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1、Pcb 制作注意事項 講師:熊海豐,一、焊接方式与PCB整体设计 PCB的焊接方式可分為： 雙面貼裝(PCB兩面均放置貼裝元件) 單面混裝(PCB一面上放置貼裝以及插件元件) 雙面混裝(PCB兩面均有貼裝以及插件元件),二.選用原則 外观要求：基板外观应光滑平整，不可有翘曲或高低不平，基板表面不得出现裂纹，伤痕，锈斑,絲印模糊,綠漆補漆不良,線路斷線,金手指斷指,缺指,刮傷,沾錫等不良。 热膨胀系数的关系：基板受热后的胀缩应力对表面贴装元件的组装形态會產生較大影响，因為熱应力很大,如果热膨胀系数不同將會造成元件焊接處电极剥离，從而降低产品焊接的可靠性，一般元件尺寸小于1608时，只遭受部分应力
2、，尺寸大于1608时，就必须注意这个问题。也就是在基板設計時要考慮到銅面的分布 导热系数的关系：贴装在基板上的電容,電阻,變壓器,三极管以及IC等在工作时所產生的热量主要通过基板進行扩散，在贴装元件密集，產生較大的发热量时，基板必须具有高的导热系数。 耐热性的关系：由于基板從表面贴装開始至组装结束，可能会经过数次高溫焊接的过程.通常其耐溫要达到260，10秒的要求。,5. 铜箔的粘合强度：表面贴装元件的焊区比DIP元件的焊区要小，因此要求基板与铜箔應具有良好的粘合强度，一般要达到1.5kg/cm2以上。 6. 弯曲强度 ：基板贴装上零件后，在過reflow時由於其自身以及元件的质量等力的作用，
3、会产生撓曲，这将给元件和接合点增加应力從而導致元件产生微裂,或與pad剝離，因此要求基板的抗弯强度要达到25kg/cm2以上。 7. 电性能要求electricity：由于电路传输速度的高速化、要求基板的介电常数，同时随着基板的縮小布线密度的提高，基板的绝缘性能要达到规定的要求。 8. 基板对清洗剂的反应:在溶液中浸渍5分钟，其表面不产生任何不良(如絲印模糊,綠漆剝離等)，基板的保存條件与SMD的保存条件相同。,三. PCB设计及制作要求 PCB夹持边:在SMT以及插件过波峰焊的过程中，PCB应留出一定的边缘便于设备夹持及傳輸。这个夹持边的范围应大於5mm，在離板邊5mm内的範圍不允许布放pa
4、d。 定位孔设计:为了保证SMT機器能准确牢固地將PCB定位，故需在PCB上设置一对定位孔,定位孔的大小一般為50.1mm,在定位孔周围1mm范围内不能有元件。 PCB厚度:一般為0.5mm - 4mm，推荐采用1.6mm - 2mm。 PCB缺槽:PCB的边缘区域内最好沒有缺槽，以避免PCB在定位或傳輸的過程中,sensor检测时出现错误，而導致傳輸錯誤而引起機器故障或損壞PCB. 拼板设计要求:对PCB的拼板格式有以下几点要求： (1) ，应以制造、装配和测试过程中便于加工，不产生较大变形为宜,(一般寬度為50mm-450mm.長度為50mm-510mm.) 。 (2)拼板的夹持边和定位孔
5、应由PCB的制造和定位工艺来确定。 (3)每块拼板上应有fiducial mark，以便机器能将每块拼板当作单板來識別。 (4)拼板可采用stamp或双面对刻v-cut的分离技术。在采用stamp分離時，搭边应均匀分布于每块拼板的四周，以避免焊接时由于PCB受力不均导致变形。在采用双面对刻的v-cut时，v-cut深度应控制在板厚的1/6 - 1/8左右。 (5)设计双面贴装不进行波峰焊的PCB时，可采用陰陽板的拼板方式以減少SMT換線時間提高设备利用率（在小批量生产条件下可减少设备投资）.,四、PCB焊盘设计工艺要求 PAD设计是PCB线路设计的极其关键的部分，因为它确定了元器件在PCB上的
6、焊接位置，而且对焊接过程中可能出现的焊接缺陷、焊点的可靠性、可清洗性、可测试性和維修等起着显著作用。 阻焊膜设计时需考虑的因素 (1)PCB上各相应PAD的阻焊膜的开口尺寸，其宽度和长度应分别比PAD大0.05mm0.25mm，具体情况视pad與pad之間的间距而定，目的是既要防止阻焊剂污染焊盘，又要避免錫膏印刷以及焊接时產生短路。 (2)阻焊膜的厚度不得大于pad的厚度 PAD与印制导线 (1)减小印制导线连通pad处的宽度，除非受电荷容量、印制板加工极限等因素的限制，最大宽度应为0.4mm，或pad宽度的一半（以较小焊盘为准）。 (2)pad与较大面积的导电(如地、电源等)平面相连时，应通
7、过一段较细的导电线进行热隔离 (3)印制导线应避免呈一定角度与pad相连，只要可能，印制导线应从pad长边的中心处与之相连。 导通孔布局 (1)避免設置在pad上，或在距PAD0.635mm的範圍内设置导通孔。如无法避免，须用阻焊剂将焊料流失通道阻断或在導通孔內填充綠漆。 (2)作为测试支撑导通孔，在设计布局时，需考虑到不同探针的直径，及ICT,F/T探針與探針之間的最小间距。,4. 对于同一个元件，凡是对称使用的焊盘（如片状电阻、电容、SOIC、PLCC 、 SOP 、 QFP等），设计时应严格保持其全面的对称性，即各pad的形状与尺寸应完全一致。以保证焊料熔融时，作用于元器件上各焊点的表面
8、张力能保持平衡（即其合力为零），以利于形成理想的焊点及保證零件不會偏離pad。 5. 凡多引脚的元器件（如SOIC、SOP 、 PLCC 、 QFP 、BGA等），引脚pad之间的短接处不允许直通，应由焊盘引出印制導線進行短接，以免产生桥接。另外还应尽量避免在焊盘之间設置印制導線（特别是fine pitch的元器件）,凡穿越相邻pad之间的印制线，须用阻焊膜对其加以遮隔。 6. pad内不允许印有字符和图形标记，标志符号离pad边缘距离应大于0.5mm。凡无外引脚的器件的pad，其pad與pad之间不允许有通孔，以免清洗過程中錫膏流入通 孔過爐后形成錫珠。 7. 当采用波峰焊接工艺时，插件元件
9、的通孔，一般應比其引脚线径大0.05 - 0.3mm为宜，其焊盘的直径应大于孔径的3倍。,五、元器件布局的要求 由于设计所引起的产品质量问题在生产中是很难克服的；因此，PCB设计工程师要根据SMT工藝的特点，對元器件進行正確的布局,设计可以將焊接缺陷到最低PCB。故在进行PCB layout時要考虑以下几点： PCB上元器件分布应尽可能地均匀； 大质量,大体積元器件再流焊时因热容量较大，因此，如在布局上过于集中容易造成局部温度低而导致假焊； 所以大型器件的四周要留一定的维修空間(如烙鐵頭) 發熱量較大的功率元器件应均匀地放置在PCB边缘或較易通風的地方； 单面混装时，应把SMT和DIP元器件布
10、放在同一面；采用双面混装时，应把大的SMT和DIP元器件布放在同一面， A、B两面的元器件要尽量错开放置；(适合于波峰焊的矩形、圆柱形片式元件、SOT和较小的SOP（引脚数小于28，PITCH在1mm以上）布放在B面（波峰焊接面）。波峰焊接面上不能安放四边有引脚的器件，如，QEP、PLCC等；) 波峰焊接面上元器件封装必须能承受260度以上温度并是全密封型的； 贵重的元器件不要布放在PCB的边角區域，或靠近接插件孔、定位孔、螺絲孔、 V-cut、豁口等处，以上这些位置是PCB的高应力区，容易造成焊点和元器件的开裂 。 7. 贴装元件方向的考虑 相同类型的元器件应盡量以相同的方向排列在PCB上，
11、使得元件的贴装、检查更容易。,六、基准点（Fiducial Marks)制作的要求 为了精密地贴装元器件，可根据需要设计用于整块PCB的fiducial mark（全局基准点），fine pitch元件的fiducial mark以及拼板中每片小的fiducial mark（局部基准点），让机器把每块面板当作单板看待,在设计fiducial mark时要考虑以下因素： Fiducial mark的图形,一般常用的有：等，推荐采用的fiducial mark為实心圆，直径1mm。 Fiducial mark最小的直径为0.5mm0.020。最大直径是3mm0.120。Fiducial mark在
12、同一块印制板上的尺寸变化不应超过0.025mm0.001。 Fiducial mark可以是裸铜、镀镍或镀锡等。电镀或焊锡涂层的首选厚度为5 10um0.0002 - 0.0004。焊锡涂层不应该超过25um0.001。 Fiducial mark的表面平整度应控制在15um0.006以内。 在Fiducial mark周围(8mm內)应该沒有與其相類似的圖形。 Fiducial mark要距离PCB边缘至少5.0mm0.200以上(回焊爐的鏈條牙長一般為4mm左右) Fiducial mark与PCB的基质材料之间應有較高对比度。,七、可测性设计的考虑 目前SMT的可测性设计主要是针对ICT
13、以及F/T。提高可测性设计要考虑工艺设计和电气设计两个方面的要求。 1.工艺设计的要求 定位的精度、基板的大小、探针的类型都是影响探测可靠性的因素。 (1)精确的定位孔。在基板上设定精确的定位孔，定位孔误差应在0.05mm以内，至少设置两个定位孔，且距离愈远愈好。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。如基板是拼板,貼裝后再分开测试，则定位孔必须设置在大板及各单独的小板上。 (2)测试点的直径不小于0.4mm，相邻测试点的间距最好在2.54mm以上，不要小于1.27mm。 (3)在测试面不能放置高度超过64mm的元器件，过高的元器件将引起ICT治具探针與测试点接触不良。
14、(4)最好将测试点放置在元器件周围1.0mm以外，避免探针撞到元器件而损伤元件。定位孔周围3.2mm以内，不可有元器件或测试点。 (5)测试点不可设置在PCB边缘5mm的范围内，这5mm的空间用以保证治具夹持 (6)所有测試点最好镀锡或选用质地较软、易贯穿、不易氧化的金属传导物，以保证可靠接触，延长探针的使用寿命。 (7)测试点不可被阻焊剂,文字油墨或綠漆覆盖，否则将会缩小测试点的接触面积，降低测试的可靠性。,2.电气设计的要求 (1)應尽量将元件面的SMC/SMD的测试点通过導通孔引到波峰焊焊接面，導通孔直径应大于1mm。这样可使ICT測试采用单面针床来进行测试，从而降低ICT测试治具的成本
15、。 (2)每个电气节点都必须有一个测试点，每个IC必须有POWER及GROUND的测试点，且尽可能接近此元器件，最好在距离IC 2.54mm范围内,或采用TEST JET進行測試 (3)在印制導線上设置测试点时，可将其宽度放大到40mil。 (4)将测试点均衡地分布在PCB上。如果探针集中在某一区域时，较高的压力会使待测板或针床变形，进而造成部分探针不能接触到测试点。 (5)PCB上的供电线路应分区域设置测试断点，以便于电源耦合电容或PCB上的其它元器件出现对电源短路时，查找故障点更为快捷准确。设计断点时，应考虑恢复测试断点后的功率承载能力。 (6)测试节点严禁选在元器件的焊点上，这种测试可能使虚焊节点在探针压力作用下挤压到理想位置，从而使虚焊故障被掩盖，发生所谓的“故障遮蔽效应”。由于探针因定位误差引起的偏晃，可能使探针直接作用于元器件的端点或引脚上而造成元器件损坏。,