波峰焊工艺-PCB-焊盘工艺设计规范

('波峰焊工艺PCB焊盘与孔设计规范1.目的规范产品的PCB焊盘设计工艺，规定PCB焊盘设计工艺的相关参数，使得PCB的设计满足可生产性。2.适用范围本规范适用于本公司电子产品的PCB工艺设计，运用于但不限于PCB的设计、PCB批产工艺审查、单板工艺审查等活动。本规范之前的相关标准、规范的内容如与本规范的规定相抵触的，以本规范为准3.引用/参考标准或资料TS—S0902010001<<信息技术设备PCB安规设计规范>>IPC-SM-782<<表面贴装设计与焊盘结构标准>>IPC-2221<>IEC60194<<印制板设计、制造与组装术语与定义>>（PrintedCircuitBoarddesignmanufactureandassembly-termsanddefinitions）IPC—A—600F<<印制板的验收条件>>（Acceptablyofprintedboard）IEC609504.规范内容4.1焊盘的定义通孔焊盘的外层形状通常为圆形、方形或椭圆形。具体尺寸定义详述如下，名词定义如图所示。1)孔径尺寸：若实物管脚为圆形:孔径尺寸（直径）=实际管脚直径+0.20∽0.30mm（8.0∽12.0MIL）左右；若实物管脚为方形或矩形:孔径尺寸（直径）=实际管脚对角线的尺寸+0.10∽0.20mm（4.0∽8.0MIL）左右。2)焊盘尺寸：常规焊盘尺寸=孔径尺寸（直径）+0.50mm(20.0MIL)左右。4.2焊盘相关规范4.2.1所有焊盘单边最小不小于0.25mm，整个焊盘直径最大不大于元件孔径的3倍。一般情况下，通孔元件采用圆型焊盘，焊盘直径大小为插孔孔径的1.8倍以上；单面板焊盘直径不小于2mm；双面板焊盘尺寸与通孔直径最佳比为2.5，对于能用于自动插件机的元件，其双面板的焊盘为其标准孔径+0.5---0.6mm4.2.2应尽量保证两个焊盘边缘的距离大于0.8mm，与过波峰方向垂直的一排焊盘应保证两个焊盘边缘的距离大于1.0mm（此时这排焊盘可类似看成线组或者插座，两者之间距离太近容易桥连）在布线较密的情况下，推荐采用椭圆形与长圆形连接盘。单面板焊盘的直径或最小宽度为1.6mm或保证单面板单边焊环0.3，双面板0.2；焊盘过大容易引起无必要的连焊。在布线高度密集的情况下，推荐采用圆形与长圆形焊盘。焊盘的直径一般为1.4mm，甚至更小。4.2.3孔径超过1.2mm或焊盘直径超过3.0mm的焊盘应设计为星形或梅花焊盘对于插件式的元器件，为避免焊接时出现铜箔断裂现象，且单面板的连接处应用铜箔完全包覆；而双面板最小要求应补泪滴；如图：4.2.4所有接插件等受力器件或重量大的器件的焊盘引线2mm以内其包覆铜膜宽度要求尽可能增大并且不能有空焊盘设计，保证焊盘足够吃锡，插座受外力时不会轻易起铜皮。大型元器件（如：变压器、直径15.0mm以上的电解电容、大电流的插座等）加大铜箔及上锡面积如下图；阴影部分面积最小要与焊盘面积相等。或设计成为梅花形或星型焊盘。4.2.5所有机插零件需沿弯脚方向设计为滴水焊盘，保证弯脚处焊点饱满，卧式元件为左右脚直对内弯折，立式元件为外弯折左脚向下倾斜15°，右脚向上倾斜15°。注意保证与其周围焊盘的边缘间距至少大于0.8mm4.2.6如果印制板上有大面积地线和电源线区（面积超过500mm2），应局部开窗口或设计为网格的填充(FILL)。如图：4.3制造工艺对焊盘的要求4.3.1贴片元器件两端没连接插装元器件的必须增加测试点，测试点直径在1.0mm~1.5mm之间为宜，以便于在线测试仪测试。测试点焊盘的边缘至少离周围焊盘边缘距离0.4mm。测试焊盘的直径在1mm以上，且必须有网络属性，两个测试焊盘之间的中心距离应大于或等于2.54mm;若用过孔做为测量点，过孔外必须加焊盘，直径在1mm（含）以上;4.3.2焊盘间距小于0.8mm的，须铺白油以减少过波峰时连焊。4.3.3单面板若有手焊元件，要开走锡槽，方向与过锡方向相反，宽度视孔的大小为0.3mm到0.8mm；如下图：过波峰方向4.3.4焊盘大小尺寸与间距要与贴片元件尺寸相匹配。a.未做特别要求时，元件孔形状、焊盘与元件脚形状必须匹配，并保证焊盘相对于孔中心的对称性（方形元件脚配方形元件孔、方形焊盘；圆形元件脚配圆形元件孔、圆形焊盘）,且相邻焊盘之间保持各自独立，防止薄锡、拉丝；b.同一线路中的相邻零件脚或不同PIN间距的兼容器件，要有单独的焊盘孔，特别是封装兼容的继电器的各兼容焊盘之间要连线，如因PCB布局无法设置单独的焊盘孔，两焊盘周边必须用阻焊漆围住4.3.5贵重元器件：贵重的元器件不要放置在PCB的角、边缘、安装孔、开槽、拼板的切割口和拐角处，以上这些位置是印制板的高受力区，容易造成焊点和元器件的开裂和裂纹。4.3.6较重的器件(如变压器)不要远离定位孔,以免影响印制板的强度和变形度。布局时,应该选择将较重的器件放置在PCB的下方(也是最后进入波峰焊的一方)。4.3.7对于QFP封装的IC(需要使用波峰焊接工艺),必须45度摆放,并且加上偷锡焊盘。（如图所示）4.3.8贴片元件过波峰焊时，对板上有插元件（如散热片、变压器等）的周围和本体下方其板上不可开散热孔,防止PCB过波峰焊时，波峰1（扰流波）上的锡沾到上板零件或零件脚，在后工程中装配时产生机内异物4.3.9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，对于需过5A以上大电流的焊盘或大元件不能采用隔热焊盘，如图所示：图14.3.10为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象，回流焊的0805以及0805以下片式元件两端焊盘应保证散热对称性，焊盘与印制导线的连接部宽度不应大于0.3mm（对于不对称焊盘），如上面图1所示。4.4对器件库选型要求4.4.1已有PCB元件封装库的选用应确认无误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、引脚间距、通孔直径等相符合。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，确保透锡良好。未做特别要求时，手插零件插引脚的通孔规格如下：未做特别要求时，自插元件的通孔规格如下：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。4.4.2焊盘图形的设计：4.4.3.1原则上元件焊盘设计需要遵守以下几点4.4.3.1.1尽量考虑焊盘的方向与流程的方向垂直4.4.3.1.2焊盘的宽度最好等于或稍大于元件的宽度；焊盘长度稍小于焊盘宽度的宽度4.4.3.1.3增加零件焊盘之间的间隙有利于组装；推荐使用小的焊盘4.4.3.1.4SMT元件的焊盘上或其附近不能有通孔，否則在回流焊过程中，焊盘上的焊锡熔化后会沿着通孔流走，会产生虚焊﹐少錫﹐还可能流到板的另一面造成短路4.4.3.1.5焊盘两端走线均匀或热容量相当4.4.3.1.6焊盘尺寸大小必须对称4.4.3.2片状元器件焊盘图形设计（见上图）：典型的片状元器件焊盘设计尺寸如表所示。可在各焊盘外设计相应的阻焊膜。阻焊膜的作用是防止焊接时连锡。元件焊盘设计尺寸-----电阻,电容,电感（见下表，同时参考上图及上表）PartZ(mm)G(mm)X(mm)Y(ref)ChipResistorsandCapacitors02010.760.240.300.2604021.45~1.50.35~0.40.550.55C06032.320.720.81.8R06032.40.61.00.9L06032.320.720.80.8C08052.850.751.41.05R08053.10.91.61.1L08053.250.751.51.2512064.41.21.81.612104.41.22.71.618125.82.03.41.918255.82.06.81.920106.22.62.71.825127.43.83.21.83216(TypeA)4.80.81.22.0TantalumCapacitors3528(TypeB)5.01.02.22.06032(TypeC)7.62.42.22.67343(TypeD)9.03.82.42.62012(0805)3.20.61.61.33216(1206)4.41.22.01.63516(1406)4.82.01.81.45923(2309)7.24.22.61.52012Chip(0805)3.01.01.01.0Inductors3216Chip(1206)4.21.81.61.24516Chip(1806)5.82.61.01.62825Prec(1110)3.81.02.41.43225Prec(1210)4.61.02.01.84.4.3.3SOP，QFP焊盘图形设计：SOP、QFP焊盘尺寸可参考IPC-SM-782进行设计。对于SOP、QFP焊盘的设计标准。（如下图表所示）焊盘大小要根据元器件的尺寸确定，焊盘的宽度=引脚宽度+2引脚高度，焊接效果最好；焊盘的长度见图示L2，（L2=L+b1+b2；b1=b2=0.3mm+h;h=元件脚高）4.4.3.4未做特别要求时，通孔安装元件焊盘的规格如下：4.4.3.5针对引脚间距≤2.0mm的手插PIN、电容等，焊盘的规格为：①多层板焊盘直径=孔径+0.2～0.4mm；②单层板焊盘直径=2×孔径4.4.3.6常见贴片IC焊盘设计，详见附件（下图只是一个选图，相关尺寸见附件）4.4.4新器件的PCB元件封装库应确定无误4.4.4.1PCB上尚无件封装库的器件，应根据器件资料建立新的元件封装库，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是否与元件的资料（承认书、规格书、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、）要求的元件库。4.4.4.2需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊盘库4.4.4.3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。4.4.4.4不同PIN间距的兼容器件要有单独的焊盘孔，特别是封装兼容的继电器的各兼容焊盘之间要连线。4.4.5需波峰焊加工的单板背面器件不形成阴影效应的安全距离已考虑波峰焊工艺的SMT器件距离要求如下：1)相同类型器件距离（见图2）相同类型器件的封装尺寸与距离关系（表3）：4.4.5.1SMD同种元件间隔应满足≥0.3mm，异种元件间隔≥0.13h+0.3mm（注：h指两种不同零件的高度差），THT元件间隔应利于操作和替换4.4.5.2贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm4.4.5.3定位孔中心到机插器件边缘的距离不小于5.0mm4.4.5.4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（图4），尽量不使用1825以上尺寸的陶瓷电容。4.4.5.5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。如图5：4.4.6.6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。4.4.6.7波峰焊时背面测试点不连锡的最小安全距离已确定为保证过波峰焊时不连锡，背面测试点边缘之间距离应大于1.0mm。4.4.6.8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焊盘边缘间距应大于1.0mm（包括元件本身引脚的焊盘边缘间距）。优选插件元件引脚间距（pitch）≧2.0mm，焊盘边缘间距≧1.0mm。在器件本体不相互干涉的前提下，相邻器件焊盘边缘间距满足图6要求。Min1.0mm图64.4.6.9插件元件每排引脚为较多，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偷锡焊盘（图74.4.6.10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（图8）：同种器件：≧0.3mm异种器件：≧0.13h+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。4.4.6.11元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边大于、等于5mm（图9）为了保证制成板过波峰焊或回流焊时，传送轨道的卡抓不碰到元件，元器件的外侧距板边距离应大于或等于5mm，若达不到要求，则PCB应加工艺边，器件与V—CUT的距离≧1mmPCB焊盘设计的工艺性在遵守上面规则的前提下，需要具体的变化以实际设计需要为准。附录1元件焊盘、元器件之间间隔的相互关系1.元件间隔的考虑焊盘图形设计对表面贴装可靠度的有极其重要性，设计者不应该忽视SMT组件的可制造性、可测试性和可修理性。最小的封装元件间隔要满足所有这些制造要求，但最大的封装元件间隔没有限制，越大越好。某些设计要求表面贴装元件尽可能地靠近。图3-8中所显示的例子都满足可制造性的要求。2.波峰焊接元件方向的考虑所有的有极性表面贴装元件应尽可能以相同方向放置。对任何反面要用波峰焊接的印制板组件，在该面的元件首选方向如图3-9所示。采用该首选方向是为了使组件在退出焊锡波峰时得到最佳质量的焊点。·所有无源元件要相互平行·所有SOIC要垂直于无源元件的长轴·SOIC和无源元件的较长轴要互相垂直·无源元件的长轴要垂直于印制板沿波峰焊接机传送带的运动方向·当采用波峰焊接SOIC等多脚元器件时,应予锡流方向最后两个(每各1个)焊脚处设置处设置窃锡焊盘,防止连锡。3元件下方的导孔若采用波峰焊进行组装，应避免将导孔布置在与印制板正面无间隙的元件下方，除非以阻焊剂覆盖。在波峰焊组装过程中，焊剂可能会在无间隙元件底部聚集。对于不采用波峰焊的纯表面贴装组件，导孔可布置在无间隙封装块的下方见图3-264.PCB外形尺寸及拼板设计4.1.当PCB的尺寸小于150mm×80mm时，必须进行拼板设计，拼板设计时，只加过板方向的工艺边4.2PCB四角倒圆角半径R=2mm(如图1)，有整机结构要求的可以倒圆角>2mm；拼板四角倒圆角半径R=3mm；4.3拼板的尺寸应以制造、装配、和测试过程中便以加工，不因拼板产生较大变形为宜4.4拼板中各块PCB之间的互连采用邮票孔设计，拼板邮票孔0.5mm范围以内不要布线，以防止应力作用拉断走线4.5设计连板时尽量采用阴阳板设计，直接使用邮票孔相连接4.6不规则PCB而没有制作拼板应加工艺边，不规则的PCB制成拼板后加工有困难时，应在两侧加工艺边5.PCB工艺边要求5.1距PCB边缘5mm范围内不应有焊盘、通孔、元件及小于3mm宽的走线5.2如果在距PCB边缘5mm范围内有零件，则需增加工艺边，以保证PCB有足够的可夹持边缘。5.3工艺边内不能排布机装元器件，机装元器件的实体不能进入上下工艺边及其上空，如需进入左右工艺边或上空，需协商处理.5.4不规则的PCB没有做拼板设计时必须加工艺边5.5工艺边的宽度一般设置为4mm6.定位孔要求6.1PCB布板要有定位孔，以方便夹具定位；定位孔内部要求圆弧，直径3.0mm6.2定位孔内部圆弧必须大于1/4圆，并且要求有四个（四角各一个）；6.3距离定位孔边缘3.0mm不能布器件，3.0mm外靠近定位孔附近尽量不要布很高的器件',)