗能力并产生白班,.,应更新溶剂,.,PCBA,加工工艺要求,问题及原因 对 策,波峰焊接缺陷分析,:,9.,深色残余物及浸蚀痕迹,DARK RESIDUES AND ETCH MARKS:,松香型助焊剂焊接后未立即清洗,留下黑褐色残留物,尽量提前清洗即可,.,酸性助焊剂留在焊点上造成黑色腐蚀颜色,且无法清洗,