印制電路板PCB工藝設計規范

一、 目的：
???? 規范印制電路板工藝設計，滿足印制電路板可制造性設計的要求，為硬件設計人員提供印制電路板工藝設計準則，為工藝人員審核印制電路板可制造性提供工藝審核準則。
二、范圍：
　　　本規范規定了硬件設計人員設計印制電路板時應該遵循的工藝設計要求，適用于公司設計的所有印制電路板。
三、特殊定義：
　　印制電路板（PCB, printed circuit board）：
　　在絕緣基材上，按預定設計形成印制元件或印制線路或兩者結合的導電圖形的印制板。
　　元件面（Component Side）：
　　安裝有主要器件（IC等主要器件）和大多數元器件的印制電路板一面，其特征表現為器件復雜，對印制電路板組裝工藝流程有較大影響。通常以頂面（Top）定義。
　　焊接面（Solder Side）：
　　與印制電路板的元件面相對應的另一面，其特征表現為元器件較為簡單。通常以底面（Bottom）定義。
　　金屬化孔（Plated Through Hole）：
　　孔壁沉積有金屬的孔。主要用于層間導電圖形的電氣連接。
　　非金屬化孔（Unsupported hole）：
　　沒有用電鍍層或其它導電材料涂覆的孔。
　　引線孔（元件孔）：
　　印制電路板上用來將元器件引線電氣連接到印制電路板導體上的金屬化孔。
　　通孔：
　　金屬化孔貫穿連接（Hole Through Connection）的簡稱。
　　盲孔（Blind via）：
　　多層印制電路板外層與內層層間導電圖形電氣連接的金屬化孔。
　　埋孔(Buried Via)：
　　多層印制電路板內層層間導電圖形電氣連接的金屬化孔。
　　測試孔：
　　設計用于印制電路板及印制電路板組件電氣性能測試的電氣連接孔。
　　安裝孔：
　　為穿過元器件的機械固定腳，固定元器件于印制電路板上的孔，可以是金屬化孔，也可以是非金屬化孔，形狀因需要而定。
　　塞孔：
　　用阻焊油墨阻塞通孔。
　　阻焊膜（Solder Mask, Solder Resist）：
?? 用于在焊接過程中及焊接后提供介質和機械屏蔽的一種覆膜。
　　焊盤（Land, Pad）：
?? 用于電氣連接和元器件固定或兩者兼備的導電圖形。
　　其它有關印制電路的名詞述語和定義參見 GB2036-80《印制電路名詞述語和定義》。
　　元件引線（Component Lead）：從元件延伸出的作為機械連接或電氣連接的單股或多股金屬導線，或者已經成形的導線。
　　折彎引線（Clinched Lead）：焊接前將元件引線穿過印制板的安裝孔然后彎折成形的引線。
　　軸向引線（Axial Lead）：沿元件軸線方向伸出的引線。
　　波峰焊（Wave Soldering）：印制板與連續循環的波峰狀流動焊料接觸的焊接過程。
　　回流焊（Reflow Soldering）：是一種將元器件焊接端面和PCB焊盤涂覆膏狀焊料后組裝在一起，加熱至焊料熔融，再使焊接區冷卻的焊接方式。
　　橋接（Solder Bridging）：導線間由焊料形成的多余導電通路。
　　錫球（Solder Ball）：焊料在層壓板、阻焊層或導線表面形成的小球（一般發生在波峰焊或回流焊之后）。
　　拉尖（Solder Projection）：出現在凝固的焊點上或涂覆層上的多余焊料凸起物。
　　墓碑，元件直立（Tombstone Component）：一種缺陷，雙端片式元件只有一個金屬化焊端焊接在焊盤上，另一個金屬化焊端翹起，沒有焊接在焊盤上。
　　集成電路封裝縮寫：
??? BGA（Ball Grid Array）：球柵陣列，面陣列封裝的一種。
??? QFP（Quad Flat Package）：方形扁平封裝。
???? PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）：有引線塑料芯片栽體。
???? DIP（Dual In-line Package）：雙列直插封裝。
???? SIP（Single inline Package）：單列直插封裝
???? SOP（Small Out-Line Package）：小外形封裝。
???? SOJ（Small Out-Line J-Leaded Package）：J形引線小外形封裝。
???? COB（Chip on Board）：板上芯片封裝。
???? Flip-Chip：倒裝焊芯片。
???? 片式元件（CHIP）：片式元件主要為片式電阻、片式電容、片式電感等無源元件。根據引腳的不同，有全端子元件（即元件引線端子覆蓋整個元件端）和非全端子元件，一般的普通片式電阻、電容為全端子元件，而像鉭電容之類則為非全端子元件。
???? THT（Through Hole Technology）：通孔插裝技術
???? SMT（Surface Mount Technology）：表面安裝技術
四、規范內容：
?? 我司推薦的加工工藝
?? 電子裝聯工藝中有多種加工工藝，包括SMT、THT和SMT/THT混合組裝，根據我司特點，建議優選下列加工工藝：
　　單面SMT（單面回流焊接技術）
　　此種工藝較簡單。典型的單面SMT 其PCB主要一面全部是表面組裝元器件（如我司部分內存產品）。根據我司實際情況，這里我們可以將單面SMT概念略微放寬一些，即PCB主要一面上可以有少量符合回流焊接溫度要求和通孔回流焊接條件的THT元器件，采用通孔回流焊接技術焊接這些THT元器件，另外考慮到節省鋼網，也可以允許在另一面有少量 SMT元器件采用手工焊接（如我司部分無線網卡產品），手工焊接SMT元器件的封裝要求如下：
　　引線間距大于 0.5mm （不包括 0.5mm ）的器件，片式電阻、電容的封裝尺寸不小于0603，不要有0402排阻，不要有BGA等面陣列器件。也可以手工焊接少量THT元件。
　　加工工藝為：錫膏涂布――元器件貼裝――回流焊接――手工焊接
　　雙面SMT（雙面回流焊接技術）
　　此種工藝較簡單（如我司部分內存產品）。適合雙面都是表面貼裝元器件的PCB，因此在元器件選型時要求盡量選用表面貼裝元器件，以提高加工效率。如果 PCB上無法避免使用小部分THT元器件，可以采用通孔回流焊接技術和手工焊接方法。采用通孔回流焊接技術，THT元器件要符合回流焊接溫度要求和通孔回流焊接條件。由于此工藝是二次回流焊接，在第二次回流焊接時，底部的元器件是*熔融焊料的表面張力而吸附在PCB板上的。為防止焊料熔化時過重的元器件下掉或移位，對底面的元器件重量有一定要求，判斷依據為：每平方英寸焊角接觸面的承重量應小于等于 30克 。如果采用網帶式回流焊機焊接，每平方英寸焊角接觸面的承重量大于 30克 的器件，必須接觸網帶，并使PCB板同網帶保持水平。
　　加工工藝為：錫膏涂布――元器件貼裝――回流焊接――翻板――錫膏涂布――元器件貼裝――回流焊接――手工焊接
　　單面SMT+THT混裝（單面回流焊接，波峰焊接）
　　此類工藝是一種常用的加工方法，因此在PCB布局時，盡可能將元器件都布于同一面，減少加工環節，提高生產效率。
　　加工工藝為：錫膏涂布――元器件貼裝――回流焊接――插件――波峰焊接
　　雙面SMT+THT混裝（雙面回流焊接，波峰焊接）
　　此種工藝較為復雜，在我司網絡產品中多見。此類PCB板底面的SMT元器件需要采用波峰焊接工藝，因此對底面的SMT元器件有一定要求。
　　BGA等面陣列器件不能放在底面，PLCC、QFP等器件不宜放在底面，細間距引線SOP不宜波峰焊接，元器件托起高度值（Stand off）不能滿足印膠要求的片式元件，由于無法印膠固定，也不宜放在底部波峰焊接，SOP器件的布局方向也有要求等。具體要求請參見“布局”一節。
　　在設計這種元器件密度較大，底面必須排布元器件并且THT元器件又較多的PCB板時，要求采用此種布局方式，提高加工效率，減少手工焊接工作量。
　　加工工藝為：錫膏涂布――元器件貼裝――回流焊接――翻板――印膠――元器件貼裝――膠固化――翻板――插件――波峰焊接
　元器件布局
元器件布局通則
　　在設計許可的條件下，元器件的布局盡可能做到同類元器件按相同的方向排列，相同功能的模塊集中在一起布置；相同封裝的元器件等距離放置，以便元件貼裝、焊接和檢測。
　　PCB板尺寸的考慮
　　限制我司PCB板尺寸的關鍵因素是切板機的加工能力。
　　選擇的加工工藝中涉及到銑刀式切板機時，PCB拼板尺寸： 70mm × 70mm ―― 310mm × 240mm 。
???? 選擇的加工工藝中涉及到園刀式切板機時，PCB拼板尺寸： 50mm × 50mm （考慮到其它設備的加工能力）―― 450mm × 290mm 。板厚： 0.8mm ―― 3.2mm 。
???? 選擇的加工工藝中不涉及到切板機時（如網絡產品），PCB板尺寸： 50mm × 50mm ―― 457mm × 407mm 。（波峰焊），板厚： 0.5mm ―― 3.0mm 。具體參見附錄“加工設備參數表”。特別要注意在制作工藝夾具時也要考慮到設備的加工能力。
???? 工藝邊
???? PCB板上至少要有一對邊留有足夠的傳送帶位置空間，即工藝邊。PCB板加工時，通常用較長的對邊作為工藝邊，留給設備的傳送帶用，在傳送帶的范圍內不能有元器件和引線干涉，否則會影響PCB板的正常傳送。
???? 工藝邊的寬度不小于 5mm 。如果PCB板的布局無法滿足時，可以采用增加輔助邊或拼板的方法，參見“拼板”。
???? PCB測試阻抗工藝邊大于 7MM 。
???? PCB板做成圓弧角
???? 直角的PCB板在傳送時容易產生卡板，因此在設計PCB板時，要對板框做圓弧角處理，根據PCB板尺寸的大小確定圓弧角的半徑（ 5mm ）。拼板和加有輔助邊的PCB板在輔助邊上做圓弧角。
???? 元器件體之間的安全距離
　　考慮到機器貼裝時存在一定的誤差，并考慮到便于維修和目視外觀檢驗，相鄰兩元器件體不能太近，要留有一定的安全距離。
　　QFP、PLCC
　　此兩種器件的共同特點是四邊引線封裝，不同的是引線外形有所區別。QFP是鷗翼形引線，PLCC是J形引線。由于是四邊引線封裝，因此，不能采用波峰焊接工藝。
　　QFP、PLCC器件通常布在PCB板的元件面，若要布在焊接面進行二次回流焊接工藝，其重量必須滿足：每平方英寸焊角接觸面的承重量應小于等于 30克 的要求。
　　BGA等面陣列器件
　　BGA等面陣列器件應用越來越多，一般常用的是 1.27mm ， 1.0mm 和 0.8mm 球間距器件。BGA等面陣列器件布局主要考慮其維修性，由于BGA返修臺的熱風罩所需空間限制，BGA周圍 3mm 范圍內不能有其它元器件。正常情況下BGA等面陣列器件不允許布置在焊接面，當布局空間限制必須將BGA等面陣列器件布置在焊接面時，其重量必須滿足前述要求。
　　BGA等面陣列器件不能采用波峰焊接工藝。
　　SOIC器件
　　小外形封裝的器件有多種形式，有SO、SOP、SSOP、TSOP等，其共同特點都是對邊引線封裝。此類器件適合回流焊接工藝，布局設計要求與QFP器件相同。引線間距≥ 1.27mm （50mil）、器件托起高度（Standoff）≤ 0.15mm 的SOIC器件可以采用波峰焊接工藝，但是要注意SOIC器件與波峰的相對方向。
　　
　　Standoff大于 0.2mm 不能過波峰
　　SOT、DPAK器件
　　SOT器件適用于回流焊接工藝和波峰焊接工藝，在布局時可以放在元件面和焊接面。采用波峰焊接工藝時，器件托起高度（Standoff）要≤ 0.15mm