PCB设计工艺规范技术开发部工作手册.docx

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PCB设计工艺规范技术开发部工作手册

1.目的

规范产品的PCB工艺设计，规定PCB工艺设计的相关参数，使得PCB的设计满足可生产

性、可测试性、安规、EMC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。

2.适用范围

本规范适用于所有电子产品的PCB工艺设计。

3.定义

导通孔：

一种用于内层连接的金属化孔，但其中并不用于插入元件引线或其它增强材料。

盲孔：

从印制板内仅延展到一个表层的导通孔。

埋孔：

未延伸到印制板表面的一种导通孔。

过孔：

从印制板的一个表层延展到另一个表层的导通孔。

元件孔：

用于元件端子固定于印制板及导电图形电气联接的孔。

Standoff：

表面贴器件的本体底部到引脚底部的垂直距离。

PTH:

金属化通孔。

T面：

TOP面；B面：

BOTTOM面。

PCBA：

PCB组件。

装有元器件的印刷电路板。

SMT：

表面安装技术；THT：

通孔安装技术。

4.规范内容

4.1PCB板材要求

4.1.1确定PCB使用板材以及相关参数

确定PCB所选用的板材。

板材有：

环氧玻璃布板（FR—4）；纸基酚醛树脂板（FR-2）；纸基环氧树脂板（FR-3）、聚四氟乙烯玻璃布板（Gx）；铝基板、陶瓷基板等。

审核选定的PCB之主要相关参数：

TG值：

玻璃化温度。

与焊接温度相关，FR-4经试验能经得起无铅SMT焊接。

CTE值：

热膨胀系数。

分x，y轴膨胀系数和z轴膨胀系数，此值应尽量小和与电子元器件的CTE一致。

r值：

相对介电常数。

高频应用要注意的参数。

超高频可用聚四氟乙烯层压板。

4.1.2确定板厚和最后制成板敷铜线的厚度（覆铜板常规基铜厚度为18m、35m和70m）。

制成板敷铜线的厚度根据成本和技术要求，可在≧18m、≧30m、50m~80m和70m~100m三档中选择，且要求全板厚度均匀一致。

4.1.3确定PCB的表面处理镀层

PCB铜箔的表面处理有热风正平（HASL）俗称镀铅锡、电镀镍金、化学沉金和OSP（有机可焊性保护剂）四种可选。

引脚间距（不是间隔）≥0.64mm建议采用HASL工艺；间距＜0.5mm建议采用镀镍金或OSP。

介于0.5~0.64mm之间且后续还要插焊元器件时，建议采用HASL表面处理工艺，否则应采用镀镍金或OSP。

键盘板的跳线可采用印制导电油墨方式。

4.2热设计要求

4.2.1高热器件应考虑放于容易降温的位置。

PCB布局应考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。

4.2.2散热器的放置应考虑利于对流

4.2.3温度敏感器械件应考虑远离热源，对于自身温升高于30℃的热源，一般要求：

a．在风冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于2.5mm；

b．自然冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于4.0mm。

若因为空间的原因不能达到要求距离，则应通过温度测试保证温度敏感器件的环境温度在标定范围内，并考虑降额使用的可能。

4.2.4大面积铜箔要求用隔热带与焊盘相连

为了保证透锡良好，在大面积铜箔上的元件的焊盘要求用隔热带与焊盘相连，如图1所示：

焊盘两端走线均匀或热容量相当焊盘与铜箔间以“米”字或“十”字形连接

图1

4.2.5过回流焊的0805以及0805以下片式元件两端焊盘的散热对称性

为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象，过回流焊的0805以及0805以下片式元件两端焊盘应保证加热和散热对称性，焊盘与印制导线的连接部宽度不应大于0.3mm（要流过大电流的焊盘除外），如图1所示。

4.2.6高热器件的安装方式及是否考虑带散热器

确定高热器件的安装方式易于操作和焊接，原则上当元器件的发热密度超过0.4W/cm3，单靠元器件的引线腿及元器件本身不足充分散热，应采用散热器辅助散热。

4.3器件库选型要求

4.3.1已有PCB元件封装库的选用应确认无误且不会引起误插误装

PCB上已有元件库器件的选用应保证封装与元器件实物外形轮廓、极性、引脚间距、通孔直径等相符合。

焊盘两端走线均匀或热容量相当，焊盘与铜箔间以”米”字或”十”字形连接，插装器件管脚应与通孔公差配合良好（通孔直径大于管脚直径8—20mil），考虑公差可适当增加，确保透锡（或过锡）良好。

元件的孔径形成序列化，40mil（1mm）以上按5mil（0.127mm）递加，即40mil、45mil、50mil、55mil…；40mil以下按4mil递减，即36mil、32mil、28mil、24mil、20mil、16mil、12mil、8mil。

器件引脚直径与PCB焊盘孔径的对应关系，以及与通孔回流焊的焊盘孔径对应关系如表1：

表1器件引脚直径与PCB焊盘孔径的对应关系

器件引脚直径（D）

波峰焊PCB焊盘孔径/通孔回流焊焊盘孔径

D≦1.0mm（D≦40mil）

D+0.3mm/+0.15mm（D+12mil/+6mil）

1.0mm

D+0.4mm/+0.2mm（D+16mil/+8mil）

D>2.0mm（D>80mil）

D+0.5mm/+0.2mm（D+20mil/+8mil）

注意：

纸基板的元件引脚直径为D，则PCB的孔径应取D+0.2mm，即孔径适当缩小。

建立元件封装库存时应将孔径的单位换算为英制（mil），并使孔径满足序列化要求。

环氧玻璃布板1mm孔径与焊盘直径之比（M）为1:

2.0~2.5/1:

1.7~2.2（单面板/双面板），1mm孔径以上M取较大值,1mm以下孔径M取较小值。

纸基板M取1:

2.4~2.7。

保证手焊器件本体焊盘边距≥0.6mm，不满足的应采用椭圆焊盘。

手焊QFP的pitch应≥0.65mm；手焊插焊元件的pitch尽量满足≥2mm。

元器件封装的外形应能正确指导安装。

4.3.2新器件的PCB元件封装库存应确定无误

PCB上尚无封装库的器件，应根据器件资料建立元件封装库，并保证丝印库存与实物相符合，特别是新建立的电磁元件、自制结构件等的元件库存是否与元件的资料（承认书、图纸）相符合。

新器件应建立能够满足不同工艺（回流焊、波峰焊、通孔回流焊）要求的元件库。

4.3.3需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊盘库。

4.3.4轴向器件和跳线的引脚间距的种类应尽量少，以减少器件的成型和安装工具。

4.3.5不同引脚间距的兼容器件（可代换器件）要有单独的焊盘孔。

4.3.6锰铜丝等作为测量用的跳线的焊盘要做成非金属化，若是金属化焊盘，那么焊接后，焊盘内的那段电阻将被短路，电阻的有效长度将变小而且不一致，从而导致测试结果不准确。

4.3.7不能用表贴器件作为手工焊的调测器件，表贴器件在手工焊接时容易受热冲击损坏。

4.3.8除非实验验证没有问题，否则不能选用和PCB热膨胀系数差别太大的无引脚表贴器件，这容易引起焊盘拉脱现象。

4.3.9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。

因为这样可能需要手焊接，效率和可靠性都会很低。

4.4基本布局要求

4.4.1PCBA（PCB组件）加工工序合理

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。

常用PCBA的6种主流加工流程如表2所示。

4.4.2波峰焊加工的制成板进板方向要求有丝印标明

波峰焊加工的制成板进板方向应在PCB上标明，并使进板方向合理，若PCB可以从两个

方向进板，应采用双箭头的进板标识。

表2主流加工流程

4.4.3两面过回流焊的PCB，第一次回流焊接的是BOTTOM面（底面），焊好后在第二次回流时此面是朝下的，因此，底面要求无大体积、太重的表贴器件。

对第一次回流焊接器件的重量限制是：

每平方英寸焊脚接触面的承重量应小于等于30克（约合50mg/mm2）。

若有超重的器件必须布在BOTTOM面，则应通过试验验证可行性。

序号

名称

工艺流程

特点

适用范围

1

单面插装

成型—插件—浸焊—切腿—波峰焊接

效率高，PCB组装加热次数为一次

器件为THD

2

单面贴装

焊膏印刷—贴片—回流焊接

效率高，PCB组装加热次数为一次

器件为SMD

3

单面混装

焊膏印刷—贴片—回流焊接—THD—

波峰焊接

效率较高，PCB组装加热次数为二次

器件为SMD、THD

4

双面混装

贴片胶印刷—贴片—固化—翻板

—THD—波峰焊接—翻板—手工焊

效率高，PCB组装加热次数为二次

器件为SMD、THD

5

双面贴装、插装

焊膏印刷—贴片—回流焊接—翻板—

焊膏印刷—贴片—回流焊接—手工焊

效率高，PCB组装加热次数为二次

器件为SMD、THD

6

常规波峰焊双面混装

焊膏印刷—贴片—回流焊接—翻板—

贴片胶印刷—贴片—固化—翻板

—THD—波峰焊接—翻板—手工焊

效率较低，PCB组装加热次数为三次

器件为SMD、THD

注：

这里的单、双面是指元件所在的面是仅单面还是两面都有，不是指单面板和双面板。

4.4.4需波峰焊加工的电路板背面（焊接面）器件不形成阴影效应的安全距离

波峰焊工艺的SMT器件距离要求如下：

1）

过波峰方向

相同类型器件间隔距离（见图2）。

B是器件体间隔，L是焊盘间隔。

图2

表3波峰焊接SMT时相同类型器件的封装尺寸与间隔距离关系

焊盘间隔L（mm/mil）

器件本体间隔B（mm/mil）

最小间隔

推荐间隔

最小间隔

推荐间隔

0603

0.76/30

1.27/50

0.76/30

1.27/50

0805

0.89/35

1.27/50

0.89/35

1.27/50

1206

1.02/40

1.27/50

1.02/40

1.27/50

≥1206

1.02/40

1.27/50

1.02/40

1.27/50

SOT封装

1.02/40

1.27/50

1.02/40

1.27/50

钽电容3216、3528

1.02/40

1.27/50

1.02/40

1.27/50

钽电容6032、7343

1.27/50

1.52/60

2.03/80

2.54/100

SOP

1.27/50

1.52/60

---

---

2）波峰焊接SMT时不同类型器件间隔（见图3）

图3

表4不同类型器件的封装尺寸与间隔距离B的关系表

封装尺寸

0603

0805

1206

≧1206

SOT封装

钽电容

3216、3258

钽电容

6032、7343

SOIC

通孔

0603

1.27

1.27

1.27

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

0805

1.27

1.27

1.27

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

1206

1.27

1.27

1.27

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

≧1206

1.27

1.27

1.27

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

SOT封装

1.52

1.52

1.52

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

钽电容3216、3258

1.52

1.52

1.52

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

钽电容6032、7343

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

1.27

SOIC

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

1.27

通孔

1.27

1.27

1.27

1.27

1.27

1.27

1.27

1.27

4.4.5大于0805封装的陶瓷电容，布局时尽量靠近传送边或受应力较小区域，其轴向尽量与进板方向平行（见图4），尽量不使用1825以上尺寸的陶瓷电容，防止应力过大而崩裂。

图4

4.4.6经常插拔器件或板边连接器周围3mm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。

4.4.7过波峰焊的表面贴器件的standoff符合规范要求

过波峰焊的表面贴器件的standoff应小于0.15mm，否则不能布在B面过波峰焊，若器件的standoff在0.15mm与0.2mm之间，可在器件本体底下布铜箔以减少器件本体底部与PCB表面的距离。

4.4.8过波峰焊的插件元件焊盘间距大于1.0mm

为保证过波峰焊时不连锡，过波峰焊的插件元件（THD）焊盘边缘间距应大于0.6mm。

插件元件引脚间距（pitch）优选≧2.0mm，焊盘边缘间距优选≧1.0mm。

插件元件每排引脚数较多，以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件时，当相邻焊盘边缘间距为0.6mm--1.0mm时，推荐采用椭圆形焊盘或加盗锡焊盘（图5）。

图5

孔径+16~20mil

4.4.9BGA周围3mm内无器件

为了保证可维修性，BGA器件周围需留有3mm禁布区，最佳为5mm禁布区。

一般情况下BGA不允许放置在背面（两次过回流焊的电路板第一次过回流焊的面）；当背面有BGA器件时，不能在正面BGA5mm禁布区的投影范围内布器件。

4.1.10SOP、SOIC、插件元件在波峰焊的尾端需要增加一对盗锡焊盘，如图6：

盗锡焊盘

盗锡焊盘

过波峰方向

过波峰方向

图6

4.4.11增加一对可焊性试验焊盘

在没有高密度引脚（pitch≥0.75mm）一面的边缘增设一对贴片焊盘作可焊性试验用，并要求丝印“shihan”试焊标识。

4.4.12贴片元件之间的最小间距满足要求

机器贴片之间器件距离要求：

同种器件：

≧0.3mm

异种器件：

≧0.13*h+0.3mm（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：

≧1.5mm。

4.4.13工艺边

PCB的工艺边，是指为生产时用于在导轨上传输时导轨占用的区域和使用工装时的预留区域。

其范围是PCB的TOP面和BOT面一对长边上5mm宽的区域。

可以根据实际情况适当增加工艺边的宽度。

4.4.13.1元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边大于、等于5mm。

4.4.13.2工艺边内不能排布贴片或机插元器件，贴片或机插元器件的实体不能进入工艺边及其上空。

4.4.13.3手插元器件的实体不能落在工艺边上方3mm高度内的空间中。

4.4.13.4工艺边内的导电铜箔要求尽量宽。

小于0.4mm的线条需要加强绝缘和耐磨损处理，最边上的线条不小于0.8mm。

4.4.13.5拼版的工艺边与有效PCB之间可用邮票孔或者V形槽连接，一般选用V形槽。

4.4.13.6工艺边上不应有焊盘、通孔。

4.4.13.7面积大于80mm2的单板要求PCB自身有一对相互平行的工艺边，并且工艺边上下空间无元件实体进入。

4.4.14可调器件、可插拔器件周围留有足够的空间供调试和维修

应根据系统或模块的PCBA安装布局以及可调器件的调测方式来综合考虑可调器件的排布方向、调测空间；可插拔器件周围空间预留应根据邻近器件的高度决定。

4.4.15所有的插装磁性元件一定要有坚固的底座，禁止使用无底座插装电感（重量较轻且不会造成互感的除外）。

4.4.16有极性的变压器的引脚尽量不要设计成对称形式。

4.4.17安装孔的禁布区内无元器件和走线（不包括安装孔自身的走线和铜箔）。

4.4.18金属壳体器件和金属件与其它器件的距离满足安规要求

金属壳体器件和金属件的排布应在空间上保证与其它器件的距离满足安规要求。

4.4.19对于采用通孔回流焊器件布局的要求

a.对于两个传送边距离大于300mm的PCB，较重的器件尽量不要布置在PCB的中间，以减轻由于插装器件的重量在焊接过程对PCB变形的影响，以及插装过程对板上已经贴放的器件的影响。

b.尺寸较长的器件（如内存条插座等）长度方向推荐与传送方向一致。

c.通孔回流焊器件焊盘边缘与pitch≦0.65mm的QFP、SOP、连接器及所有的BGA的器件边缘之间的距离大于10mm。

与其它SMT器件间距离>2mm。

d.通孔回流焊器件焊盘边缘与传送边的距离>10mm；与非传送边距离>5mm。

4.4.20器件布局要整体考虑单板装配干涉、连接器要做到互限。

器件在布局设计时，要考虑单板与单板、单板与结构件的装配干涉问题，尤其是高器件、立体装配的单板等。

各界插件连接器的安排要保证在装配时不致引起误插。

4.4.21器件和机箱的距离要求

器件布局时要考虑尽量不要太靠近机箱壁，以避免将PCB安装到机箱时损坏器件。

特别注意安装在PCB边缘的，在冲击和振动时会产生轻微移动或没有坚固的外形的器件：

如立装电阻、无底座电感变压器等，若无法满足上述要求，就要采取另外的固定措施来满足安规和振动要求。

4.4.22设计和布局波峰焊接的PCB时，应尽量允许器件过波峰焊接。

选择器件时尽量少选不能过波峰焊接的器件，另外放在焊接面的不能过波峰焊接的器件应尽量少，以减少手工焊接。

4.4.23裸跳线不能贴板跨越板上的导线或铜皮，以避免和板上的铜皮短路，绿油不能作为有效的绝缘。

4.4.24布局时应考虑所有器件在焊接后易于检查和维护。

4.4.25多个引脚在同一直线上的器件，象连接器、DIP封装器件、T220封装器件，布局时应使

其轴线和波峰焊方向平行（见图7）。

图7

4.4.26较轻的器件如二级管和1/4W电阻等，布局时应使其轴线和波峰焊方向垂直。

这样能防止过波峰焊时因一端先焊接凝固而使器件产生浮高现象。

（见图7右上方）。

4.5走线要求

4.5.1印制板上的走线距板边距离和距V-CUT边距离都应大于0.75mm、距铣槽边应大于0.3mm。

为了保证PCB加工时不出现露铜的缺陷，要求所有的走线及铜箔距离板边和V—CUT边大于0.75mm，走线距离铣槽边大于0.3mm（铜箔离板边的距离还应满足安装要求）。

纸板走线宽应≥0.3mm。

4.5.2散热器下方无走线（或已作绝缘处理）

为了保证电气绝缘性，散热器下方周围应无走线（考虑到散热器安装的偏位及安规距离），若需要在散热器下布线，则应采取绝缘措施使散热器与走线绝缘，或确认走线与散热器是同等电位。

4.5.3各类螺钉孔的禁布区范围要求

各种规格螺钉的禁布区范围如以下表5所示（此禁布区的范围只适用于保证电气绝缘的安装空间，未考虑安规距离，而且只适用于圆孔）：

表5螺钉连接的禁布区范围（指螺钉盘头所在面的禁布区，另一面按4.5.1条规定）

连接种类

型号

规格

安装孔（mm）

垫片外径（mm）

禁布区（mm）

（带垫/不带垫）

螺钉连接

GB9074.4—8组合螺钉

M2

2.4±0.1

φ5

φ7.1/φ6

M2.5

2.9±0.1

φ6.5

φ7.6/φ6

M3

3.4±0.1

φ7

φ8.6/φ7

M4

4.5±0.1

φ8

φ10.6/φ9

M5

5.5±0.1

φ10

φ12/φ11.5

铆钉连接

苏拔型快速铆钉Chobert

4

4.10-0.2

无垫

φ7.6

连接器快速铆钉Avtronuic

1189-2812

2.80-0.2

φ6

1189-2512

2.50-0.2

φ6

自攻螺钉连接

GB9074.18—88十字盘头

自攻镙钉

ST2.2

2.4±0.1

φ5.5

φ7.6/φ6

ST2.6

2.8±0.1

φ5.8

φ7.6/φ6.5

ST2.9

3.1±0.1

φ6.8

φ8.5/φ7

ST3.5

3.7±0.1

无垫

/φ9

ST4.2

4.5±0.1

/φ10

ST4.8

5.1±0.1

/φ11.5

4.5.4要增加孤立焊盘和走线连接部分的宽度（泪滴焊盘），特别是对于单面板的焊盘，以避免过波峰焊接时将焊盘拉脱。

腰形长孔禁布区如下表6：

表6腰形长孔禁布区

连接种类

型号

规格

安装孔直径（宽）D（mm）

安装孔长L（mm）

禁布区（mm）

螺钉连接

GB9074.4—8组合螺钉

M2

2.4±0.1

由实际情况确定L

L

φ7.6×（L+4.8）

M2.5

2.9±0.1

φ7.6×（L+4.8）

M3

3.4±0.1

φ8.6×（L+5.2）

M4

4.5±0.1

φ10.6×（L+6.1）

M5

5.5±0.1

φ12×（L+6.5）

4.6固定孔、安装孔、过孔要求

4.6.1过波峰的制成板的安装孔和定位孔应定为非金属化孔。

表7标准导通孔尺寸

内径（mil）

外径（mil）

12

25

16

30

20

35

24

40

32

50

4.6.2BGA下方导通孔孔径为12mil。

4.6.3SMT焊盘边缘距导通孔边缘的最小距离为10mil，

若过孔塞绿油，则最小距离为6mil。

4.6.4SMT器件的焊盘上无导通孔。

4.6.5通常情况下，应采用标准导通孔尺寸。

标准导通孔尺寸（孔径与板厚比应≥1：

6）如表7：

4.6.6过波峰焊接的板，若元件面有贴片安装的器件，

其底下不能有过孔或者过孔要盖绿油。

4.7基准点要求

4.7.1Mark点形状和材料：

要求Mark点标记为光洁实心圆焊盘；

最小的直径为1.0mm[0.040"]，最大直径是3.0mm[0.120"]。

Mark点标记在同一种印制板上尺寸变化不能超过25微米[0.001"]。

4.7.2基准点组成：

一个完整的基准点包括：

标记点（mark点）和无阻焊空旷环带。

见图8。

4.7.3位置：

有表面贴器件的PCB单板至少在一条

对角线上有一对

基准点（最好在另一角上再布置一个），

基准点之间的距离尽可能拉开。

基准点用于锡膏印刷和

元件贴片时的光学定位。

根据基准点在PCB上的位置

分别可分单板基准点和局部基准点，QFP、CSP、BGA等

重要器件必须有局部Mark点。

基准点边缘（或阻焊环带

边缘）距板边大于5mm。

对于双面贴PCB板，上下基准点

应完全对齐。

4.7.4阻焊开窗形状：

无阻焊环带实际是与mark点同心的圆，

直径为mark点直径的24倍。

4.7.5提高mark点的对比度:

对于双面板或多层板建议在对应基准点的底层或内层铺铜以增加识别对比度。

4.7.6基准点范围内无其它走线及丝印

为了保证印刷和贴片的识别效果，基准点范围内应无其它走线及丝印。

4.7.7以基准点圆心为中心3R范围内不应设置其它焊盘及印制导线。

4.7.8需要拼板的单板，单元板上尽量确保有基准点

需要拼板的单板，每块单元板上尽