PCB设计与工艺规范

PCB走线要求
根据电流大小确定合适铜皮宽度（宽度不够可开阻 焊加锡方式解决）。 可参考下表确定：比如厚度为1oz(盎司)，宽 度为5.08mm(20mil)的铜箔，在允许温升为20℃的 条件下，可通过的最大电流为10A。
PCB走线要求
根据相邻两线的电压差，确定最小的爬电距离， 不足宽度用开槽方式，电气间隙决定开槽宽度。 确定爬电距离步骤： 步骤一：查看线路，确定线路之间的电压差； 步骤二：确定PCB材料的CTI(漏电起痕指数)，划 分其材料组别：Ⅰ组，Ⅱ组，Ⅲa组, Ⅲb组。 步骤三：确定电路工作环境的污染等级（一般设 备为污染等级2）； 步骤四：按不同的绝缘，在相应的表中查在该工 作电压、材料组别和 污染等级下的爬电距离要求 。
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主要内容
PCBA制造工艺 PCB基板板材要求 PCB布局要求 PCB走线要求 电源和地线（层）设计 PCB字符、丝印及相关层（Layer）规定 PCB拼版要求 PCB工艺边设计 贴片器件标准化的要求 波峰焊的标准化要求 自动插件(AI)要求 手插件标准化要求 ICT测试点设计要求
电源和地线（层）设计
电源和地线（层）设计
对于电流回路，需要注意如下基本事项： ①、如果使用走线，应将其尽量加粗：PCB上的接 地连接如要考虑走线时，设计应将走线尽量加粗。这是一 个好的经验法则，但要知道，接地线的最小宽度是从此点 到末端的有效宽度，此处“末端”指距离电源连接端最远 的点。 ②、应避免地环路：例如电源线和地线的位置良好 配合，可以降低电磁干扰的可能性。如果电源线和地线配 合不当，会设计出系统环路，并很可能会产生噪声。电源 线和地线配合不当的PCB设计示例如图1.4.3-1所示，电 源和地线环路太大，极易受到电磁干扰。采用图1.4.3-2所 示的方法，电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应 电压的可能性可大为降低。
波峰焊工艺
特点
焊锡和焊接用的热能量 由同一工序提供
工艺过程
进板 助焊剂
预热
焊接
冷却/出板
单波与双波 单波 High pressure turbulent wave 双波Smooth laminar wave
波峰焊问题
特点
组装密度较低


细间距易出现连锡
SMD器件易出现阴影效应 BGA等器件不适合波峰焊
PCB布局要求
元器件布局总体要求： 保证电路功能和性能指标；满足工艺性、检测、 维修等方面的要求,比如：从生产工艺的要求中过 波峰焊的方向，确定元器件摆放的方向；元器件 排列整齐、疏密得当，兼顾美观性；元件尽可能 有规则地分布排列，以得到均匀的组装密度。 元器件布局顺序：先放置需固定位置的元器件（ 比如：连接器，按键，LED灯，数码管等显示器 件）再放置占用面积较大的元器件；先集成器件 后分立器件；先主后次，多块集成电路时先放置 主电路。
PCB走线要求 铜箔间最小间距及铜箔最小宽度: 单面板0.3mm(12mil)，双面板0.2mm(8mil)。 在元器件尺寸较大，而布线密度较低时，可适当 加宽印制导线及其间距，并尽量把不用的地方合 理地作为接地和电源用。 在双面或多层印制电路板中，相邻两层印制导线 ，宜相互垂直走线，或斜交、弯曲走线，力求避 免相互平行走线。 印制导线布线应尽可能短，特别是电子管栅极、 晶体管的基极和高频回路更应注意布线要短
PCBA制造工艺
THT和SMT工艺 THT：通孔插装技术（Through Hole Technology） SMT：表面贴装技术（Surface Mounted Technology） SMT典型工艺 波峰焊工艺 回流焊工艺
SMT典型工艺
锡膏印刷 目前多采用模板印刷方式 点胶 适用于波峰焊的SMD器件、双面回流焊的大重 量器件 对于standoff较大的元件，可能造成掉件。 贴片工艺 基板处理系统：传送基板，定位 贴片头：真空拾放元件 供料系统 元件对中系统
PCB字符、丝印及相关层规定
对于需过安规认证PCB的字符丝印不能随意更改 ，特别是UL认证号及ROHS标识，批量PCB板和 已做认证PCB板需一致，如有差异需提前与客户 确认。 器件位号字符高度宜选1-1.5mm，宽度0.10.2mm（具体大小视器件疏密程度调整），字体 宜选用Serif 字体； 型号字符高度宜选1.5-2.5mm，宽度0.2-0.5mm （具体大小随空间调整），字体宜选用Serif 字体 ；如果有多个型号共用PCB，则多个型号字符必 须放在顶层丝印层（Top Overlay 或 Top Silk） ,防止过炉后型号勾选标记消失，导致PCBA混料. 。
PCB基板板材要求
②、按树脂不同来分 酚酫树脂板 环氧树脂板 聚脂树脂板 BT树脂板 PI树脂板
PCB基板板材要求
③、按阻燃性能来分 阻燃型（UL94V-0,UL94V-1) 非阻燃型（UL94-HB级）
注：22F板材是阻燃型，但并没有UL94V-0或UL94V-1认 证，因此板上不能打UL94V-0或UL94V-1标识
双波有助于减少阴影效应，但可能出现冒锡问题
防止阴影效应措施：


合适的焊盘尺寸：比回流焊盘长
合适的原件间距：大于器件高度
回流焊工艺
特点 焊接用的锡和热量通过两个独立的工序提供 技术要点 找出最佳的温度曲线 温度曲线处于良好的受控状态 技术分类： 按热传播方式：传导、辐射、对流 按焊接形式：局部焊接、整体焊接
PCB布局要求
高、低压之间出于安全考虑要隔离，隔离距离与 承受的耐压有关,需满足最小爬电距离及电气间隙 。 布局的元器件应有利于发热元器件散热，大功率 大功率发热器件分开布置，以降低热量密，周围 不应布置热敏元件，要留有足够的距离，原则上 元件体底部到PCB板的距离应≥3.0mm。电解电 容与发热器件的距离≥5.0mm。。 模拟器件和数字器件的旁路或去耦电容（通常会 有一个电解电容和一个瓷片电容）都要靠近其电 源引脚， 此电解电容值通常为100uF，瓷片电容 通常为0.1uF。
PCB基板板材要求
PCB板材等级划分： 美国UL和IEC根据绝缘材料的CTI水平，分别将其 划分6个等级和4个等级，见下表，CTI≥600为最 高等级。
PCB基板板材要求
CTI值低的覆铜板，在高压、高温、潮湿、污秽等恶劣环 境下长时间使用，容易产生漏电起痕。 一般地，普通纸基覆铜板（XPC、FR-1等）的CTI≤150， 普通复合基覆铜板（CEM-1、CEM-3）和普通玻纤布基 覆铜板（FR-4）的CTI为175~225，均满足不了电子电器 产品更高安全性的使用要求。在IEC-950标准中对覆铜板 的CTI和印制电路板的工作电压、最小导线间距（最小漏 电距离Minimum Creepage Distance）的关系也作了规定 ，CTI高的覆铜板不仅适合在高污染度、高压场合下使用 ，也非常适合制作高密度印制电路板，高耐漏电起痕性覆 铜板和普通覆铜板相比，用前者制作的印制电路板的线间 距可允许更小。
PCB基板板材要求
板材厂家 常用的PCB板材厂家有：KB，PZ，ZD，HX， DS, 生益（π）等，不同的客户对PCB板材厂家 有不同要求，特别是出口到国年的电子产器中需 要指定，因此在PCB说明文件中需要指定板材厂 家。 板材厚度规格（±10%公差）常用的有以下几种 ： 0.4mm；0.6mm；0.8mm ；1.0mm ；1.2mm ； 1.6mm ；2.0mm 等。对于有特殊要求的,如板厚 要求0.5MM；0.7MM要特殊说明。
电源和地线（层）设计
电源和地线（层）设计
③、如果不能采用
地平面，应采用星 形连接策略使地电 流独立返回电源连 接端。
电源和地线（层）设计
④、数字电流不应流经模拟器件：数字器件开关 时，回路中的数字电流相当大，但只是瞬时的， 这种现象是由地线的有效感抗和阻抗引起的。对 于地平面或接地走线的感抗部分，计算公式为V = Ldi/dt，其中V是产生的电压，L是地平面或接地 走线的感抗，di是数字器件的电流变化，dt是持 续时间。对地线阻抗部分的影响，其计算公式为 V= RI, 其中，V是产生的电压，R是地平面或接地 走线的阻抗，I是由数字器件引起的电流变化。经 过模拟器件的地平面或接地走线上的这些电压变 化，将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号 的对地电压)。
PCB走线要求
印制电路板上安装有高压或大功率器件时，要尽 量和低压小功率器件的布线分开。并注意印制导 线与大功率器件的连接设计和散热设计。 作为高速数字电路的输入端和输出端用的印制导 线，应避免相邻平行布线。必要时，在这些导线 之间要加接地线。 为了减少电磁干扰，需要时，数字信号线可靠近 地线布设。地线可起屏蔽作用。 在高频电路中，为减少寄生反馈耦合，必要时需 设置印制导线保护环或保护线，以防止振荡和改 善电路性能。 模拟电路输入线最好采用保护环，以减少信号线 与地线之间的电容。
PCB基板板材要求
PCB板材的漏电起痕指数（CTI） 定义：材料表面能经受住50滴电解液（0.1%氯化 铵水溶液）而没有形成漏电痕迹的最高电压值， 单位为V。 在覆铜箔层压板（简称覆铜板）的诸多性能 中，耐漏电起痕性作为一项重要的安全可靠性指 标，已越来越为印制电路板设计者和整机生产厂 所重视。
回流焊工艺
热风回流炉基本结构
回流炉子按PCBA温度变化分为：预热区、恒温区、再流区、冷却区
工艺窗口
器件对热风回流焊的影响 热风回流焊不能控制局部温度 不能焊接高温器件、焊锡封装的组件、热容量大器件
我们尽量使PCB板上所有器件的温度曲线一致， 以获得良好的焊接效果。
PCB基板板材要求
PCB板材的分类： ①、按增强材料不同（最常用的分类方法） 纸基板（FR-1，FR-2，FR-3) 环氧玻纤布基板（FR-4，FR-5) 复合基板(22F，CEM1，CEM-3) HDI板材（RCC) 特殊基材(金属类基材、陶瓷类基材、热塑性 基材等)
确定电气间隙大小步骤： 1)、首先需要确定产品的过电压类别（家用电器一般为过 电压类别Ⅱ）； 2)、再确定额定电压； 3)、再查下表找出额定脉冲电压；
4)、然后下表，可以查出相对应额定脉冲电压所对应的最 小电气间隙；
PCB走线要求
电源和地线（层）设计 单面或双面印制电路板上有大面积电源区和接地 区时（面积超过直径为25mm 圆的区域），应局 部开窗口（即网格状铺铜），以免大面积铜箔的 印制电路板在浸焊或长时间受热时，产生铜箔膨 胀、脱落现象或影响元件的焊接质量。 尽量采用地平面作为电流回路；印制电路板上同 时安装模拟电路和数字电路时，宜将两种电路的 地线系统完全分开，它们的供电系统同样也宜完 全分开，见下图；如果地平面被信号走线隔断， 为降低对地电流回路的干扰，应使信号走线与流 经地平面的电流方向垂直；
PCB字符、丝印及相关层规定
接线端子（比如插座、排线、程序烧录座等）， 需用合适大小字符标示出电源、地及其它相关功 能名，以便于软硬件调试及产品测试。 PCB上同类型插座两个或以上如有不同颜色，需 标示出相应颜色英文或汉字字符，以方便生产及 产品组装。
PCB字符、丝印及相关层规定
PCB设计中相关层（Layer）规定： Mechanical1（机械1层）规定为板框外形层，用 于除开孔焊盘、过孔开孔外的所有PCB的开孔或 开槽及板框确定，PCB的板框尺寸标注也可放于 此层；Mechanical2、3（机械2、3层）用于辅助 定位，比如按键、LED灯等对位置有要求的器件 ；Mechanical4（机械4层）用于铜箔开破锡槽； Keep-Out Layer为禁止布线层，用于禁止区域内 走线或敷铜，严禁用于PCB板框外形。Drill Drawing为钻孔图形标注层，用于输出PDF文件 时用图形标注各钻孔孔径，孔径图形标注（ .Legend）需放置在板框外合理位置，使其输出 PDF文件时孔径信息不被拼板板框层覆盖。
PCB设计与工艺规范
现状和目的
现状： 电子产品研发工程师，特别是硬件开发人员，普遍存 在对制造工艺要求不熟悉，可制造性概念比较模糊。 对PCB布局设计，元件选择，制造工艺流程选择，热设 计，生产测试手段等方面的实际经验不足，导致设计 出的产品不具备可生产性或可生产性差（制造成本 高），需要多次反复改板，影响了产品的推出日期， 甚至影响了产品的质量和可靠性。 目的： 根据公司制造能力制定规则（即工艺规范）来设计指 导PCB设计，旨在提高产品的可制造性、高可靠性。 获得良好的质量、缩短生产周期、降低的劳动成本和 材料成本、减少重复设计的次数。