工程师必看-PCB设计标准工艺要求(一)
一、PCB工艺设计要考虑的基本问题
PCB的工艺设计非常重要,它关系到所设计的PCB能否高效率、低成本地制造出来。新一代的SMT装联工艺,由于其复杂性,要求设计者从一开始就必须考虑制造的问题。因为一旦设计完成后再进行修改势必延长转产时间、增加开发成本。即使改SMT元件一个焊盘的位置也要进行重新布线、重新制作PCB加工菲林和焊膏印刷钢板,硬成本至少要两万元以上。对模拟电路就更加困难,甚至要重新进行设计、调试。但是,如果不进行修改,批量生产造成的损失就会更大,所付出的代价将是前一阶段修改成本的数十倍以上。因此,设计者必须从设计工作开始起就重视工艺问题,问题越早解决对公司也越有利。
工艺性设计要考虑:
a)自动化生产所需的传送边、定位孔、光学定位符号;
b)与生产效率有关的拼板;
c)与焊接合格率有关的元件封装选型、基板材质选择、组装方式、元件布局、焊盘设计、阻焊层设计;
d)与检查、维修、测试有关的元件间距、测试焊盘设计;
e)与PCB制造有关的导通孔和元件孔径设计、焊盘环宽设计、隔离环宽设计、线宽和线距设计;
f)与装配、调试、接线有关的丝印或腐蚀字符;
g)与压接、焊接、螺装、铆接工艺有关的孔径、安装空间;
h)与热设计、EMC等可靠性设计有关的焊盘、导线要求。
二、印制板基板
1、常用基板性能
根据公司产品的特点,一般推荐采用FR-4基板。表1列出了几种常用基板材料,供需要时参考。
2、PCB厚度
PCB厚度,指的是其标称厚度(即绝缘层加铜箔的厚度)。
推荐采用的PCB厚度:0.5mm,0.7mm,0.8mm,1mm,1.5mm,1.6mm,(1.8mm),2mm,2.2mm,2.3mm,2.4mm,(2.45mm),(2.8mm),(3.0mm),3.2mm,4.0mm,(4.5mm),(5.0mm),(5.9mm),6.4mm,(7.0mm)。
0.7mm和1.5mm板厚的PCB用于带金手指双面板的设计。
PCB厚度的选取应该根据板尺寸大小和所安装元件的重量选取。注:其中1.8mm、3.0mm为非标准尺寸,尽可能少用。
3、铜箔厚度
PCB铜箔厚度指成品厚度,图纸上应该明确标注为成品厚度(Finished Conductor Thickness)。
工艺上要注意的是铜箔厚度要与设计的线宽/线距相匹配,表2列出了基铜厚度(底铜厚度)可蚀刻的最小线宽和线间距,供选择时参考。
注:外层成品厚度一般为:基铜厚度+(0.5~1)0Z/Ft;内层厚度基本与基铜厚度相等。
4.PCB制造技术要求
PCB制造技术要求一般标注在钻孔图上,主要有以下项目(根据需要取舍):
a)基板材质、厚度及公差
b)铜箔厚度
注:铜箔厚度的选择主要取决于导体的载流量和允许的工作温度,可参考IPC-D-275第3.5条中的经验曲线确定。
c)焊盘表面处理
注:一般有以下几种:
1)一般采用喷锡铅合金HASL工艺,锡层表面应该平整无露铜。只要确保6个月内可焊性良好就可以。
2)如果PCB上有细间距器件(如0.5mm间距的BGA),或板厚≤0.8mm,可以考虑化学(无电)镍金(Ep.Ni2.Au0.05)。还有一种有机涂覆工艺(Organic Solderability Preservative简称0SP),由于还存在可焊期短、发粘和不耐焊等问题,暂时不宜选用。
3)对板上有裸芯片(需要热压焊或超声焊,俗称Bonding)或有按键(如手机板)的板,就一定要采用化学镀镍/金工艺(Et.Ni5.Au0.1)。有的厂家也采用整板镀金工艺(Ep.Ni5.Au0.05)处理。前者表面更平整,镀层厚度更均匀、更耐焊,而后者便宜、亮度好。
从成本上讲,化学镀镍/金工艺(Et.Ni5.Au0.1)比喷锡贵,而整板镀金工艺则比喷锡便宜。
4)对印制插头,一般镀硬金,即纯度为99.5%-99.7%含镍、钻的金合金。一般厚度为0.5~0.7um,标注为:Ep.Ni5.Au0.5。
镀层厚度根据插拔次数确定,一般0.5um厚度可经受500次插拔,1um厚度可经受1000次插拔。
d)阻焊剂
注:按公司协议执行。
e)丝印字符
注:要求对一般涂敷绿 {MOD}阻焊剂的板,采用白 {MOD}永久性绝缘油墨;对全板喷锡板,建议采用黄 {MOD}永久性绝缘油墨,以便看清字符;对于RO4350板材,无阻焊情况下,字符建议采用绿 {MOD}或红 {MOD}永久性绝缘油墨。
f)成品板翘曲度
注:请参照Q/ZX12.201.1中的6.1.4.1的“表7印制板的翘曲度”的要求。
g)成品板厚度公差
注:公司规定板厚〈0.8mm,士0.08mm;板厚≥0.8mm,±10%。
h)成品板离子污染度
注:公司规定按照IPC-TM-650的2.3.25和2.3.26方法进行离子污染物试验,试验时用于清洗试样的溶剂的电阻率不小于2x10欧姆/厘米,或相等于≤1.56ug/cm2的NaCI含量。
电脑主板PCB丝印规范图:
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