PCBA DFM可制造性設(shè)計規(guī)范

1 目的與范圍

本標(biāo)準(zhǔn)適用于公司電子產(chǎn)品的 PCB 工藝設(shè)計，主要適用于 PCB 的設(shè)計、PCB 投板工藝審查、單板工藝審查等活動。

2 術(shù)語與定義

2.1 DFM

DFM（Design For Manufacture）：可制造性設(shè)計。

2.1 PCB

印制電路板（Printed Circuit Board（縮寫為：PCB））：印制電路或印制線路成品板的通稱，簡稱印制板。它包括剛性、撓性和剛-撓結(jié)合的單面、雙面和多層印制板。

2.2 覆銅箔層壓板

覆銅箔層壓板（Metal Clad Laminate）：在一面或兩面覆有銅箔的層壓板，用于制造印制板，簡稱覆銅箔板。

2.3 波峰焊

波峰焊（Wave soldering）：將熔化的軟釬焊料，經(jīng)過機(jī)械泵或電磁泵噴流成焊料波峰，使預(yù)先裝有電子元器件的 PCB 通過焊料波峰，實現(xiàn)元器件焊端或引腳與 PCB 焊盤之間機(jī)械和電氣連接的一種軟釬焊工藝。

2.4 再流焊

再流焊（Reflow soldering）：通過熔化預(yù)先分配到 PCB 焊盤上的膏狀軟釬焊料，實現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與 PCB 焊盤之間機(jī)械和電氣連接的一種軟釬焊工藝。

2.5 SMD

SMD（Surface Mounted Devices）：表面組裝元器件或表面貼片元器件；指焊接端子或引線制作在同一平面內(nèi)，并適合于表面組裝的電子元器件。

2.6 THC

THC（Through Hole Components）：通孔插裝元器件。指適合于插裝的電子元器件。

2.7 導(dǎo)通孔

導(dǎo)通孔（via）：一種用于內(nèi)層連接的金屬化孔，但其中并不用于插入元件引線或其它增強(qiáng)材料。

2.8 盲孔

盲孔（Blind via）：從印制板內(nèi)僅延展到一個表層的導(dǎo)通孔。

2.9 埋孔

埋孔（Buried via）：未延伸到印制板表面的一種導(dǎo)通孔。

2.10 過孔

過孔（Through via）：從印制板的一個表層延展到另一個表層的導(dǎo)通孔。

2.11 元件孔

元件孔（Component hole）：用于元件端子固定于印制板及導(dǎo)電圖形電氣聯(lián)接的孔。

2.12 Stand off

Stand off：表面貼器件的本體底部到引腳底部的垂直距離。

2.13 Pitch

Pitch：器件相鄰兩引腳中心距。

3 可制造性基礎(chǔ)知識

3.1 開展可制造性的設(shè)計的意義

對于電子產(chǎn)品，開展可制造性設(shè)計的意義如下： a）降低成本、提高產(chǎn)品競爭力

通過實施可制造性設(shè)計，可有效利用公司已有資源，低成本、高質(zhì)量、高效率地制造出產(chǎn)品。如果產(chǎn)品的可制造性設(shè)計差，不符合公司生產(chǎn)特點(diǎn)，就要花費(fèi)更多的人力、物力、財力才能達(dá)到目的。同時還要付出延緩交貨，甚至失去市場的代價。

b）有利于生產(chǎn)過程的標(biāo)準(zhǔn)化、自動化，提高生產(chǎn)效率

DFM 設(shè)計把設(shè)計部門和生產(chǎn)部門有機(jī)地結(jié)合起來，達(dá)到信息互遞的目的，使設(shè)計開發(fā)與生產(chǎn)準(zhǔn)備協(xié)調(diào)起來統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，易實現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率。同時也可以實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，減少重復(fù)投入。c）新產(chǎn)品開發(fā)及測試的基礎(chǔ)

沒有適當(dāng)?shù)?DFM 規(guī)范來控制產(chǎn)品設(shè)計，在產(chǎn)品開發(fā)的后期，甚至在大批量生產(chǎn)階段才發(fā)現(xiàn)這樣或那樣的組裝問題，此時想通過設(shè)計更改來修正，無疑會增加開發(fā)成本并延長產(chǎn)品的上市周期。但是，如果不進(jìn)行修改，批量生產(chǎn)造成的損失就會更大，所付出的代價將是前一階段修改成本的數(shù)十倍以上。

3.2 工藝可制造性設(shè)計主要考慮方面

工藝可制造性設(shè)計主要考慮以下方面：

a） 自動化生產(chǎn)所需的傳送邊、定位孔、光學(xué)定位符號；

b） 與生產(chǎn)效率有關(guān)的拼板；

c） 與焊接有關(guān)的元件封裝、基板材質(zhì)選擇、組裝方式、元件布局、焊盤設(shè)計、阻焊層設(shè)計；

d） 與檢查、維修、測試有關(guān)的元件間距、測試焊盤設(shè)計；

e） 與 PCB 制造有關(guān)的孔設(shè)計、線寬和線距設(shè)計；

f） 與裝配、調(diào)試、接線有關(guān)的絲印字符；

g） 與壓接、焊接、螺裝、鉚接工藝有關(guān)的孔徑、安裝空間；

h） 與熱設(shè)計、EMC 等可靠性設(shè)計有關(guān)的焊盤、導(dǎo)線要求。

4 設(shè)計要求

4.1 PCB 設(shè)計總則★★★

PCB設(shè)計總體要求如下：

a） 推薦 PCB 寬厚比：Y/Z≤150，尺寸標(biāo)注如圖 1 所示；★★

b） PCB 過孔厚徑比（板厚/最小過孔直徑）≤10；

c） 傳送邊不滿足禁布區(qū)要求時，必須在相應(yīng)板邊增加輔助邊，保證傳送邊至少 5mm 的寬度（可包含銑槽間距），另外注意增加的輔助邊（不包含銑槽）一般不要小于 2mm 寬；傳送邊一般可以作為插入靜電架的支撐邊，但有時需另外設(shè)計支撐邊以滿足需要，這需同工程部門協(xié)商確定；

d） 當(dāng)傳送邊也作為插入靜電架的支撐邊時，所有器件引腳焊盤邊緣或器件本體距離傳送邊≥5mm； 否則，僅需要貼片器件焊盤或器件本體距離傳送邊有 5mm 間距。

e） 從減少焊接時 PCB 的變形考慮，對不作拼版的 PCB，一般將其長邊方向作為傳送方向；對于拼板也應(yīng)將拼版后長邊方向作為傳送方向；對于短邊與長邊之比大于 4/5 的 PCB，可以用短邊傳送；

f） 波峰焊能夠承受的 PCB 焊接面尺寸，老線體：最大寬度 305mm，最大可焊接面 295mm；新線體：最大寬度 450mm，最大可焊接面 440mm；

g） 線體承受PCB 長寬：最小為 50mm×30mm；最大為 510mm×450mm。

4.2 拼板及輔助邊設(shè)計

4.2.1 V-CUT 連接★★★

V-CUT連接要求如下：

a）板與板之間為直線連接，邊緣平整，且不影響器件安裝的 PCB 可用此種連接，V-CUT 為直通型，不能在中間轉(zhuǎn)彎和分段，如圖 2；

b）V-CUT 要求 PCB 的板厚≤2.0mm；

圖2V-CUT 示例

c）V-CUT 線兩邊（T&B 面）要求各自保留不小于 1mm 的禁布區(qū)，以避免分板時損壞器件；

d） 總板厚（H）、剩余板厚（T）、V-CUT 角度之間的關(guān)系如圖 3 所示：

對于 PCB：

圖3板厚與 V-CUT 角度示意圖

1）板厚 H≤0.8mm 時，T=0.35±0.1mm；

2）板厚 0.8＜H≤1.6mm 時，T=0.4±0.1mm；

3）板厚 H＞1.6mm 時，T=0.5±0.1mm。

e）

需考慮 V-CUT 邊緣到線路（或焊盤）邊緣的安全距離“S”，以防止線路損傷或露銅，如圖 4 和表 1 所示：

4.2.2 郵票孔連接

郵票孔連接要求如圖 5：

a） 推薦銑槽寬度為 2mm，局部最小寬度不小于 1mm；★★

b） 郵票孔設(shè)計：孔直徑 1.0mm，孔間距 1.27mm。兩組郵票孔之間間距推薦為 50mm；★★

C） 拼板分離后若結(jié)構(gòu)裝配上要求其邊緣整齊，推薦將分離孔中心設(shè)計在子板的邊線上或稍內(nèi)處， 如圖 6 所示；★★

d） 采用 V-CUT 或郵票孔連接時，需要考慮分板對應(yīng)力敏感器件產(chǎn)生的應(yīng)力損傷：★★★

1） BGA 焊盤邊緣距離 V-CUT 或郵票孔≥20mm；★★

2） 1206 以下多層陶瓷電容與 V-CUT、郵票孔的距離≥3mm（推薦≥5mm），如圖 7 所示。

4.2.3 拼板方式

拼板方式要求如下：

a） 一般原則：PCB 單元尺寸＜50*50mm 時，推薦做拼板；★★

b） 拼板的尺寸應(yīng)以制造、裝配、和測試過程中便于加工，不因拼板產(chǎn)生較大變形為宜，推薦拼板后的 PCB 尺寸不超過 330mm×250mm；★★

c） 拼板內(nèi)的單元板方向應(yīng)盡量一致；★★

d） 若 PCB 經(jīng)過回流或波峰焊接工藝，且單元板板寬尺寸＞60mm，在垂直傳送邊的方向上拼板數(shù)量不應(yīng)超過 2，如圖 8 所示；★★★

e） 如果單元板尺寸很小，在垂直傳送邊的方向上拼板數(shù)量可以超過 3，但垂直于傳送邊上的總寬度不能超過 150mm，且需在生產(chǎn)時加輔助工裝夾具以防止單板變形；★★★

f） 垂直傳送邊方向上的拼版數(shù)量若在 2 個及以上，推薦在平行傳送方向拼版間使用郵票孔連接；

g） 需要 SMT 和波峰焊的單板，板邊允許有缺口，但缺口尺寸須小于所在邊長度的 1/3，應(yīng)該確保PCB 在鏈條上傳送平穩(wěn)，如超出需添加輔助塊進(jìn)行補(bǔ)齊，如圖 9 所示；★★★

h） 板邊連接器（包含壓接件、貼片、插件）除引腳外若有其他部分向安裝面下延伸，延伸處不能和 PCB 有干涉，如下圖 10，尤其容易忽略的是紅色區(qū)域不要放置郵票孔。

4.3 基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計★★★

基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計要求如下：

a） 光學(xué)定位基準(zhǔn)符號主要包括拼板、整板兩種，如圖 11 所示；

b） 形狀/大小，如圖 12 所示：

1） 直徑為 1.0mm 的實心圓。阻焊開窗：以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心，直徑為 2.0mm的圓形區(qū)域；

2） 直徑為 1.0mm 的實心圓。阻焊開窗：以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心，直徑為 2.0mm 的圓形區(qū)域。保護(hù)銅環(huán)：以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心，對邊距離為 3.0mm 的圓形銅環(huán)，銅環(huán)線寬 10mil。

c） 光學(xué)定位基準(zhǔn)符號必須賦予坐標(biāo)值（當(dāng)作元件設(shè)計），不允許在 PCB 設(shè)計完后以一個符號的形式加上去；

d） 基準(zhǔn)點(diǎn)可以放在插件元器件的邊框線內(nèi)，或是插件元器件的腹下；

e） 需要拼板的單板，每塊單元板上盡量保證有基準(zhǔn)點(diǎn)，若由于空間原因單元板上無法布下基準(zhǔn)點(diǎn)時，則單元板上可以不布基準(zhǔn)點(diǎn)，但應(yīng)保證拼板工藝邊上有基準(zhǔn)點(diǎn)；

f） 光學(xué)基準(zhǔn)點(diǎn)中心應(yīng)離板邊 5.5mm 以上，光學(xué)點(diǎn)中心周圍 1.5mm 范圍內(nèi)不能有貼片器件；

g） 基準(zhǔn)點(diǎn)在 paste 層必須有和焊盤等大的圖形；

h） 單面基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量最少 2,個，推薦使用三個。

4.4 器件布局要求

4.4.1 器件布局通用要求

器件布局通用要求如下：

a） 有極性或方向性的 THD 器件在布局方向上要求方向一致，并盡量做到排列整齊。對于 SMD

器件，不能滿足方向一致時，應(yīng)盡量滿足在 X、Y 方向上保持一致，如鉭電容；★★

b） 需點(diǎn)膠的器件在點(diǎn)膠處留出至少 3mm 的點(diǎn)膠空間，器件出腳需要點(diǎn)膠，引腳中心 3.5mm 半徑范圍內(nèi)禁布測試孔或測試盤，如圖 13 所示；★★★

c） 需要安裝散熱器的 SMD 應(yīng)注意散熱器的安裝位置，布局時要求有足夠的空間，確保不與其它器件相碰，確保最小 1.0mm 的距離滿足安裝空間要求；還需注意散熱器下除散熱器件外， 不應(yīng)有高于散熱安裝面的器件，建議高度間隙不少于 0.5mm；★★★

d） 器件（如內(nèi)存條、束線座等）之間的距離要求滿足不影響正常操作的空間；★★★

e） 不同屬性（如有電位差、不同的電流-地屬性等）的金屬件（如散熱器、屏蔽罩、晶振等） 或金屬殼體的元器件不能相碰，確保最小 1.0mm 的距離滿足安裝空間要求；★★★

f） 晶振、放電管等金屬外殼元件腹下表層不能布線、不能放置非地過孔，在滿足電氣性能的條件下，允許敷地銅；★★★

g） 對于單板尺寸較大（如非傳送邊大于 250mm），較重的器件（主要指 BGA 芯片）盡量不要布置在 PCB 的中間，以減輕由于器件的重量在焊接及返修過程對 PCB 變形的影響；★★

h） 對于單板尺寸較大（如非傳送邊大于 250mm），為防止印刷時變形，要求在首次加工面留出支撐點(diǎn)，在支撐 pin 留出范圍內(nèi)，禁布 SMD 器件；★★★

i） 二極管/三極管優(yōu)先放在正面，如必須放置在背面時，不能采用紅膠工藝直接暴露于錫鉛波峰中焊接；★★★

j） 測試點(diǎn)的要求：目前我公司還未使用到 ICT 測試，因此測試點(diǎn)目前的作用僅應(yīng)用于調(diào)試和維修，規(guī)定測試點(diǎn)單位面積密度不高于 5 個/cm2，可以使用過孔作為測試點(diǎn)。測試點(diǎn)到銅箔間距請參考孔到銅箔間距。建議 BGA 下測試點(diǎn)阻焊不開窗?！铩?/p>

4.4.2 回流焊

4.4.2.1 SMD 器件的通用要求★★

SMD器件的通用要求如下：

a） 元器件盡量放在主元件面，IC 不建議放置在背面，避免背面器件超重導(dǎo)致焊接掉件；

b） 細(xì)間距器件推薦布置在 PCB 同一面，且不要靠近印制板邊緣放置以免影響印錫質(zhì)量。細(xì)間距器件距離板邊≥10mm；

注：細(xì)間距器件：pitch≤0.8mm 的BGA，pitch=0.4mm 的 QFP 或 SOP。

c） 有極性的貼片盡量同方向布置，防止較高器件布置在較低器件旁時影響焊點(diǎn)的檢測，≤45°，如圖 14 所示；

d) 貼片電感中若器件有引線引出到安裝面時，需注意焊端性質(zhì)仔細(xì)評估，此種器件容易出現(xiàn)滑移偏位現(xiàn)象，如圖15。

4.4.2.1 SMD 器件布局要求★★★

SMD器件布局要求如下：

a） 對于引腳間距≤0.65mm 的表面貼裝翼型引腳器件。不推薦器件本體重疊，作為兼容設(shè)計，以SOP 封裝器件為例，如圖 16 所示：

b） 對于片式器件的兼容替代，要求兩個器件封裝一致；

c） 在確認(rèn) SMD 焊盤以及其上印刷的錫膏不會對 THD 焊接產(chǎn)生影響的情況下，允許 THD 與 SMD重疊設(shè)計，如圖 16 所示；

b） 多個引腳在同一直線上的器件，如連接器、SOP 器件軸向需與過波峰方向一致；SOT 器件過波峰其引腳盡量與波峰方向垂直，如圖 20 所示；