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一文解读铝基板pcb制作规范及设计规则

作者:时间:2018-05-03来源:网络收藏

  一、的技术要求

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201805/379369.htm

  到目前为止,尚未见国际上有铝基覆铜板标准。我国由704厂负责起草了电子行业军用标准《阻燃型铝基覆铜层压板规范》。

  主要技术要求有:

  尺寸要求,包括板面尺寸和偏差、厚度及偏差、垂直度和翘曲度;外观,包括裂纹、划痕、毛刺和分层、铝氧化膜等要求;性能方面,包括剥离强度、表面电阻率、最小击穿电压、介电常数、燃烧性和热阻等要求。

  铝基覆铜板的专用检测方法:

  一是介电常数及介质损耗因数测量方法,为变Q值串联谐振法,将试样与调谐电容串联接入高频电路,测量串联回路的Q值的原理;

  二是热阻测量方法,以不同测温点之间温差与导热量之比来计算。?

  二、线路制作

  (1)机械加工:钻孔可以,但钻后孔内孔边不允许有任何毛刺,这会影响耐压测试。铣外形是十分困难的。而冲外形,需要使用高级模具,模具制作很有技巧,作为铝基板的难点之一。外形冲后,边缘要求非常整齐,无任何毛刺,不碰伤板边的阻焊层。通常使用操兵模,孔从线路冲,外形从铝面冲,线路板冲制时受力是上剪下拉,等等都是技巧。冲外形后,板子翘曲度应小于0.5%。

  (2)整个生产流程不许擦花铝基面:铝基面经手触摸,或经某种化学药品都会产生表面变色、发黑,这都是绝对不可接收的,重新打磨铝基面客户有的也不接收,所以全流程不碰伤、不触及铝基面是生产铝基板的难点之一。有的企业采用钝化工艺,有的在热风整平(喷锡)前后各贴上保护膜……小技巧很多,八仙过海,各显神通。

  (3)过高压测试:通信电源铝基板要求100%高压测试,有的客户要求直流电,有的要求交流电,电压要求1500V、1600V,时间为5秒、10秒,100%印制板作测试。板面上脏物、孔和铝基边缘毛刺、线路锯齿、碰伤任何一丁点绝缘层都会导致耐高压测试起火、漏电、击穿。耐压测试板子分层、起泡,均拒收。

  三、铝基板制作规范

  1、铝基板往往应用於功率器件,功率密度大,所以铜箔比较厚。如果使用到3oz以上的铜箔,厚铜箔的蚀刻加工需要工程设计线宽补偿,否则,蚀刻後线宽就会超差。

  2、铝基板的铝基面在PCB加工过程中必须事先用保护膜给予保护,否则,一些化学药品会浸蚀铝基面,导致外观受损。且保护膜极易被碰伤,造成缺口,这就要求整个PCB加工过程必须插架。

  3、玻纤板锣板使用的铣刀硬度比较小,而铝基板使用的铣刀硬度大。加工过程中生产玻纤板铣刀转速快,而生产铝基板至少慢了三分之二。

  4、电脑铣边玻纤板只是使用机器本身的散热系统散热就可以了,但是加工铝基板就必须另外的针对锣头加酒精散热。

  四、PCB工艺规范及PCB设计安规原则

  1.目的

  规范产品的PCB工艺设计,规定PCB工艺设计的相关参数,使得PCB的设计满足可生产性、可测试性、安规、EMC、EMI等的技术规范要求,在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势。

  2.适用范围

  本规范适用于所有电了产品的PCB工艺设计,运用于但不限于PCB的设计、PCB投板工艺审查、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.定义

  导通孔(via):一种用于内层连接的金属化孔,但其中并不用于插入元件引线或其它增强

  材料。

  盲孔(Blindvia):从印制板内仅延展到一个表层的导通孔。

  埋孔(Buriedvia):未延伸到印制板表面的一种导通孔。

  过孔(Throughvia):从印制板的一个表层延展到另一个表层的导通孔。

  元件孔(Componenthole):用于元件端子固定于印制板及导电图形电气联接的孔。

  Standoff:表面贴器件的本体底部到引脚底部的垂直距离。

  4.引用/参考标准或资料

  TS—S0902010001《《信息技术设备PCB安规设计规范》》

  TS—SOE0199001《《电子设备的强迫风冷热设计规范》》

  TS—SOE0199002《《电子设备的自然冷却热设计规范》》

  IEC60194《《印制板设计、制造与组装术语与定义》》(PrintedCircuitBoarddesign

  manufactureandassembly-termsanddefiniTIons)

  IPC—A—600F《《印制板的验收条件》》(Acceptablyofprintedboard)

  IEC60950

  5.规范内容

  5.1PCB板材要求

  5.1.1确定PCB使用板材以及TG值

  确定PCB所选用的板材,例如FR—4、铝基板、陶瓷基板、纸芯板等,若选用高TG值的板材,应在文件中注明厚度公差。

  5.1.2确定PCB的表面处理镀层

  确定PCB铜箔的表面处理镀层,例如镀锡、镀镍金或OSP等,并在文件中注明。

  5.2热设计要求

  5.2.1高热器件应考虑放于出风口或利于对流的位置

  PCB在布局中考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。

  5.2.2较高的元件应考虑放于出风口,且不阻挡风路

  5.2.3散热器的放置应考虑利于对流

  5.2.4温度敏感器械件应考虑远离热源

  对于自身温升高于30℃的热源,一般要求:

  a.在风冷条件下,电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于2.5mm;

  b.自然冷条件下,电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于4.0mm。

  若因为空间的原因不能达到要求距离,则应通过温度测试保证温度敏感器件的温升在降额

  范围内。

  5.2.5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

  .2.6过回流焊的0805以及0805以下片式元件两端焊盘的散热对称性

  为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象,地回流焊的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)

  5.2.7高热器件的安装方式及是否考虑带散热器

  确定高热器件的安装方式易于操作和焊接,原则上当元器件的发热密度超过0.4W/cm3,单靠元器件的引线腿及元器件本身不足充分散热,应采用散热网、汇流条等措施来提高过电流能力,汇流条的支脚应采用多点连接,尽可能采用铆接后过波峰焊或直接过波峰焊接,以利于装配、焊接;对于较长的汇流条的使用,应考虑过波峰时受热汇流条与PCB热膨胀系数不匹配造成的PCB变形。

  为了保证搪锡易于操作,锡道宽度应不大于等于2.0mm,锡道边缘间距大于1.5mm。

  5.3器件库选型要求

  5.3.1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。

  5.3.2新器件的PCB元件封装库存应确定无误

  PCB上尚无件封装库的器件,应根据器件资料建立打捞的元件封装库,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存是否与元件的资料(承认书、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、通孔回流焊)要求的元件库。

  5.3.3需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊盘库

  5.3.4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。

  5.3.5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。

  5.3.6锰铜丝等作为测量用的跳线的焊盘要做成非金属化,若是金属化焊盘,那么焊接后,焊盘内的那段电阻将被短路,电阻的有效长度将变小而且不一致,从而导致测试结果不准确。

  5.3.7不能用表贴器件作为手工焊的调测器件,表贴器件在手工焊接时容易受热冲击损坏。

  5.3.8除非实验验证没有问题,否则不能选用和PCB热膨胀系数差别太大的无引脚表贴器件,这容易引起焊盘拉脱现象。

  5.3.9除非实验验证没有问题,否则不能选非表贴器件作为表贴器件使用。因为这样可能需要手焊接,效率和可靠性都会很低。

  5.3.10多层PCB侧面局部镀铜作为用于焊接的引脚时,必须保证每层均有铜箔相连,以增加镀铜的附着强度,同时要有实验验证没有问题,否则双面板不能采用侧面镀铜作为焊接引脚。

  5.4基本布局要求

  5.4.1PCBA加工工序合理

  制成板的元件布局应保证制成板的加工工序合理,以便于提高制成板加工效率和直通率。

  PCB布局选用的加工流程应使加工效率最高。

  5.4.2波峰焊加工的制成板进板方向要求有丝印标明

  5.4.3两面过回流焊的PCB的BOTTOM面要求无大体积、太重的表贴器件需两面都过回流焊的PCB,第一次回流焊接器件重量限制如下:

  A=器件重量/引脚与焊盘接触面积

  片式器件:A≦0.075g/mm2

  翼形引脚器件:A≦0.300g/mm2

  J形引脚器件:A≦0.200g/mm2

  面阵列器件:A≦0.100g/mm2

  若有超重的器件必须布在BOTTOM面,则应通过试验验证可行性。

  5.4.4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

  5.4.5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,尽量不使用1825以上尺寸的陶瓷电容。

  5.4.6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。

  5.4.7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。

  5.4.8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。

  5.4.9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。

  5.4.10BGA周围3mm内无器件

  为了保证可维修性,BGA器件周围需留有3mm禁布区,最佳为5mm禁布区。一般情况下BGA不允许放置背面(两次过回流焊的单板地第一次过过回流焊面);当背面有

  BGA器件时,不能在正面BGA5mm禁布区的投影范围内布器件。

  5.4.11贴片元件之间的最小间距满足要求

  同种器件:≧0.3mm

  异种器件:≧0.13*h+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。

  5.4.12元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边大于、等于5mm

  5.4.13可调器件、可插拔器件周围留有足够的空间供调试和维修应根据系统或模块的PCBA安装布局以及可调器件的调测方式来综合考虑可调器件的排布方向、调测空间;可插拔器件周围空间预留应根据邻近器件的高度决定。

  5.4.14所有的插装磁性元件一定要有坚固的底座,禁止使用无底座插装电感

  5.4.15有极性的变压器的引脚尽量不要设计成对称形式

  5.4.16安装孔的禁布区内无元器件和走线(不包括安装孔自身的走线和铜箔)

  5.4.17金属壳体器件和金属件与其它器件的距离满足安规要求

  金属壳体器件和金属件的排布应在空间上保证与其它器件的距离满足安规要求。

  5.4.18对于采用通孔回流焊器件布局的要求

  a.对于非传送边尺寸大于300mm的PCB,较重的器件尽量不要布置在PCB的中间,以减轻由于插装器件的重量在焊接过程对PCB变形的影响,以及插装过程对板上已经贴放的器件的影响。

  b.为方便插装,器件推荐布置在靠近插装操作侧的位置。

  c.尺寸较长的器件(如内存条插座等)长度方向推荐与传送方向一致。

  d.通孔回流焊器件焊盘边缘与pitch≦0.65mm的QFP、SOP、连接器及所有的BGA的

  丝印之间的距离大于10mm。与其它SMT器件间距离》2mm。

  e.通孔回流焊器件本体间距离》10mm。有夹具扶持的插针焊接不做要求。

  f.通孔回流焊器件焊盘边缘与传送边的距离》10mm;与非传送边距离》5mm。

  5.4.19通孔回流焊器件禁布区要求

  a.通孔回流焊器件焊盘周围要留出足够的空间进行焊膏涂布,具体禁布区要求为:对于欧式连接器靠板内的方向10.5mm不能有器件,在禁布区之内不能有器件和过孔。

  b.须放置在禁布区内的过孔要做阻焊塞孔处理。

  5.4.20器件布局要整体考虑单板装配干涉器件在布局设计时,要考虑单板与单板、单板与结构件的装配干涉问题,尤其是高器件、立体装配的单板等。

  5.4.21器件和机箱的距离要求

  器件布局时要考虑尽量不要太靠近机箱壁,以避免将PCB安装到机箱时损坏器件。特别注意安装在PCB边缘的,在冲击和振动时会产生轻微移动或没有坚固的外形的器件:如立装电阻、无底座电感变压器等,若无法满足上述要求,就要采取另外的固定措施来满足安规和振动要求。

  5.4.22有过波峰焊接的器件尽量布置在PCB边缘以方便堵孔,若器件布置在PCB边缘,并且式装夹具做的好,在过波峰焊接时甚至不需要堵孔。

  5.4.23设计和布局PCB时,应尽量允许器件过波峰焊接。选择器件时尽量少选不能过波峰焊接的器件,另外放在焊接面的器件应尽量少,以减少手工焊接。

  5.4.24裸跳线不能贴板跨越板上的导线或铜皮,以避免和板上的铜皮短路,绿油不能作为有效的绝缘。

  5.4.25布局时应考虑所有器件在焊接后易于检查和维护。

  5.4.26电缆的焊接端尽量靠近PCB的边缘布置以便插装和焊接,否则PCB上别的器件会阻碍电缆的插装焊接或被电缆碰歪。

  5.4.27多个引脚在同一直线上的器件,象连接器、DIP封装器件、T220封装器件,布局时应使其轴线和波峰焊方向平行。

  5.4.28较轻的器件如二级管和1/4W电阻等,布局时应使其轴线和波峰焊方向垂直。这样能防止过波峰焊时因一端先焊接凝固而使器件产生浮高现象。

  5.4.29电缆和周围器件之间要留有一定的空间,否则电缆的折弯部分会压迫并损坏周围器件及其焊点。

  5.5走线要求

  5.5.1印制板距板边距离:V-CUT边大于0.75mm,铣槽边大于0.3mm。

  为了保证PCB加工时不出现露铜的缺陷,要求所有的走线及铜箔距离板边:V—CUT边大于0.75mm,铣槽边大于0.3mm(铜箔离板边的距离还应满足安装要求)。

  5.5.2散热器正面下方无走线(或已作绝缘处理)

  为了保证电气绝缘性,散热器下方周围应无走线(考虑到散热器安装的偏位及安规距离),若需要在散热器下布线,则应采取绝缘措施使散热器与走线绝缘,或确认走线与散热器是同等电位。

  5.5.3金属拉手条底下无走线

  为了保证电气绝缘性,金属拉手条底下应无走线。

  5.5.4各类螺钉孔的禁布区范围要求

  各种规格螺钉的禁布区范围(此禁布区的范围只适用于保证电气绝缘的安装空间,未考虑安规距离,而且只适用于圆孔):

  5.5.5要增加孤立焊盘和走线连接部分的宽度(泪滴焊般),特别是对于单面板的焊盘,以避免过波峰焊接时将焊盘拉脱。

  5.6固定孔、安装孔、过孔要求

  5.6.1过波峰的制成板上下需接地的安装孔和定位孔应定为右非金属化孔。

  5.6.2BGA下方导通孔孔径为12mil

  5.6.3SMT焊盘边缘距导通也边缘的最小距离为10mil,若过孔塞绿油,则最小距离为6mil。

  5.6.4SMT器件的焊盘上无导通孔(注:作为散热用的DPAK封装的焊盘除外)

  5.6.5通常情况下,应采用标准导通孔尺寸

  5.6.6过波峰焊接的板,若元件面有贴板安装的器件,其底下不能有过孔或者过孔要盖绿油。


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关键词: 铝基板 pcb

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