浅谈PCB设计的可制造性

ｓｈｅＪ。ｌ。　ｙｕ　Ｆｅｎ×　耋　浅谈ＰＣＢ设计的可制造性　范培培　（国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京２１００６１）　摘要：主要从平时工作中布局、布线的经验出发，简要介绍了ＰＣＢ设计的可制造性。　关键词：布局；布线：可制造性　０　引言　ＰＣＢ设计是电子产品设计中不可或缺的重要环节。随着电子　技术的发展，ＰＣＢ集成规模越来越大，体积越来越小，频率越来越　高，在进行ＰＣＢ设计时需要考虑的问题也越来越多，ＰＣＢ设计不　光要满足功能上的要求还要满足可制造性的要求。ＰＣＢ可制造性　主要包括印制板组装件（电子装联）的可制造性和ＰＣＢ本身（裸　测试点。（２）对于ＡＤ／ＤＡ器件、光隔离器件等注意数字信号和模拟　信号、输入输出信号的隔离，使其能划分出隔离区域。（３）对于测试　板和背板等有连接两板的连接器时，注意端子位置的正确摆放和　焊盘序号的对应关系。（４）从减少工序、提高效率角度考虑，能一面　放完的器件尽量放在同一面，避免Ｂ面仅有几个表贴器件的情况。　（５）在电路板布局时各去耦，旁路电容靠近芯片的管脚放置，以达　６）考虑到美观和后续的布线方便，多路原理图相　板）的可制造性。在ＰＣＢ设计完成时，元器件的安装焊接形式以及　到滤波的目的。（同的情况，希望器件摆放整齐一致。但同一封装的器件总是不对齐　产品测试、维修的难易程度已经基本确定，所以在布局、布线时就　应该考虑可制造性问题，这样才可能提高产品质量、缩短生产周　时（也许是调用不同库中的同一元件引起），要先生成此电路板的　期、降低成本、提高效益。本文主要从平时工作中布局、布线的经验　出发，简要介绍ＰＣＢ设计的可制造性。　１　布局　１．１　尺寸范围　封装库，重新设置原点后更新ＰＣＢ再调整对齐。（７）布局时元件离　传送板边、定位孔应有一定的距离。拼板连接处最好不要放置元　件，以免分板时损伤元件。（８）对热敏元件，金属壳体的元器件，　ＰＣＢ上轴向插装等较长、高的元件，插装元件，较大的电容器，较重　的瓷环等要注意器件的间距。（９）较重的元器件应该布放在靠近　或短边小于１００／＇１１１１３的ＰＣＢ　的元器件应该放置在容易触及的地方，以便调节。　ＢＧＡ器件）。可调节　从生产范围考虑，理想尺寸范围为宽（２００￣２５０　ｍｍ）×长　ＰＣＢ支撑点或边的地方，以减少ＰＣＢ的翘曲（（２５０￣３５０ｍｍ），对长边小于１２５舢的宽度。　１．２　Ａ面（回流焊面）上元件的布局及间距　采用拼板方式。传送边的两边应分别留出不小于３．５　ＩＴＩＩＴＩ（１３８　ｍｉｄ　２布线　在组装密度许可的情况下，尽量选用较低密度布线设计，以提高　元器件要尽可能均匀、规则地分布排列。均匀分布有利于散热　１２７ｍｍ（５ｍｉｌ）／０．１２７Ｉ／ｉａ（ｒ５ｍｉｄ。常用布线密度设计如表１所示。　和焊接工艺的优化；有规则地排列方便检查，利于提高贴片／插件　０．速度。考虑到焊接、检查、测试、安装的需要，Ａ面元件之间的问隔　表１布线密度说明　功能　ｌ２／１０　８／８　６／６　无缺陷和可靠性的制造能力。目前厂家加工能力为：最小线宽／线距　ｍｍ（ｍｉｄ　５／５　不能太近，具体根据公司的工艺生产能力而定。　１．３　Ｂ面（波峰焊接面）贴片元件布局的特殊要求　线宽　线距　线０．３　（１２）　０．２　（８）　０．１５　（６）　０．１２７　（５）　Ｂ面主要放置１６０８（０６０３）封装尺寸以上贴片电阻、贴片电容　（不含立式铝电解电容），高度小于６Ⅱｕｎ的ＳＯＴ、ＳＯＰ。为防止拉尖　０．２５　（１０）　０．２　（８）　０．１５　（６）　０．１２７　（５）　的可能性，磁珠器件不要放在波峰焊面；为防止出现因波峰焊热冲　击和ＣＴＥ不匹配导致器件性能降低的问题，对于大于２１２５的陶瓷　电容封装最好不要放在波峰焊面；为了避免遮蔽效应，元器件引线　垂直于波峰焊时ＰＣＢ传送方向。　１．４其他注意事项　焊盘问距　０．２５　（１０）　０．２５　（１０）　０．２　（８）　０．２　（８）　０．１５　（６）　０．１５　（６）　０　１２７　（５）　０．１２７　（５）　焊盘问距　２．１布线的原则　（１）控制走线方向：为了减少层问干扰，相邻层走线方向正交。若　（１）重要的、位置固定的元器件优先放置，按照信号传输顺序　受到结构限制，信号速率较高时，应考虑用地平面隔离各布线层，用　布局：相同功能型号的器件最好选用统一封装；在重要器件旁放置　地线隔离各信号线。（２）检查走线的开环和闭环：为了避免天线效应，　化、时尚化的消费需求。　［参考文献］　［１］李彬彬．设计心理学［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，２００９．３２　［２］杨斌，张茂，韩传军，徐立雄，魏秦文．Ｐｒｏ／Ｅ在复杂曲面造型设计　中的应用［Ｊ］．机电产品开发与创新，２００７，１７（４）：５７　［３］李和．基于ＣＡＤ／ＣＡＭ技术的Ｃｌａｓｓ　Ａ曲面构造及曲面评价标准研究　［Ｊ］．制造业自动化，２０１０，３３（２０）：３０　图５曲面反射（斑马线）分析　工具，方便地进行空间自由曲线的创建，同时可以控制曲线端点的　连接方式和自由曲面的边界连接条件来创建光顺的拼接曲面，实　收稿日期：２０１２—０３—２１　作者简介：田朋飞（１９８Ｏ一），男，陕西咸阳人，助教，硕士研究生，研　现有机形态的自由曲面设计，满足现代产品设计要求及人们个性　究方向：产品设计、人机工程学。　机电信恩２０１２年第１５期总第３３３期１２３　ｓｈｅｊｉ　ｇｕ　Ｆｅｎ×　减少不必要的干扰辐射和接收，一般不允许出现一端浮空的布线。　（３）尽量缩短走线长度，采用４５。拐角走线，尽量减少过孔的数量。　２．２焊盘与线路的连接　量靠近。　高频信号传输总是沿着电感最小的回路进行回流，差分线除　了对地的耦合之外，还存在相互之间的耦合，哪一种耦合强，哪一　ＰＣＢ差分走线设计中最重要的规则是匹配线长。　增大与其他信号走线的间距，电磁场能量随距离呈平方关系　了，这样就起到良好的隔离和屏蔽作用了。　３其他　３．１内电层分割　（１）ＣＨＩＰ元件与线路的连接：对于２个焊盘安装的元件最好　种就成为主要的回流通路。　从焊盘中心位置对称引出，且与焊盘连接的印制线必须具有一样　宽度。与较宽印制线连接的焊盘，中间最好通过一段窄的印制线过　即０８０５）及其以下ＣＨＩＰ类ＳＭＤ，焊接时极易出现“立片”缺陷。（２）　表面线路与ＳＯＩＣ、ＰＬＣＣ、ＱＦＰ、ＳＯＴ等器件的焊盘连接：一般建议　从焊盘两端引出，如图１所示。　渡，这一段窄的印制线通常被称为“隔热路径”，否则，对２１２５（英制　递减，一股线间距超过４倍线宽时，它们之间的干扰就极其微弱　渤　图１器件焊盘引出线的位置　２．３线宽与电流的关系　在ＰＣＢ设计加工中常用ＯＺ（盎司）作为铜箔的厚度单位。１　ＯＺ铜　厚定义为１　ｉｎ２面积内铜箔的重量，对应的物理厚度为３５　ｍ。当铜　箔作为导线通过较大电流时，其宽度与载流量的关系如表２所示。　表２不同厚度、不同宽度铜箔的载流量　铜皮厚度３５　ｍ　铜皮厚度５０“ｍ　铜皮厚度７０　ｍ　铜皮Ａｔ＝１０℃　铜皮Ａｔ－１０℃　铜皮Ａｔ＝１０℃　宽度／ｍ丌ｌ　电流／Ａ　宽度／ｍｍ　电流／Ａ　宽度／ｍｍ　电流／Ａ　０．１５　０．２０　０．１５　０．５Ｏ　Ｏ．１５　０．７０　Ｏ＿２０　Ｏ．５５　０．２０　Ｏ．７Ｏ　Ｏ．２Ｏ　Ｏ．９０　Ｏ＿３Ｏ　Ｏ．８０　０－３０　１．１０　Ｏ＿３０　１＿３０　０．４０　１．１０　０．４０　１－３５　０．４０　Ｌ７０　０．５０　ｌ＿３５　０．５Ｏ　１．７Ｏ　Ｏ．５Ｏ　２．０Ｏ　０．６０　１．６Ｏ　Ｏ．６０　１．９０　Ｏ．６０　２＿３Ｏ　０．８Ｏ　２．ｏ０　Ｏ．８０　２．４０　０．８０　２．８０　１．ＯＯ　２＿３０　１．ＯＯ　２．６Ｏ　１．Ｏ０　３　２Ｏ　１．２０　２．７０　１－２Ｏ　３．０ｏ　ｌ－２Ｏ　３．６０　１．５Ｏ　３．２０　１．５０　３．５０　１．５０　４．２０　２．０Ｏ　４．Ｏ０　２．００　４＿３０　２．００　５．１０　２．５０　４．５Ｏ　２．５０　５．１Ｏ　２．５Ｏ　６．０Ｏ　２．４大面积电源区和接地区的设计　从ＥＭＣ、ＰＣＢ工艺和信号完整性要求考虑，地或电源铺铜很　有必要。铺铜时应注意：（１）超过６２５　ｍｍ（１　００Ｏ　ｍｉｌ）范围电源区和　接地区，一般应根据需要开设２０　ｍｉｌ间距网状窗口或采用实铜加　过孔矩阵的方法，以免其在焊盘连接时间过长时产生铜箔膨胀脱　落现象。（２）焊盘设计成花焊盘。　２．５过孔的设计　（１）过孔的位置主要与再流焊工艺有关，过孔不能设计在焊盘　上，应通过－ｄ，段印制线连接，否则容易产生“立片”、“焊料不足”　缺陷。（２）过孔不能设计在焊接面上片式元件的两焊盘之间中心位　置，以防“桥连”短路，这样的短路不容易察觉。（３）排成－Ｎ的无阻　焊过孔焊盘、波峰焊盘的间隔大于０．５　Ｉ１ｌｎ１（２０　ｌ１ｌｉｌ），回流面焊盘的　间隔不小于０．２ｎＲｒｌｆ（８ｍｉｄ。　２．６差分信号（ｐ、ｎ或＋、一）　差分信号也称“差动信号”，用两个完全一样、极性相反的信号　传输一路数据，依靠两个信号电平差进行判决。为了保证两个信号　完全一致，差分走线要求：（１）等长。保证两个差分信号保持相反极　性，减少共模分量。（２）等距。保证差分阻抗一致，减少反射。（３）尽　１２４　（１）１人Ｊ　ｌＵ　Ｊ　：分俐：同一网络的元件尽量集中，不允许出现如图２　所示黑色Ｉｘ域（北Ｉ×）情况。若有ｌ２　ｖ或５　ｖ的网络在死区内则无　法与外界的同网络相通，因为内电层的分割线是蚀铜的，与外界足　绝缘的，黑色区域既不属于ｌ２　ｖ也不属于５　Ｖ。（２）对于有内电层　的ＰＣＢ，板边在内电层要蚀铜，放Ｆｉｌｌ（ｎｏ　ｎｅｔ）免短路。内电层的分　割要防止瓶颈的出现，特别是在一斜排过孔出现时，要预留充分的　铜使网络畅通。　图２内电层分割死区（黑色区域）　３．２光学定位点（ｍａｒｋ点）　若只有Ａ面有表贴器件就只在Ａ面放置至少３个ｍａｒｋ点，若　Ａ、Ｂ面都放置了表贴器件，则Ａ、Ｂ面都放置ｍａｒｋ点。ｍａｒｋ点是直　径为１．５　ｍｍ的实心圆焊盘，离板边至少５　ｎｌｌｎ。为了达到定位的效　果，３个ｍａｒｋ点不能在同一直线上。　３．３丝印　（１）丝印不得压住焊盘，以免焊接不良。（２）对于高密度ＳＭＴ　板，如果空间不够，可以采用引出的标注方法或标号标注的方法，　将位号标在ＰＣＢ其他有空间的地方。（３）ＩＣ器件、极性元件、连接　器等元件要表示出安装方向，一般用缺口、倒脚边或与元件外形对　应的丝印标识来表示。对立式安装的元件，为了方便装配，建议将　元件侧的孔用实芯圈标出，若有极性还要在引线侧标注极性。（４）　文件名、版本号等板件信息要完善，便于查找和管理。　４结语　本着方便相关生产环节的原则，小到一个过孔，大到ＰＣＢ的外　形尺寸都要紧紧围绕可制造性设计，可制造的预见性是一个ＰＣＢ设　计人员应具备的能力。在实际工作中一方面要提高设计水平，另一　方面要熟悉相关工艺规范和设备生产能力，只有这样才能设计出便　于生产制造的产品，同时减少制造过程中的质量缺陷，达到缩短研　制和生产周期、降低成本、提高产品质量和生产效率的目的。　［参考文献］　［１］Ｒ．Ｓ．Ｋｈａｎｄｐｕｒ著．印制电路板——设计、制造、装配与测试［Ｍ］．曹　学军，等译．机械工业出版社，２００７　［２］黄智伟编著．印制电路板（ＰＥＢ）设计技术与实践［Ｍ］．电子工业出版　社，２００９　［３］国网电力科学研究院，南京南瑞集团公司．Ｑ／ＮＡＲＩ１０５．２—２Ｏ１０　印制电路板设计规范（第２部分：工艺性要求）［ｓ］　收稿日期：２０１２－０３—２２　作者简介：范培培（１９８３一），女，江苏徐州人，助理工程师，从事　ＰＣＢ设计工作。