印制电路板设计规范工艺性要求.docx

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1、印制电路板设计规范工艺性要求前言IV使用说明VII1 范围*12 引用标准*13 定义、符号和缩略语*13.1 1印制电路PrintedCircuit13.2 印制电路板PrintedCircuitBoard（缩写为：PCB）13.3 3覆铜箔层压板MetalCladLaminate13.4 4裸铜覆阻焊工艺SolderMaskonBareCopper（缩写为：SMOBC）13.5 A面ASide13.6 B面BSide13.7 波峰焊23.8 再流焊23.9 9SMDSurfaceMountedDevices23.10 10THCThroughHoleComponents23.11 SOTS

2、mallOutlineTransistor23.12 SOPSmallOutlinePackage23.13 PLCCPlasticLeadedChipCarriers23. 14QFPQuadFlatPackage24. 15BGABallGridArray25. 16Chip26. 17光学定位基准符号Fiducial27. 18金属化孔PlatedThroughHole38. 19连接盘Land39. 20导通孔ViaHole310. 21元件孔ComponentHole34 PCB工艺设计要考虑的基本问题*35 印制板基板*35.1 常用基板性能35.2 PCB厚度*45.3 铜箔厚度

3、*45.4 4PCB制造技术要求*56 PCB设计基本工艺要求61 .1PCB制造基本工艺及目前的制造水平*61.1.1 层压多层板工艺61.1.2 BUM（积层法多层板）工艺*62 .2尺寸范围*76 .3外形*87 .4传送方向的选择*98 .5传送边*99 .6光学定位符号*96. 6.1要布设光学定位基准符号的场合97. 6.2光学定位基准符号的位置108. 6.3光学定位基准符号的设计要求106.7 定位孔*116.8 挡条边*116.9 孔金属化问题*117拼板设计*117.1 拼板的布局117.2 拼板的连接方式137. 2.1双面对刻V形槽的拼板方式138. 2.2长槽孔加圆孔

4、的拼板方式147.3连接桥的设计148 元件的选用原则*149 组装方式159.1 推荐的组装方式*159.2 组装方式说明1610元件布局*1610. 1A面上元件的布局1610.1 2间距要求*1610.3 波峰焊接面上（B面）贴片元件布局的特殊要求*1810.4 其他要求1910.5 规范化设计要求2011布线要求2111. 1布线范围（见表7）*2111.2 布线的线宽和线距*2111.3 焊盘与线路的连接*2111.3.1 线路与ChiP元器件的连接2111.3.2 线路与SOIC、PLCCsQFP、SOT等器件的焊盘连接2211.4 大面积电源区和接地区的设计*2312表面贴装元件

5、的焊盘设计*2311.5 矩形片状元件焊盘设计的一般原则2311.6 SoT焊盘设计的一般原则2412. 3PLCC焊盘设计的一般原则2412. 4QFP焊盘设计的一般原则2412.2 BGA焊盘设计的一般原则2513通孔插件元件安装要素的设计2712.3 元件插孔孔径*2712.4 焊盘*2712.5 跨距*2813. 4常用元器件的安装孔径和焊盘尺寸*2814导通孔的设计2913.2 导通孔位置的设计*2913.3 导通孔孔径和焊盘*3015螺钉/钾钉孔3115.1 螺钉安装空间见表14*3115.2 钾钉孔孔径及装配空间3116阻焊层设计*3116.1开窗方式3116.2 焊盘余隙*32

6、16.3 蓝胶的采用3217字符图3217.1 丝印字符图绘制要求*3217.2 元器件的表示方法*3317.3 字符大小、位置和方向*3417.4 元器件文字符号的规定*3517.5 后背板的特殊要求*3618条码位置*38使用说明为方便设计者和工艺评审人员掌握本标准的内容，编者根据条目的性质和重要性，对本标准条目的执行要求进行了标注。1对“知识性、解释性”的条目，如“PCB制造基本工艺及目前的制造水平”,在条目后标注有“这些条目的内容，是作为一个PCB设计师必须了解的基本知识，它们有助于设计者较深的了解有关条目规定的深层含意。2对“原则性规定”的条目，如“11.3焊盘与线路的连接”，基本上

7、要靠设计者根据具体的PCB灵活掌握，要求设计者尽量做到，但不作为强制执行的条目。在此类条目后标注有3对“必须要做到”和“人为规定”的条目，如“6.5传送边”，在条目后标注有“*”,这些条目规定的要求必须做到。4如果对一级目录的条目执行要求作了标注，则其下级目录中各条目的执行要求都与其上级目录条目的执行要求一样，标准中不在一一标注；如果一级目录下各二级目录的条目执行要求不一样，就从二级目录开始进行标注，其二级目录以下各级目录均按此要求执行；依次类推。1范围*本标准规定了印制电路板（以下简称PCB）设计应遵守的基本工艺要求。本标准适用于公司的PCB设计。2引用标准*下面引用的企业标准，以网上发布的

8、最新标准为有效版本。IPC-SM-782SurfaceMountDesignandLandPatternStandard04.100.3印制电路板设计规范一生产可测性要求04.099.2印制电路板焊盘图形尺寸要求3定义、符号和缩略语*本标准采用下列定义、符号和缩略语。印制电路PrintedCircuit在绝缘基材上，按预定设计形成的印制元件或印制线路以及两者结合的导电图形。印制电路板PrintedCircuitBoard（缩写为：PCB）印制电路或印制线路成品板的通称，简称印制板。它包括刚性、挠性和刚挠结合的单面、双面和多层印制板。覆铜箔层压板MetalCladLaminate在一面或两面覆有

9、铜箔的层压板，用于制造印制板，简称覆铜箔板。裸铜覆阻焊工艺SolderMaskonBareCoPPer（缩写为：SMOBC）在全部是铜导线（包括孔）的印制板上选择性地涂覆阻焊剂后进行焊料整平或其他处理的工艺。A面ASide安装有数量较多或较复杂器件的封装互联结构面（PaCkagingandInterconnectingure）,在IPC标准中称为主面（PrimarySMe）,在本文中为了方便，称为A面。对插件板而言，元件面就是A面；对SMT板而言，贴有较多IC或较多元件的那一面，称为A面；B面BSide与A面相对的封装4联结构面。在IPC标准中称为辅面（SecondarySide）,在本文中为

10、了方便，称为B面。对插件板而言，就是焊接面。波峰焊将熔化的软钎焊料，经过机械泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，使预先装有电子元器件的PCB通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与PCB焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺。再流焊通过熔化预先分配到PCB焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与PCB焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺。SMDSurfaceMountedDevices表面组装元器件或表面贴片元器件。指焊接端子或引线制作在同一平面内，并适合于表面组装的电子元器件。THCThroughHoleComponents通孔插装元器件。指适合于插装的电子元器件。SOTSmall

11、OutlineTransistor小外形晶体管。指采用小外形封装结构的表面组装晶体管。SOPSmallOutlinePackage小外形封装。指两侧具有翼形或J形引线的一种表面组装元器件的封装形式。注：在96版的IPC标准中细分为SoIC、SSOICSOPICxTSoP和SOJo引线中心距有6.3mm、0.4mm、0.5mm、0.63mm、0.8mm、1.27mmPLCCPlasticLeadedChipCarriers塑封有引线芯片载体。指四边具有J形引线，采用塑料封装的表面组装集成电路。外形有正方形和矩形两种形式，典型引线中心距为1.27mm。QFPQuadFlatPackage四边扁平封

12、装器件。指四边具有翼形短引线，采用塑料封装的薄形表面组装集成电路。在96版的IPC标准中细分为PQFPSQFP、CQFPo引线中心距有0.3mm,0.4mm,0.5mm,0.63Innb0.8Innb1.27mm。BGABallGridArray球栅阵列封装器件。指在元件底部以矩阵方式布置的焊锡球为引出端的面阵式封装集成电路。目前有塑封BGA(P-BGA)和陶瓷封装BGA(C-BGA)两种。焊锡球中心距有1.5mm,1.27mm,1mm,0.8mm,0.65m,0.5mm,0.4mm。Chip片式元件。本标准特指片式电阻器、片式电容器、片式电感器等两引脚的表面组装元件。光学定位基准符号Fidu

13、cialPCB上用于定位的图形识别符号。丝印机、贴片机要靠它进行定位，没有它，无法进行生产。金属化孔PlatedThroughHole孔壁沉积有金属层的孔。主要用于层间导电图形的电气连接。连接盘Land是导电图形的一部分，可用来连接和焊接元器件。用来焊接元器件时又叫焊盘。导通孔ViaHole用于导线转接的金属化孔。也叫中继孔、过孔。元件孔ComponentHole用于把元器件引线（包括导线、插针等）电气连接到PCB上的孔，连接的方式有焊接和压接。4PCB工艺设计要考虑的基本问题*PCB的工艺设计非常重要，它关系到所设计的PCB能否高效率、低成本地制造出来。新一代的SMT装联工艺，由于其复杂性，

14、要求设计者从一开始就必须考虑制造的问题。因为一旦设计完成后再进行修改势必延长转产时间、增加开发成本。即使改一个金属化孔的位置也要进行重新布线、重新制作PCB加工菲林和焊管印刷钢板，硬成本至少要两万元以上。对模拟电路就更加困难，甚至要重新进行设计、调试。但是，如果不进行修改，批量生产造成的损失就会更大，所付出的代价将是前一阶段修改成本的数十倍以上。因此，设计者必须从设计工作开始起就重视工艺问题，问题越早解决对公司也越有利。工艺性设计要考虑：a）自动化生产所需的传送边、定位孔、定位符号；b）与生产效率有关的拼板；c）与焊接合格率有关的元件封装选型、基板材质选择、组装方式、元件布局、焊盘设计、阻焊层

15、设计；d）与检查、维修、测试有关的元件间距、测试焊盘设计；e）与PCB制造有关的导通孔和元件孔径设计、焊盘环宽设计、隔离环宽设计、线宽和线距设计；f）与装配、调试、接线有关的丝印或腐蚀字符；g）与压接、螺装、锦接工艺有关的孔径、安装空间。5印制板基板*常用基板性能根据公司产品的特点，一般推荐采用FR-4基板。表1列出了儿种常用基板材料，供需要时参考。表1常用基板性能类型最高连续温度（C）说明G-IO130环氧玻璃纤维层板，不含阻焊剂，可以钻孔但不允许用冲床冲孔。性能与FRY层板相似，适用于多层板，在美国得到广泛应用。G-Il170同GTO,但可耐更高的工作温度。FR-4130环氧玻璃纤维层板，

16、含阻焊剂，具有良好的电性能和加工性能，适用于多层板，广泛应用于电子工业，具有可取的性能价格比。公司推荐使用的牌号。FR-5170同FR-4,但可在更高的温度下保持良好强度和电性能。温度高于170C后，电性能下降。对双面再流焊的板可以考虑选用。GPY260聚酰亚胺玻璃纤维层板，在高温下它的强度和稳定性都优于FR-4层板，用于高可靠的军品中。GT220聚四氟:乙烯玻璃纤维层板，介电性能可控，用于高频电路。GX220同GT,但介电性能更好。AI2Oj材料为96%高纯AU）3,具有良好的电绝缘性能和优异的导热性，可用于高功率密度电路的基板。主要用于厚、薄膜混合集成电路。注：表中基板类型代号为（美）NE

17、MA中的代号。PCB厚度*PCB厚度，指的是其标称厚度（即绝缘层和铜箔的厚度）。推荐采用的PCB厚度：0.5mm0.7mm,0.8mm,1mm,1.5mm,1.6mm,（1.8mm）,2mm,2.4mm,（3.0mm）,3.2Innb4.Omm,6.4mm。0.7mm和1.5mm板厚的PCB用于带金手指双面板的设计。PCB厚度的选取应该根据板尺寸大小和所安装元件的质量选取。注：其中1.8nun.3.Omm为非标准尺寸，尽可能少用。铜箔厚度”PCB铜箔厚度指成品厚度，图纸上应该明确标注为成品厚度（FiniShedConductorThickness）o工艺上要注意的是铜箔厚度要与设计的线宽/线距

18、相匹配，表2列出了基铜厚度（底铜厚度）可蚀刻的最小线宽和线间距，供选择时参考。表2PCB铜箔的选择基铜厚度（0zFt2）最小线宽/线间距（mil）28/816/60.54/4注：外层成品厚度一般为：基铜厚度+0.50Z/Ft2：内层厚度基本与基铜厚度相等。PCB制造技术要求*PCB制造技术要求一般标注在钻孔图上，主要有以下项目（根据需要取舍）：a）基板材质、厚度及公差b）铜箔厚度注：铜箔厚度的选择主要取决于导体的栽流量和允许的工作温度，没有科学的计算方法，可参考IPC-D-275第3.5条中的经验曲线确定。c）焊盘表面处理注：一般有以下几种：1）般采用喷锡铅合金工艺，锡层表面应该平整无露铜。一

19、般单板锡层厚度不作规定，只要确保6个月内可焊性良好就可。2）如果PCB上有细间距器件（如05un间距的BGA）,或板厚0.8r,可以考虑整板镀金工艺（薄金）（Ep.Ni5.AuO.05）o还有一种有机涂覆工艺（OrganiCSolderabilityPreservative简称OSP）,由于还存在可焊期短、发粘和不耐焊等问题，暂时不宜选用13）对板上有裸芯片（需要热压焊或超声焊，俗称BOnding）或有按键（如手机板）的板，就一定要采用化学镀银/金工艺（Et.Ni5.AuOJ）。有的厂家也采用整板镀金工艺（Ep.Ni5.AuO.O5）处理。前者表面更平整，镀层厚度更均匀、更耐焊，而后者便宜、亮

20、度好。从成本上讲，化学镀银/金工艺（Et.Ni5.AuO.1）比喷锡贵，而整板镀金工艺则比喷锡便宜。4）对印制插头，般镀硬金，即纯度为99.5%-99.7%含锲、钻的金合金。般厚度为0.50.7um,标注为：Ep.Ni5.AuO.50镀层厚度根据插拔次数确定，一般0.5m厚度可经受500次插拔，1Um厚度可经受IoOO次插拔。d）阻焊剂注：按公司协议执行。e）丝印字符注：要求对一般涂敷绿色阻焊剂的板，采用白色永久性绝缘油墨；对全板喷锡板，建议采用黄色永久性绝缘油墨，以便看清字符。f）成品板翘曲度注：清参照“表7印制板的翘曲度”的要求。g）成品板厚度公差注：公司规定板厚0.8mm,0.08mm；

21、板厚20.8mm,10%。h）成品板离子污染度注：公司规定按照IPC-TM-650的2.3.25和2.3.26方法进行离子污染物试验，试验时用于清洗试样的溶剂的电阻率不小于2xlOh欧姆/厘米，或相等于WL56g/cm?的NaCl含量。6PCB设计基本工艺要求PCB制造基本工艺及目前的制造水平*PCB设计的线宽/线距等最好不要超越Rl前厂家批量生产时所能达到的技术水平，否则无法加工或成本过高。6.1. 层压多层板工艺层压多层板工艺是目前广泛使用的多层板制造技术，它是用减成法制作电路层，通过层压一机械钻孔一化学沉铜一镀铜等工艺使各层电路实现互连，最后涂敷阻焊剂、喷锡、丝印字符完成多层PCB的制造

22、。目前国内主要厂家的工艺水平如表3所列。6.2. 2BUM(积层法多层板)工艺*BUM板(BUiId-UPnIUItiIayerPCB),是以传统工艺制造刚性核心内层，并在一面或双面再积层上更高密度互连的一层或两层，最多为四层，见图1所示。BUM板的最大特点是其积层很薄、线宽线间距和路径孔孔径很小、互连密度很高，因而可用于芯片级高密度封装，设计准则见表4。因目前工艺不是很成熟，设计此工艺的板一定要与厂家协商。图1BUM板结构示意图表3层压多层板国内制造水平技术指标批量生产工艺水平1一般指标基板类型FR-4(Tg=I40C)FR-5(Tg=170)2最大层数243最大铜厚外层内层30Zlt30Z

23、E4最小铜厚外层内层1/30Z1/20Z5最大PCB尺寸500mm(20,)x86Omm(34)6加工能力最小线宽/线距外层内层0.127mm(5mi1)/0.127mm(5mil)0.127mm(5mi1)/0.127mm(5mil)7最小钻孔孔径0.35mm(14mil)8最小金属化孔径0.25mm(10mil)9最小焊盘环宽导通孔元件孔0.127mm(5mil)0.2mm(8mil)10阻焊桥最小宽度0.075mm(3mil)11最小槽宽NImm(4OnIil)12字符最小线宽0.127mm(5mil)13负片效果的电源、地层隔离盘环宽0.3mm(12mil)14精度指标层与层图形的重合

24、度0.127mm(5mil)15图形刻孔位精度0.127mm(5mil)16图形对板边精度0.254mm(IOmi1)17孔位对孔位精度(可理解为孔基准孔)0.127mm(5mil)18孔位对板边精度0.254mm(IOmil)19铳外形公差+0.lmm(4mil)20尺寸指标翘曲度双面板多层板1.0%12.7微行孔孔深/孔径比500引脚1000引脚注：精细型和精细型HL目前工艺上还不十分成熟，暂时不要选。外形a)对波峰焊，PCB的外形必须是矩形的(四角为R=Imm2mm圆角更好，但不做严格要求)。偏离这种形状会引起PCB传送不稳、插件时翻板和波峰焊时熔融焊料汲起等问题。因此，设计时应考虑采用

25、工艺拼板的方式将不规则形状的PCB转换为矩形形状或可接受的形状，特别是角部缺口一定要补齐，如图2(a)所示，否则要专门为此设计工装。b)对纯SMT板，允许有缺口，但缺口尺寸须小于所在边长度的1/3,应该确保PCB在链条上传送平稳，见图2(b)所示。工艺拼板(a)工艺拼板示意图(b)允许缺口尺寸图2PCB外形c)对于金手指的设计要求见图3所示，除了插入边按要求设计倒角外，插板两侧边也应该设计(1L5)X45的倒角或R1RL5的圆角，以利于插入。IX45 /图3金手指倒角的设计传送方向的选择*从减少焊接时PCB变形方面考虑，对不作拼版的PCB,一般将其长边方向作为传送方向；对要作拼版的小板，将拼版

26、的长边方向作为传送方向。传送边*不作拼版的PCB应该留出两条，3.5mm(138mil)宽度的传送边。通常将PCB或拼板后的拼板的两条长边作为其传送边，以便在流水线上传送。作为传送边，其正反面在离边3.5nun(138mil)的范围内不能有任何元器件或引脚；能否布线视PCB的安装方式而定，导槽安装的PCB一般经常插拔不要布线，其他方式安装的PCB可以布线。光学定位符号6.1. 要布设光学定位基准符号的场合a)在有贴片元器件的PCB面上，必须设计有3个光学定位基准符号，以对PCB整板定位。b)如果PCB上装有引线中心距WO.5mm(20mil)的QFP以及中心距WO.8mm(32mil)BGA等

27、器件，应在该元件对角位置设置光学定位基准符号，以便对其精确定位。如果几个器件比较靠近(c） Chip、SOT各自之间和相互之间B面（焊接面）的间隙21.2mm（50mil）,A面（元件面）的间隙可以小至0.7mm（28mil）,特别注意，如果B面上相临元件是错开的或高度不一致，要遵守10.3c）的规定。d） BGA外形与其他元器件的间隙25mm（200mil）。如果不考虑返修,可以小至2mm（进行Underfill的需要）。e） PLCC表面贴转接插座与其他元器件的间隙23mm（120mil）。D压接插座周围5mm范围内，不允许有高度超过压接插座高度的元件。g）表面贴片连接器与连接器之间应该确

28、保能够检查和返修。一般连接器引线侧应该留有比连接器高度大的空间。h）元件到喷锡铜带（屏蔽罩焊接用）应该2mm（80mil）以上。i）元件到拼板分离边需大于Irnm（4OnliD以上。j）如果B面（焊接面）上贴片元件很多、很密、很小，而插件焊点又不多，建议插件引脚离开贴片元件焊盘5mm以上，以便可以采用掩模夹具进行局部波峰焊。图15元件间距要求波峰焊接面上（B面）贴片元件布局的特殊要求*a）只允许布设元件种类1608（0603）封装尺寸以上贴片电阻、贴片电容、SOT、S0P（引线中心距21mm（40mil）且高度小于6mmob）放置位向采用波峰焊焊接贴片元器件时，常常因前面元器件挡住后面元器件而

29、产生漏焊现象，即通常所说的遮蔽效应。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，即按照图16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。PCB传送方向OoOoQQQQQQQQ OOO OQQDDOQOOOQDQ QQQQQQQQ . QaaaDDOD QQoaQQQQ QQQOQQDQQQaa,iMimumflJD D QQOQQOODOnOOOQ图贴片元件的布局图16焊接面元件布局要求C）间距要求波峰焊时，两个大小不同的元器件或错开排列的元器件，它们之间的间距必须2.5mm（IOOnIil）或小元件与大元件相对

30、位置一致。否则，前面的元器件可能挡住后面的元器件，造成漏焊。如图17所示。图17间距和相对位置要求d）焊盘要求波峰焊时，对于SOT、SOP、但电容器，在焊盘设计上应该按照以下工艺要求做些修改，这样有利于减少类似漏焊、桥连这样的一些焊接缺陷。对SOT、钮电容器，焊盘应比正常设计的焊盘向外扩展0.3mm（12mil）,以免产生漏焊缺陷；对于SOP,如果方便的话，应该在每个元器件一排引线的前后置设计一个工艺焊盘，其尺寸一般比焊盘稍宽一些，用于防止产生桥连缺陷，如图18所示。SOT焊盘向外扩展SOP加工艺焊盘图18焊盘优化实例4）焊接面上所布高度超过6mm的元件（波峰焊后补焊的插装元件）尽量集中布置，

31、以减少测试针床制造的复杂性。其他要求a）由于目前插装元件封装尺寸不是很标准，各元件厂家产品差别很大，设计时一定要留有足够的空间位置，以适应多家供货的情况。d）对PCB上鹤立鸡群的插装元件，应该考虑卧式安装，留出卧放空间。卧放时注意元件孔位，正确的位置见图19所示。e）金属壳体的元器件，特别注意不要与别的元器件或印制导线相碰，要留有足够的空间位置。f）较重的元器件，应该布放在靠近PCB支撑点或边的地方，以减少PCB的翘曲。特别是PCB上有BGA等不能通过引脚释放变形应力的元件，必须注意这一点。g）大功率的元器件周围、散热器周围，不应该布放热敏元件，要留有足够的距离。h）拼板连接处，最好不要布放元

32、件，以免分板时损伤元件。i）对需要用胶加固的元件，如较大的电容器、较重的瓷环等，要留有注胶地方。j）对有结构尺寸要求的单板，如插箱安装的单板，其元件的高度应该保证距相临板6mm以上空间，见图20所示。6nn图19比周围元件高的元件应该卧倒图20元件高度限制规范化设计要求为了减少生产准备（引线成形和工装设计制造）时间，应该积极推行规范化设计工作,希望设计者在新品设计中按以下要求进行设计：a）（标准单板）公司标准的小面板指示灯位的设计，按图21所示尺寸要求设计（图中单位：mm）o图21小面板指示灯灯位的设计b） 一般轴向引线元件的引脚间距（跨距），卧式安装时，按优化的IOninl（40OmiD进行设计；立式安装时（多用于2W以上功率元件），按5.0mm（200mil）进行设计。c） 一般径向引线元件的引脚间距，按与元件引脚中心距一一对应的原则进行设计，不要进行变间距设计，优化的间距为2.5mm（100mil）和5.OnIm（20Omi1）。d）电源端子，可以选用标准化的产品，如ept公司的910-60045、911-32004,工艺性好又省事。目前公司电源产品中自己设计的