SMT与可制造性设计
SMT与可制造性设计（四、五）
发表于：2009-11-26 09:19:01 点击: 2
第四章：表面组装工艺材料
表面组装工艺材料主要有焊料、粘结剂、阻焊剂、助焊剂、清洗剂等。料主要是指钎焊材料，包括焊膏、膏状焊条、焊丝、焊片、焊球。
阻焊剂：主要用于水溶性助焊剂波峰焊时涂覆金手指、后附元器件的通孔焊盘等处，以防不需要沾锡处沾锡或后附元器件的通孔被焊锡堵塞。
助焊剂：用于波峰焊和手工焊时，在低温阶段起辅助热传导去氧化作用，在高温阶段起降低表面张力、防止再氧化的作用。
清洗剂：用于清洗焊接过程中产生的残留物及生产工艺过程中带进的灰尘、油脂等污物。本章主要介绍电子焊接材料、锡铅焊接合金、无铅焊接材料、助焊剂、焊膏、焊锡丝、粘结剂（贴片胶）和清洗剂。
4.1 电子焊接材料
简称焊料，是指钎焊材料。
电子产品焊接对焊料的要求如下：
（1）要求相对低的焊接温度，以不损坏元器件和印刷板；
（2）熔融焊料在被焊金属表面有良好的流动性和润湿性；
（3）合金的冶金性能良好，与铜、银—钯、金、42号合金、镍等常用的PCB焊盘、元件
引脚材料能够形成优良的焊点；
（4）凝固时间要短，以利于焊点成行，便于操作；
（5）焊接过程中生成的残渣少；
（6）焊料的加工性好，容易加工成焊球、焊片、焊条、焊丝等形式；
（7）焊接后焊点的导电性好，并具有足够好的机械强度和抗蠕变性，以保证电气与机械连接的长期可靠性；
（8）抗蚀性好；
（9）焊料原料来源广泛，价格低廉，以保证供货稳定；
电子焊接的方法很多，有波峰焊、再流焊、手工焊、激光焊、热压焊等。根据不同的焊接设备、焊接工艺、电子产品的具体要求，通常需要将焊料加工成各种形状，如波峰焊用的棒状焊料、再流焊用的膏状焊料、手工焊用的无芯和含有各种助焊剂的丝状焊料、倒装焊用的球状焊料、热压焊用的片状预成型焊料等。
4.2 锡铅焊接合金
由于Sn和许多金属容易形成化合物，在常温下不易氧化，在大气中有较好的抗腐蚀性，不易失去光泽，对人类环境无害，因此很久以来Sn一直被用作两种金属之间的焊接材料。4.2.1 锡的基本物理/化学特性
锡是银白色有光泽的金属，耐氧化，在空气中仍能保持光泽度，熔点为232°C，质地软。延展性好的低熔点金属。
锡的相变温度为13.2°C（相变：在固体状态下，由于原子排列发生变化而产生相变）。
锡的化学性质：抗有机酸的腐蚀，对中性物质来说，有较高的抗腐蚀性；
锡是一种两性金属，能与强酸强碱发生化学反应，对于那些在酸性、碱性、盐雾环境下使用的组装板，需要三防涂覆保护焊点。
液态锡易氧化：锡在固体不易氧化，然而在融化状态下极易氧化，生产黑色的SnO。可以加入防氧化油，使用活性炭类的固体防氧化剂，使用防氧化焊料（在锡铅合金焊料中加入少量的其他金属粉末），采用N2保护。
浸析现象：浸入液态焊料中的固体金属会产生溶解，生产中将这种现象称为浸析现象，俗称被吃。金、银、铜等金属元素在液体锡基焊料中均有较高的溶解速度。比如在焊接厚膜电镀和银—钯合金端电极的片式元件时也会出现浸析现象，银—钯电极中的银会溶解到锡基焊料中，焊后造成端头脱落，俗称“脱帽”现象，可通过含Ag焊料来解决。
Sn和许多金属容易形成金属间化合物，使Sn能够与多种金属在几秒钟内完成扩散、溶解、冶金结合、形成焊点。同时，也由于这一特点，容易使金属间化合物生长过快，造成焊点界
面金属间化合物厚度过厚而使焊点变脆、机械强度变差，导致焊点提前失效。
锡的晶须whisker问题：镀暗锡（不加增光剂）、热处理（退火、熔化、回流）、中间镀层（在镀Sn前先镀一层其他金属作为阻挡，然后再镀Sn）。
4.2.2 铅的基本物理/化学特性
4.2.3 锡铅合金的基本物理/化学特性
密度、相变温度、电导率（一般一个焊点的电阻通常在1~10欧姆之间）、热导率（焊料的热导率随温度的增加而减小）、热膨胀系数CTE、黏度与表面张力（优良的焊料要有较低的黏度和表面张力，以增加焊料的流动性及被焊金属之间的润湿性，无铅焊料的表面张力比锡铅合金的表面张力大，所以润湿性差）、冷凝收缩现象。
4.2.4 铅在焊料中的作用
降低熔点，有利于焊接；改善机械性能，提高锡铅合金的抗拉强度和剪切强度；降低表面张力和黏度，从而增大液态焊料的流动性，有利于焊料在被焊金属表面上的润湿性；抗氧化性，使焊点抗氧化性能增加；铅的润滑性，是Sn-Pb焊膏印刷时有一定的润滑作用；可以避免灰锡的影响；避免产生晶须。
4.2.5 锡铅合金中的杂质及其影响
锡铅焊料主要成分是锡和铅，除此之外，有微量的其他金属元素以杂质的形式混入，有些事无害的，有些杂质则不然，即使掺入少量，也会对润湿性和焊接点的性能产生很大的影响。锌、铝、镉、Sb、铜、铁、Bi、As、P。
4.2.6 无铅焊料合金
对无铅焊料合金的要求：合金中不含铅或者其他对环境有污染的元素；熔点应尽量与Sn/Pb 共晶合金接近，在180°~230°之间；有较小的固液共存温度范围，凝固时间要短，有利于形成良好的焊点；良好的物理性能，如导电性、导热性、润湿性、表面张力等；具有良好的化学性能，如耐腐蚀、抗氧化、不易产生电迁移等；冶金性能良好，与铜、银—钯、金、42号合金钢、镍等形成良好的焊点，焊点的机械性能良好，要求容易拆卸和返修；生产的残渣少；具有可制造性，容易加工成焊球、焊片、焊条、焊丝等形式；成本合理，资源丰富、便于回收；组分和杂志含量必须受到控制。
最有可能代替Sn/Pb焊料的合金材料是，以Sn为主，添加Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等金属元素，构成二元三元或者多元合金。
Sn-Ag共晶合金；
Sn-Ag-Cu三元合金；
Sn-Cu系焊料合金；
Sn-Zn系焊料合金；
Sn-Bi系焊料合金；
Sn-In和Sn-Sb系合金；
目前应用最多的、用于再流焊的无铅焊料是三元共晶或共晶形式的Sn-Ag-Cu焊料，熔点为217°C左右。
依然存在问题：熔点高；表面张力大、润湿性差；价格高。
4.2.7 焊料合金的润湿性（可焊性）测试与评估
润湿性Wetting ability也称可焊性solderability，它直接决定了焊点质量。测试机理和方法与PCB、元器件可焊性测试完全相同，不同的是，测试的试样是需要评估的各种不同厂家或者品牌的焊料，可以多选择几种相同用途的焊料进行测试和评估，测试条件要相同，包括使用的助焊剂、锡锅的温度、试验件浸入角度、深度、速度、都要按照测试标准的规定，详见2.9.2.
4.3 助焊剂
助焊剂的物理特性主要是指与焊接性能相关的熔点、表面张力、黏度、混合性等。
作用：去除被焊接金属表面的氧化物；防止焊接时金属表面的再氧化；降低焊料的表面张力、提高润湿性、提高可焊性；促使热量传递到焊接区（由于降低了张力和黏度，就增加了流动性，加速扩散）；
四类常见的助焊剂：松香类助焊剂；水溶性助焊剂；免清洗助焊剂；无挥发有机化合物VOC 的免清洗焊剂；
4.3.5 助焊剂的测试与评估
主要检测评估项目有外观、物理稳定性、密度、不挥发物含量、pH值、卤化物、助焊性、干燥度、铜镜腐蚀试验、表面绝缘电阻、铜板腐蚀、离子污染、长霉。
4.4 焊膏
焊膏是由合金粉末、糊状助焊剂载体均匀混合成的膏状焊料。包装大多是500g塑料瓶（罐）装，少用玻璃瓶包装，也有用塑料管包装。
技术要求：要求焊膏与PCB焊盘、元件端头或引脚可焊性（浸润性）要好，焊接时起球少，焊点强度要高；要求储存期和常温下使用寿命长；焊膏黏度要满足工艺要求，既要满足印刷时的印刷性、脱模性、又要保证良好的触变性（保行性），印刷后焊膏不塌落。
分类：按照不同的分类方式，可分为有铅和无铅、含银和不含银；熔点高、中、低；按照合金粉末颗粒可分为一般间距和窄间距；免清洗、有机溶剂清洗和水清洗；按焊膏活性剂可分为R（非活性）、RMA、RA；按黏度可分为印刷用和滴涂用。
组成：合金粉末和焊剂，焊剂包括：活化剂、粘结剂、润湿剂、溶剂、触变剂（在外力如刮刀的剪切力的作用下，锡膏的黏度会下降，此时有良好的滚动性、流动性和填充性，有利于印刷，同时还有利于焊膏图的保行性）、其他添加剂（改善抗腐蚀性、焊点的光亮度及阻燃性能等）。
影响焊膏特性的主要参数：合金焊料组分、焊剂的组成及合金焊料与焊剂的配比；合金焊料粉末颗粒尺寸、形状（球形合金颗粒和不定形合金颗粒）及其分布均匀性；黏度、触变指数和塌落度；工作寿命和储存期限；
焊膏的选择：根据产品本身的价值和用途；根据PCB和元器件存放时间及表面氧化程度决定焊膏的活性；根据组装工艺、印刷板、元器件的具体情况；根据产品对清洁度的要求选择是否用免清洗；BGA和CSP一般都需要采用高质量免清洗焊膏；焊接热敏元件时，应选用含铋的低熔点焊膏；根据PCB的组装密度选择合金粉末颗粒度；根据施加焊膏的工艺及组装密度选择焊膏的黏度。
4.4.7 焊膏的检查与评估
（1）相关标准和试验方法
（2）选择和评估焊膏的步骤：
首先要根据产品的用途、可靠性要求、组装密度选择锡膏；评估；选择；
（3）评估项目：
可分为材料特性评估和工艺特性评估两部分。
主要是焊膏的合金成分和杂质含量、合金粉末的类型、颗粒尺寸以及分布、合金粉末百分（质量百分比）含量、黏度、塌陷、粘附性、焊球、润湿性、可印刷性的检测试验与评估。
4.5 焊料棒和丝状焊料
焊棒主要用于波峰焊，每根焊料的规格大多为1kg。
焊丝用于手工焊接，有实心焊丝（主要用于波峰焊自动加锡）和有芯焊丝（手工焊接）。（1）焊棒的评估与检测：
检测标准；
性能检测和评定项目：外形尺寸、表面质量、合金成分及杂质含量、物理性能。
（2）无铅焊丝的评估与检测：
检测标准；
质量要求：外观要求；合金及杂质；助焊剂含量，丝径及允许的偏差；焊剂连续性；焊剂含量及性能；
4.6 粘结剂（贴片胶）
又称红胶、邦定胶。主要用于片状电阻、电容、IC芯片的贴装工艺，适用于点胶和刮胶（印刷）。包装有听式和管式。
通常由黏接材料、固化剂、填料及其他添加剂组成。
性能指标及其评估：
（1）黏度
（2）屈服强度：固化前抵抗外力破坏的能力叫屈服强度，用屈服值来表征。
（3）涂布性，通过各种涂覆工艺所涂覆的胶点其尺寸大小、形状是否合适，胶点是否均匀一致。胶点的形状和一致性取决于胶剂的流变学特性——屈服点与塑性黏度。
（4）触变性：涂覆后不变行、不塌落、能保持足够的高度，贴片后不蔓延。
（5）粘结强度；
（6）铺展/塌落性：应具有润湿能力，不可过分地铺展。
（7）固化性能；
（8）储存期和放置时间；
（9）电性能；
（10）化学性能：不腐蚀，可进行耐溶剂性及水解稳定性试验，以检验其耐助焊剂和清洗剂的性能。
（11）安全性：无毒、无臭、阻燃、不挥发，无害，环保；
（12）防潮、防霉；
（13）外观和颜色：包装、标识等。
4.7 清洗剂
水清洗、半水清洗和有机溶剂清洗。
水清洗：以水作为清洗介质，在水中添加少量表面活性剂、缓蚀剂等化学物质来提高清洗效率。
半水清洗：水和有机溶剂加上一定量的界面活性剂、添加剂组成的清洗剂。为可分离型清洗剂，洗涤后废液经静止，洗涤剂可以从水中分离出来，可反复利用。
有机溶剂的性能要求：
润湿性、溶解度、侵蚀度（不腐蚀）、混合成分、残留物（无）、稳定性、安全性、成本。清洗效果：
目测法；溶剂萃取液测试法；表面绝缘电阻（SIR）测试法；
第五章：SMT印刷电路板的可制造性设计（DFM）及审核
5.1 不良设计在SMT生产中的危害
造成大量焊接缺陷；增加修板和返工工作量、浪费工时、延误工期；增加工艺流程、浪费材料、浪费能源；返修有可能会损害元器件和印刷板；返修后影响产品的可靠性；造成可制造性差，增加工艺难度，影响设备利用率，降低生产效率；导致重新设计，延长产品实际开发时间；
5.2 国内SMT印刷电路板设计中普遍存在的问题及解决措施
常见问题：焊盘结构尺寸不正确（间距过大/过小、焊盘不对称）；导通孔设计不正确；阻焊和丝网不规范（比如，丝网加工在了焊盘上）；元器件布局、排列方向不合理；基准标志mark、PCB外形和尺寸、PCB定位孔和夹持边设置不正确；PCB材料选择、PCB厚度与长度、宽度尺寸不合适；BGA的常见设计问题（焊盘尺寸不规范，过大/小，通孔设计在焊盘上，通孔没做埋孔处理、焊盘与导线连接不规范；没有设计阻焊或者阻焊设计不规范）；再流焊和波峰焊混装工艺中，BGA的导通孔没有堵塞造成二次熔锡；元器件及元器件的包装选择不合适；
措施：管理层要重视DFM，编制本企业的DFM规范文件；制定审核、修改和实施的具体规定，建立DFM的审核机制；对CAD工程师的要求；设计人员与SMT加工厂之间的沟通、协作；SMT加工厂向客户的反馈；
5.3 编制本企业可制造性设计规范文件
DFM规范文件的内容包括：印刷板的组装形式及加工工艺流程设计；PCB材料与元器件选用标准；PCB外形和尺寸设计，基准标志mark设计，PCB定位孔和夹持边的设置；
SMC/SMD焊盘设计；THC焊盘设计；布线设计，焊盘与印刷导线连接的设置；导通孔、测试点、阻焊、丝网的设置；元器件整体布局设置，元器件的间距设计；再流焊与波峰焊贴片元件的排列方向设计；拼板设计；模板设计；散热设计、电磁兼容性设计；
5.4 PCB设计包含的内容及可制造性设计实施程序
PCB设计包含基板材料选择、元器件选择、印刷板电路设计（布线、焊盘、焊盘与导线的连接、孔（插装孔、通孔、安装孔）、测试点、阻焊层、丝网层（标识与字符））、工艺（可制造性）设计（元器件整体布局设置、再流焊与波峰焊贴片元件的排列方向设计、元件的最小间距设计、基准mark设计、PCB定位孔和夹持边的设置、拼板设计）、可靠性设计（散热、电磁兼容、安全性、防振等）、降低生产成本、无铅化设计。
SMT印刷板可制造性设计实施程序如下所述：
（1）确定产品的功能、性能指标及整机外形尺寸的总体目标；
（2）进行电原理和机械结构设计，根据整机结构确定PCB的尺寸和结构形状；
画出SMT印刷板外形设计工艺布置图。确定PCB的尺寸和结构形状时既要考虑电子产品的结构，还要考虑印刷机、贴片机的夹持边。
（3）确定工艺方案；
确定组装形式：取决于电路中元器件的类型、电路板的尺寸，以及生产线所具备的设备条件。如，能够用单面板代替双面板；
确定工艺流程：根据印刷板的组装密度和本单位SMT生产线设备条件。尽量采用再流焊，混装条件下，近视先再流焊，后对THC进行波峰焊的工艺。
（4）根据产品的功能、性能及产品的档次选择PCB材料和电子器件
对于一般的电子产品，选择FR4；无铅选择高Tg改良型FR4等PCB材料并采用无铅表面涂镀层；对于使用温度较高或挠性电路板，采用聚酰亚胺玻璃纤维基板；对于高频电路，则需采用聚四氟乙烯玻璃纤维基板。
选择元器件除了满足电性能之外，还要根据产线设备条件及产品的工艺流程，选择其封装形式、元器件尺寸、元器件的包装形式（产线没有宽尺寸编带供料器时，不能选择编带包装的SMD）。
SMC的选择：注意尺寸大小和尺寸精度；钽和铝电解电容主要用于电容量大场合；薄膜电容器用于耐热要求高的场合；云母电容器用于Q值高的移动通信领域；波峰焊工艺必须选择三层金属电极焊端结构片式元件。
SMD的选择：
小外形封装晶体管：SOT23是最常见用的三极管封装，SOT143用于射频；
SOP、SOJ：是DIP的缩小型，与DIP功能相似；
QFP：占面积大、引脚易变形，易失去共勉性；引脚的柔性又能帮助释放应力，改善焊点的可靠性。引脚最小尺寸为0.3mm，逐渐被BGA取代。
PLCC：占面积小，引脚不易变形，但检测不方便；
LCCC：价格昂贵，主要用于高可靠性的军用组件中，必须考虑器件与电路板之间的CET
问题；
BGA/CSP：适用于I/O高的电路中；
片式机电元件的选择：用于高密度、要求体积小、重量轻的电子产品。对于重量和体积大的电子产品，应选择有引脚的机电元件。
THC的选择：大功率器件，机电元件和特殊器件的片式化尚不成熟，还得采用插装元器件，从价格上考虑，THC比SMD便宜些。
（1）设计印刷板电路
印刷板电路设计是PCB设计的核心。
A. 布放元器件和进行元器件焊盘图形设计时的要求：标准元器件可直接调用PCB设计软件中元件库里的图形；非标元器件的焊盘图形和尺寸按元器件手册进行设计；非标元器件必须按元器件实际尺寸设计，必须按DFM设计规范进行。原则：对称性、焊盘宽度长度、端头与焊盘的搭接尺寸、焊盘间距、小型化、可靠性；
B. PCB焊盘设计应掌握的关键要素（以chip元件为例）：对称性、焊盘间距、焊盘剩余尺寸（必须保证焊点能够形成弯月面）、焊盘宽度（应与元件端头或引脚的宽度基本一致）。印刷电路板
C. 印刷电路设计时应着重注意的内容
标准元器件应注意不同厂家元器件的尺寸公差；高可靠性电路应对焊盘做加宽处理
（=1.1~1.2倍元件焊端宽度）；高密度时要对CAD软件中元件库的焊盘尺寸进行修正；各种元器件之间的距离、导线、测试点、通孔、焊盘与导线的连接、阻焊等都要按照SMT工艺进行设计；还应考虑到返修性，如大尺寸SMD周围要留有返修工具进行操作的尺寸；还应考虑散热、高频、抗电磁干扰等问题；元器件的布放位置与方向也要根据不同工艺进行设计；PCB还要考虑到设备；设计文件（SMT编程）；在保证可靠性的前提下，还要考虑降低生产成本。
（2）编制表面贴装生产需要的3个文件；
贴装机坐标文件、元器件明细表、模板文件。
（3）审核可制造性；
（4）对印刷板加工厂提出加工要求；
注明印刷板加工标准的等级；注明板材、黏结预浸材料、阻焊材料；注明PCB翘曲度要求SMT<0.0075mm/mm；PCB外形尺寸；定位孔误差+-0.10mm；V形槽连接厚度为板厚的1/3，误差和角度；。。。。。。
（5）进行样机制作（可分为模样和正样两个阶段）和试生产
模样一般只有1~2台，手工焊接；
正样10~20台，必须写出工艺文件，并按照SMT工艺进行；
验证电气性能是否满足要求；是否满足工艺要求（通过检查缺陷率）；能否满足生产设备要求（贴装率、设备利用率）；是否满足可靠性和节约成本的要求；
5.5 SMT工艺对设计的要求
由于再流焊的“在流动”和“自动定位”特点，使再流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易实现高度自动化和高速度。同时，也正因为“在流动”和“自动定位”的特点，使再流焊工艺对焊盘设计、元器件标准化有更严格的要求；
SMT工艺对设计的要求主要包括以下内容：
印刷板的组装形式及工艺流程设计；
PCB材料选择；
元器件选择；
SMC/SMD（贴装元器件）焊盘设计；
THC通孔插装元器件的焊盘设计；
布线设计；
焊盘与印刷导线连接的设置；
导通孔、测试点的设计；
阻焊、丝网的设置；
元器件整体布局设置；
再流焊与波峰焊贴片元件的排列方向设计；
元器件最小间距设计；
模板设计；
其中1、2、3在前面已经讲过，本章介绍后面10个内容。
5.5.1 已经认识到SMC/SMD焊盘结构与尺寸设计的重要性，本章主要介绍几种常用元器件的焊盘设计：
（1）矩形片式元器件焊盘设计
0805、1206矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则
1206、0805、0603、0402、0201焊盘设计
钽电容焊盘设计
（2）半导体分立器件焊盘设计（MELF、片式、SOT、TOX系列）；
（3）翼型小外形IC电阻网络（SOP）焊盘设计；
（4）四边扁平封装器件（QFP焊盘设计）；
（5）J形引脚小外形集成电路（SOJ）和塑封有引脚芯片载体（PLCC）的焊盘设计；（6）BGA焊盘设计；
（7）新型封装PQFN的焊盘设计；
5.5.2 THC（Through Hole Component）通孔插装元器件焊盘设计
5.5.3 布线设计
主要包括内外层导线宽度、内外层导线间距、走线方式、内外层地线设计等。
5.5.3.1 布线工艺要求，不仅要满足产品的电性能要求，还要考虑安全性、可靠性、可加工性、成本等因素。
导线宽度：由四方面的因素决定，即负载电流、允许温升、板材附着力及生产加工难度。（1）导线宽度与负载电流的关系：内层允许电流考虑散热不好，因此内层电流设计时要降低20%~30%。
（2）考虑线宽、线距：以0.2mm为分界线，线体变细，加工困难。
（3）大电流情况下考虑温升：
（4）电源和地线应尽量加粗：一般情况下，地线宽度>电源线宽度>信号线宽度
如果印刷板上有大面积地线和电源线区（面积超过500mm2），应局部开窗口，开口宽度和间距最大不超过15mm，或采用网格状布线。
（5）考虑附着力：对于FR4，附着力为14N/cm（板材保证）；
导线间距：由基材的绝缘电阻、耐电压和导线的加工工艺决定的。电压升高，间距加大；由于导线有毛刺，所以导线毛刺的最大宽度不得超过导线间距的20%。
走线方式：同一层的信号线改变方向，应走斜线，拐角处尽量避免锐角，在锐角处由于应力大会产生翘起。
内层地线设计：在保证负载电流满足的情况下，内层地线设计成网格状，使层与层之间的结合和树脂与树脂的结合，可以增加层间结合力。如果不设计成网格状，层与层之间是金属与树脂的结合，通电时，地线发热，层间容易分离。地线应靠边布置，以便散热、或采用金属芯板。
5.5.3.2 布线宽度和间距与5中不同布线密度的布线规则
一级布线密度：1 in（2.54mm）间距中布1根导线；0.5in (1.27mm)间距不布线；
二级布线密度：1 in（2.54mm）间距中布1根导线；0.5in (1.27mm)间距布1根导线；
三级布线密度：1 in（2.54mm）间距中布2根导线；0.5in (1.27mm)间距布1根导线；
四级布线密度：1 in（2.54mm）间距中布3根导线；0.5in (1.27mm)间距布2根导线；
三级布线密度：1 in（2.54mm）间距中布4根导线；0.5in (1.27mm)间距布3根导线；
5.5.4 焊盘与印刷导线连接的设置
见示意图
5.5.5 导通孔的设置
尽量用通孔，其次用埋孔，最后选用盲孔。
孔径大小、导线宽度、加工难度、孔与板厚比；
5.5.6 测试孔和测试盘设计——可测试性设计
（1）工艺要求：
精确的定位孔；测试点直径不小于0.4mm，相邻间距要在2.54mm以上，不小于1.27mm；测试面不能放超过6.4mm的元器件；测试点放置在元器件周围1.0mm以外；不可设置在PCB夹持边4mm内；探测点最好镀锡或选用质地较软、易贯穿、不易氧化的金属传导物；不被阻焊或者文字油墨覆盖。
（2）电气性能的可靠性要求
PCB上可设置若干个测试点，这些测试点可以使孔或者焊盘；
测试孔设置的要求与再流焊导通孔要求相同；
测试焊盘表面与表面组装焊盘具有相同的表面处理；
尽量将测试点通过过孔阴道焊接面，这样可采用单面针床来进行；
每个电气节点都必须有一个测试点，每个IC必须有电源power及地ground的测试点；
在电路的导线上设置测试点时，可将其宽度放大到40mil；
将测试点均匀地分布在印刷板上，
（3）在线测试对免清洗焊接工艺的要求
应选择与在线测试具有良好兼容性的低残留焊膏，免清洗焊膏中助焊剂的固态物质质量控制在3%以下，而且应该是无色透明、均匀的薄膜，软而不黏手。
5.5.7 阻焊、丝网的设计
涂覆阻焊层有两种方法，液态丝印阻焊剂涂布法和光绘阻焊剂涂布法，阻焊层开窗的尺寸精度，取决于印刷板制造商的工艺水平。
阻焊：
PCB制作应选择热风整平工艺；阻焊图形尺寸要比焊盘周边大0.05~0.254mm，防止阻焊剂污染焊盘；当窄间距或相邻焊盘间没有导线通过时，允许采用a的方式设计阻焊图形，当相邻焊盘之间有导线通过时，为了防止焊料桥接，应采用b；
丝网图形：
一般情况下需要在丝网层标出元器件的丝网图形，丝网图形包括丝网符号、元器件位号、极性和IC的I脚标志。高密度窄间距时可采用简化符号。特殊情况下课省去元器件位号。OSP注意：简化丝网的厚度不能超过焊盘，否则容易造成一件一端抬起。
5.5.8 元器件整体布局位置
（1）元器件布局对PCB的性能有很大的影响。电路设计时，一般大电路分成各单元电路，并按照电路信号流向安排各单元电路的位置，避免输入/输出、高地电平部分交叉；流向要有一定的规律，并尽可能保持一致的方向，使出现故障容易查找。电路设计对元器件布局的主要要求如下：
高、中、低频分开；
以每个单元电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局，尽量减少和缩小各元器件之间的引线和链接。数字、模拟器件分开，并尽量远离；
去耦电容应尽量靠近器件VCC，走线时尽量与VCC直接相连；
同功能的线路集中在一起，并印下方框；
高、低压之间的隔离：高低压的元器件要分开放置，隔离距离与板材承受的耐压有关。
就近原则：当板上对外连接确定后，相关电路部分应就近安放，避免走远路、绕弯子，尤其忌讳交叉穿插。
在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路尽可能使元器件平行排列。（2）SMT工艺对元器件布局设计的要求
PCB上元器件的分布应尽可能均匀，大质量器件再流焊时热容量较大，过于集中容易造成局部温度低而导致虚焊；同时，布局均匀也有利于重心平衡，在震动冲击实验中，不容易出现元件、金属化孔和焊盘被拉坏的现象。
同类元器件尽可能按相同的方向排列，特征方向一致，便于贴装、焊接和检验；
大型器件四周要留一定的维修空隙；
发热元件应尽可能远离其他元器件，一般置于边角、机箱内通风位置。用引线或者其他支撑物做支撑，如散热片，使发热元件与电路板表面保持一定距离，最小为2mm。在多层板中将发热元件与PCB连接，设计时做金属焊盘，用锡膏连接，使热量通过PCB散发。
对温度敏感的元器件要远离元件；
对于需要调节或者经常更换的原件和零部件，要放在便于调节的地方。
接线端子、插拔件附近、长串端子的中央及经常受力作用的部分应设置固定孔，并且固定孔周围应留有相应的空间，防止受热变形膨胀；
对于一些体积公差大、精度低，需二次加工的元件、零部件，与其他元器件的间隔在原设定的基础上再增加一定的富余量。
贵重元器件不要布放在PCB的角、边缘或靠近插件、安装孔、槽、拼版的切割、豁口和拐角等处。
元件布局要满足再流焊、波峰焊的工艺和间距要求；
应留出PCB定位孔及固定支架需占用的位置；
PCB面积过大时，防止过锡炉时PCB弯曲，应在PCB板中间留一条5~10mm宽的空隙不布放元器件，过炉时加上防止弯曲的压条或者支撑；
轴向元器件质量超过5g有高振动要求，应当用支架加以固定然后焊接。
5.5.9 再流焊与波峰焊贴片元件的排列方向设计
再流焊：使2端头片式元件的两侧焊端及SMD器件两侧引脚同步受热，要求PCB上两端头片式元件的长轴应垂直于再流焊的传带方向，SMD长轴应平行于传送带方向。
5.5.10 元器件最小间距设计
要考虑的因素：元器件的外形尺寸公差，元器件释放的热量；贴片机的转动精度和定位精度；布线设计所需空间，已知使用层数；焊接工艺性和焊点肉眼可测试性；自动插件机所需间隙；测试夹具的使用；组装和返修的通道。
5.5.11 模板设计
又称漏板，钢网。模板设计包括：
模板厚度设计；模板开口设计（尺寸面积大小）；模板加工方式选择（化学腐蚀、激光切割、混合式、电铸）；台阶/释放模板设计；混合技术——通孔/表面贴装模板设计；片状元件的免洗开孔设计；PBGA的模板设计；CBGA的模板设计；Ubga/CSP的模板设计；混合技术——表面贴装/倒装芯片（flip chip）的模板设计；锡膏释放与锡砖的理论体积的比例；胶的模板开孔设计；
5.6 SMT设备对设计的要求
5.6.1 PCB外形、尺寸设计：长宽比设计、外形、尺寸、厚度；
5.6.2 PCB定位孔和夹持边的设置：针定位和边定位、
5.6.3 基准标志mark设计：基准标志图形、基准标志布放位置、PCB基准标志、局部基准设置；
5.6.4 拼板设计
拼板设计要求：尺寸；夹持边；Mark在每块小板的对角上，1到2个；定位孔在工艺边上；可采用双数拼板，正反各半（阴阳板）；各块的连接方式，断签式、双面对刻V行槽和邮票孔；
拼板元件布局要求：分板和元器件；
5.6.5 选择元器件封装及包装形式
大批量生产时，SMD器件的包装尽量选用编带形式。
管式主要用于SOP、SOJ、PLCC、PLCC的插座，通常用于小批量生产及用量较小的场合。
5.6.6 PCB设计的输出文件
规定PCB设计的输出文件，并给贴片程序、Mark、元件名规定命名方法。
5.7 印刷电路板的可靠性设计
（1）散热设计简介
高温会使绝缘性能退化、元器件损坏、材料热老化、低熔点焊缝开裂、焊点脱落、最终导致电子设备实效、
散热的方式主要有热传导、对流传导和辐射传导，最有效的是热传导。器件设计时候可采用导热性好的引线框材料，加大引线框尺寸、在器件底部设计散热片等措施。
主要从以下几个方面考虑：
尽量使PCB上的功率分布均匀；
设计印刷线时，首先要保证印刷线的载流容量，印刷线的宽度必须适用于电流的传导，不能容许不允许的压降和温升。
采用散热层的方法、
采用散热通孔的方法；
采用短通路，尽量减少传导热阻，加速元器件散热。例如，直接将元器件安放在冷板上，并尽量减少元器件连接到冷板上的黏合厚度；
加大安装面积，尽量减少传导热阻。例如，把微电芯片安装在比芯片面积大的散热片上，不要把引线作为传导散热的唯一途径；
采用热传导率高的材料，尽量减少传导热阻；
加大接触面积；
板材采用散热板材，要求Z轴方向热膨胀系数小。
在防尘要求低时，可在机箱上开设通风孔；
（2）电磁兼容性（高频及抗电磁干扰）设计简洁
与有源器件的选择、电子电路分析、印刷电路板设计都有关系。
基本方法是指标分配和功能分块设计，即把产品的电磁兼容性指标要求细分成产品级、模块级、电路级、元件级、然后进行逐级设计。从元器件、连接器的选择、印刷板的布线、接地点的选择及结构上的布置等各方面进行综合考虑。以下：
A．选用介电常数高的的电路基板材料：优先选用多层板，将数字电路和模拟电路分别按照在不同层内，电源层应靠近地线，骚扰源应单独安排一层，并远离敏感电路，高速、高频器件应靠近印刷板连接器。
B．尽量选择表面贴装器件；
C．尽量增加线距；
D．地线设计，地线设计是最重要的设计，也是难度最大的一项设计。理想的“地”应是零电阻的实体，各接地点没有电位差，但实际是不存在的。在地线设计中，应正确选择单点接地和多点接地；将数字电路和模拟电路分开；尽量加粗地线；将接地线构成闭环路；
E．干净地与良好接地；
F．综合使用接地、屏蔽、滤波等措施；
G．高频传输线的设计；高频会产生反射、电磁耦合和能量辐射等，使信号受到损失并影响传输信号的精确性。
H．高频电路设计布线要求；
5.8 无铅产品PCB设计
目前为止，还没有对无铅PCB设计提出特殊需求，但是提倡为了环保设计，需要考虑WEEE 在选材、制造、使用、回收成本等方面的设计思路已经成为大家的共识。
5.9 PCB可加工性设计
（1）下料工序主要考虑的问题
（2）钻孔工序主要考虑的问题
（3）印刷导线图形（线路）制作
（4）阻焊制作工序主要考虑的问题
（5）字符工序主要考虑的问题
（6）PCB表面涂（镀）层的选择：常用的有OSP、镀金、沉金、喷锡。
OSP：工艺成本低，导电性和平整性好，但耐氧化性差，不利于保存。考虑钻孔补偿、HOZ 铜厚补偿等。
电镀镍金工艺：耐氧化性好，耐磨性好，用于插头或接触点时，金属层厚度应大于或等于1.3um，但相对可焊性较差。
化学镀镍金（沉金）工艺：耐氧化性好，可焊性好，镀层平整，广泛用于SMT板。
喷锡板工艺：耐氧化性、可焊性相对最好，平整度较差，是传统有铅工艺最常见的一种表面处理方式。
（7）拼板考虑：便于加工（铣刀直径），大料利用率的问题；
5.10 SMT产品设计评审和印刷电路板可制造性设计审核
（1）SMT产品设计评审；
（2）SMT印刷电路板可制造性设计评审；
5.11 IPC-7351《表面贴装设计和焊盘图形标准通用要求》简介5.12 有关印刷电路板设计的部分标准
国际标准、国家标准、行业标准、企业标准。
可制造性设计(DFM)的关键要素
Step by Step 可制造性设计（DFM）的关键要素 By Scott Buttars 可制造性设计(DFM)不仅对于确保产品与设计的实际生产，而且对于保证其可靠性、可测试性、可返工性及耐用性至关重要。如果能够正确实施DFM，就可以避免与现有制造工艺不一致的设计，避免需要多余步骤或手工工艺的设计。 DFM文件是“最优化设计”（DFX）概念的核心，而DFX涉及从产品创意到产品发布的所有过程。如果能够恰当实施DFX，就可以保证组装的便利进行，减少产品需要后继设计调整的发生几率。这一过程的关键部分是强有力的设计评估，能够在设计阶段之初发现问题，并确保其与DFM标准的一致性。缺乏强有力的DFX能力和DFX文化，常常导致设计失败。 DFX成功的关键是为公司文化所接受，并与公司文化融为一体。因此首先要从管理层开始，逐渐渗透到所有的工程人员，最终传递到实际参与组装产品的所有人员。 应该让应用DFM或受DFM影响的所有部门都感觉到自己是整个过程的一部分，有责任为其内容构建做出贡献。“团队法”是实现这一目标的最佳方法，它允许团队中的任何成员对DFM文件提出调整请求。团队采取的第一个步骤应该是发现或研究出DFM文件中包含哪些信息的概要。而补充细节则需要对设计和制造工艺的充分了解。研究中常常既需要获得特定的明确信息，又需要得到最专业的专家意见。从最基础的东西开始，团队渐渐能够提炼并扩展DFM的范围。在实施DFM之后，最好评估一下新设计符合DFM指南的程度。通过工厂及产品的可靠性数据，可以开发出符合量度表，并与工厂产量、循环周期时间相互联系 DFX文化 一般而言，一家公司起初总是只有几个员工从事产品的设计和制造。这一阶段的设计标准可能不是书面的，所以必须依赖于涉及到的几个员工的个人技能和知识。随着公司的发展，更多人加入进来，将其设计产品的标准文档化就非常必要了。一旦公司达到员工不能彼此直接面对面工作的规模，建立书面的DFM就至关重要了。书面的DFM建立得越早，DFM文化建立得越早，工作就越容易。 建立和维护DFM计划并不简单。不过尽管这一过程费时费力，其结果还是让人感觉付出努力是值得的。在开始一项DFM计划之前，目标必须明确。我们极力推荐以下战略性指导原则： ? 成为公司文化的有机组成部分，也就是说，管理层必须提供支持和激励。
SMT_DFM(可制造性设计)检查表
文件编号：LCT-PC-All-QD 一、产品基本信息□研发阶段□中试阶段□量产阶段 二、SMT技术资料 三、PCB制造工艺要求
PCB 设 计 5、PCB焊盘、通孔设计 A、同一元件 Pad形状、面积要相同；与 材料管脚规格匹配。 B、焊盘相邻边间隙要求大于8Mil；若无 法达到8Mil，则不能小于6Mil（且须在 Gerber文件中指出其位置）。 C、PCB上通孔（via hole）需要密封。 D、Pad上via尽可能小，且必须全部密 封。 E、零件间距不会造成放置时互相干涉。 F、BGA焊盘间面积要相等；焊盘上通孔 （via hole）尽可能引至边缘或焊盘外。 □□□ 6、Layout图符号设计 A、符号：要统一、标准化。 B、极性符号：如 1）集成器件BGA、IC：如●或△ 2）二极管：＋ 3）其它：方向标识与器件封装一致。 C、极性符号必须放置在元件丝框内。 □□□ 1、间隙太小， 仅0.1mm。 2、间隙要大于 1、BGA焊盘面积 不相同。 2、焊盘上通孔
四、SMT制程控制要求 . 锡膏管控 1、锡膏选择。 2、运输、存放。 3、生产使用管制。
. 钢板及刮刀、治具管控 . 元件选择 . 材料Profile参数设定 1、Profile量测位置选取原则：大组件、BGA、QFP、屏蔽盖内等。 2、Profile参数： 1）无铅：峰值温度为235℃~245℃；217℃以上回流时间60~110 S。 4.5.PCBA检验项目
4.6.ESD要求 1、生产作业工序。 2、产品包装、存放、运输。 五、SMT物料要求 . 湿敏材料清单□有 ( 如下 ) □无 相关文件：《湿敏材料管制规范》。 . BOM代用料清单□有( 如下 ) □无 . 散装与特采材料清单□有( 如下 ) □无 相关文件：《散装与特采材料管制办法》 . 过期材料管制□有( 如下 ) □无 相关文件：《过期材料管制办法》
PCB可制造性设计规范
1. 概况 1.1 SMT 是英文 Surface Mount Technology 表面贴装技术的缩写，它与传统的通孔插 装技术有着本质的区别，主要表现在组装方式的不同、元器件外形的差异及尺寸更小、集成度更高、可靠性更高等许多方面。SMT 主要由SMB （ 表贴印制板）、SMC/SMD （表贴元器件）、表贴设备、工艺及材料几部分组成。本规范的内容是对SMB 设计过程中与 SMT 制程及质量有直接影响的一些具体要求。 1.2 SMT 主要生产设备有:锡膏印刷机、贴片机、回流焊炉。 1.3 SMT 的工艺流程有很多种，我们采用的主要有以下几种： 2. PCB 外形、尺寸及其他要求： 2.1 PCB 外形应为长方形或正方形，如PCB 外形不规则，可通过拼板方式或在PCB 的 长方向加宽度不小于8mm 的工艺边。PCB 的长宽比以避免超过2.5为宜。 2.2 SMT 生产线可正常加工的PCB （拼板）外形尺寸最小为120mm × 80mm （长×宽）。 最大尺寸因受现有设备的如下表限制，因此，PCB （拼板）外形尺寸（长×宽）正常不宜超过350mm ×245mm 。超过此尺寸就有部分设备不能使用，如果由于设计确实需要超过此尺寸，制板时请通知工艺人员协商确定排板方案。从目前的厂内产品情况看，板的长度150mm 或宽度小于100mm 范围内，由于拼板数量少/点数少，主设备稼动率低下，因此我们也就无法把设备利用提升到最佳状态。 元件面或焊 接面： 焊接面： 元件面 拼 焊接面：
2.3 拼板及工艺边： 2.3.1 何种情况下PCB 需要采用拼板： 当PCB 外形尺寸有如下的特征之一时需考虑采用拼板：（1）SMT 板长<120mm 或直插件板长<80mm ；（2）SMT 板宽<50mm 或直插件板宽<80mm ；（3）基标点的最大距离<100mm ；（4）板上元件点数较少（少于180个元件）拼板后板的长宽不要超出长350mm ×宽245mm 时。采用拼板将便于定位安装及提高生产效率。灯管最长不得超出1800mm 2.3.2 拼板的方法： 为了减少拼板的总面积节约PCB 的成本，在拼板的时候除非由于元件体露出板外互相抵触而必须留有间距外，板与板之间一般不留间距（采用板边缘线重叠零间距）；拼板时一般是以板的长边互拼，或长短边同时互拼的方式进行，但应避免拼板后板的长宽比超过2.5为宜。拼板一般采用V-CUT 方法进行。工艺边同样采用此方法与板连接。对于焊接面只有阻容器件或较简单的SOP 封装IC 时，双面均是表贴件的PCB 可采用正反拼(阴阳拼板)的双面SMT 工艺（或PCB 的元件面和焊接面大多数元件为表贴元件，只有很小部分插件元件，也可采用阴阳拼的双面SMT ，插件最后补焊），以减少网板制作费用和生产中的换线时间，提高生产效率，但对于双面均有精密元器件或有较大体积元器件的板，则不宜采用正反拼(阴阳拼板)工艺。拼板在订制PCB 及网板时一定要注明统一的拼板方式及各单板的精确相对位置尺寸，如板与板之间的间距为零时是以板的边缘线重叠或是以板的边缘线紧靠来确定相对位置的，一般在没有特别说明的的情况下是以板边缘线重叠作为默认值的。
SMT可制造性设计应用技术(doc 17页)
SMT可制造性设计应用技术(doc 17页)
SMT可制造性设计应用研讨会讲义 （下） 6.0焊盘设计 焊盘的尺寸，对SMT产品的可制造性和寿命有着很大的影响。所以它是SMT应用中一个必须做得好的工作。影响焊盘尺寸的因素众多，必须全面的配合才能做得好。要在众多因素条件中找到完全一样的机会很小。所以SMT用户应该开发适合自己的一套尺寸规范。而且必须有良好的档案记录，详细记载各重要的设计考虑和条件，以方便将来优化和更改。由于目前在一些因素和条件上还不能找出具体的有效的综合数 学公式，用户还必须配合计算和试验来优化本身的规范，而不能单靠采用他人的规范或计算得出的结果。 6.1良好焊盘和影响它的因素
一个良好的焊盘设计，应该提供在工艺上容易组装、便于检查和测试、以及组装后的焊点很长的使用寿命等条件。设计考虑上的焊盘定义，包括焊盘本身的尺寸、绿油或阻焊层框框的尺寸、元件占地范围、元件下的布线和(在波峰焊工艺中)点胶用的虚设焊盘或布线的所有定义。 决定焊盘尺寸的，有五方面的主要因素。他们是元件的外形和尺寸、基板种类和质量、组装设备能力、所采用的工艺种类和能力、以及要求的品质水平或标准。在考虑焊盘的设计时必须配合以上五个因素整体考虑。计算尺寸公差时，如果采用最差情况方法(即将各公差加起来做总公差考虑的方法)，虽然是保险的做法，但对微型化不利而有难照顾到目前统一不足的巨大公差范围。所以工业界中较常用的是统计学中接受的有效值或均方根方法。这做法在各方面达到较好的平衡。 6.2设计前的准备工作 焊盘设计必须配合多方面的资料，所以在进行焊盘设计有以下的准备工作先得做好。 1.收集元件封装和热特性的资料。注意国际是对元件封装虽
PCB可制造性设计规范要点
文件发行/更改审批表
Page 2 of 6 1、目的 规范研发部PCB LAYOUT布线及设计，提升PCB板实际生产的可制造性，提升产线的一次性良率。2、范围： 适用于工程部制程可制造性优化的参考，同时为研发部PCB布板，元件焊盘的设计提供参考依据。3、权责和定义： ME：制定PCB生产可造性设计规范，同时审核研发资料图档符合此设计规范相关要求；在试产阶段进行PCB生产可制造性的优化。 R&D：按此可制造性设计规范要求，进行PCB布局与PCB设计制图； QA：负责监控审核实际生产PCB的可制造性及生产一次性良率； 4、设计规范内容： 4.1 PCB外形、尺寸及拼板要求： 4.1.1 PCB外形应为长方形或正方形，如PCB外形不规则，可通过拼板方式或在PCB的长方向 加宽度不小于5mm的工艺边。PCB的长宽比避免超过2.5。 4.1.2 SMT生产线可正常加工的PCB外形尺寸最小为50mm×50mm（长×宽）。PCB（拼板）外 形尺寸（长×宽）正常不宜超过450mm×250mm波峰焊设计最小过炉宽度80mm，建议拼 板宽度100-220mm; 4.1.3拼板的方法： 为了减少拼板的总面积节约PCB的成本，板与板之间一般不留间距（采用板边缘线重叠 零间距）；拼板时一般是以板的长边互拼，或长短边同时互拼的方式进行，但应避免拼板 后板的长宽比超过2.5。拼板一般采用V-CUT方法进行，受板边布件影响，当贴片元件在 离板边距不足0.3mm时，不能采用V-CUT分板模式拼板，可采用锣槽隔离式拼板。工艺 边一般均采用V-CUT分板模式。拼板在订制PCB及网板时一定要注明统一的拼板方式及 各单板的精确相对位置尺寸。 4.1.3 当PCB有如下的特征之一时应增大工艺边： [1]PCB的外形不规则难以定位； [2]在定位用的边上元件（包括焊盘和元件体）距离板边缘太小（SMT板的元件面<5mm或直插 件<8mm）,造成流板时轨道刮碰到元件； 4.1.4 增加工艺边的方法：
SMT与可制造性设计
SMT与可制造性设计（四、五） 发表于：2009-11-26 09:19:01 点击: 2 第四章：表面组装工艺材料 表面组装工艺材料主要有焊料、粘结剂、阻焊剂、助焊剂、清洗剂等。料主要是指钎焊材料，包括焊膏、膏状焊条、焊丝、焊片、焊球。 阻焊剂：主要用于水溶性助焊剂波峰焊时涂覆金手指、后附元器件的通孔焊盘等处，以防不需要沾锡处沾锡或后附元器件的通孔被焊锡堵塞。 助焊剂：用于波峰焊和手工焊时，在低温阶段起辅助热传导去氧化作用，在高温阶段起降低表面张力、防止再氧化的作用。 清洗剂：用于清洗焊接过程中产生的残留物及生产工艺过程中带进的灰尘、油脂等污物。本章主要介绍电子焊接材料、锡铅焊接合金、无铅焊接材料、助焊剂、焊膏、焊锡丝、粘结剂（贴片胶）和清洗剂。 4.1 电子焊接材料 简称焊料，是指钎焊材料。 电子产品焊接对焊料的要求如下： （1）要求相对低的焊接温度，以不损坏元器件和印刷板； （2）熔融焊料在被焊金属表面有良好的流动性和润湿性； （3）合金的冶金性能良好，与铜、银—钯、金、42号合金、镍等常用的PCB焊盘、元件
引脚材料能够形成优良的焊点； （4）凝固时间要短，以利于焊点成行，便于操作； （5）焊接过程中生成的残渣少； （6）焊料的加工性好，容易加工成焊球、焊片、焊条、焊丝等形式； （7）焊接后焊点的导电性好，并具有足够好的机械强度和抗蠕变性，以保证电气与机械连接的长期可靠性； （8）抗蚀性好； （9）焊料原料来源广泛，价格低廉，以保证供货稳定； 电子焊接的方法很多，有波峰焊、再流焊、手工焊、激光焊、热压焊等。根据不同的焊接设备、焊接工艺、电子产品的具体要求，通常需要将焊料加工成各种形状，如波峰焊用的棒状焊料、再流焊用的膏状焊料、手工焊用的无芯和含有各种助焊剂的丝状焊料、倒装焊用的球状焊料、热压焊用的片状预成型焊料等。 4.2 锡铅焊接合金 由于Sn和许多金属容易形成化合物，在常温下不易氧化，在大气中有较好的抗腐蚀性，不易失去光泽，对人类环境无害，因此很久以来Sn一直被用作两种金属之间的焊接材料。4.2.1 锡的基本物理/化学特性 锡是银白色有光泽的金属，耐氧化，在空气中仍能保持光泽度，熔点为232°C，质地软。延展性好的低熔点金属。 锡的相变温度为13.2°C（相变：在固体状态下，由于原子排列发生变化而产生相变）。 锡的化学性质：抗有机酸的腐蚀，对中性物质来说，有较高的抗腐蚀性； 锡是一种两性金属，能与强酸强碱发生化学反应，对于那些在酸性、碱性、盐雾环境下使用的组装板，需要三防涂覆保护焊点。 液态锡易氧化：锡在固体不易氧化，然而在融化状态下极易氧化，生产黑色的SnO。可以加入防氧化油，使用活性炭类的固体防氧化剂，使用防氧化焊料（在锡铅合金焊料中加入少量的其他金属粉末），采用N2保护。 浸析现象：浸入液态焊料中的固体金属会产生溶解，生产中将这种现象称为浸析现象，俗称被吃。金、银、铜等金属元素在液体锡基焊料中均有较高的溶解速度。比如在焊接厚膜电镀和银—钯合金端电极的片式元件时也会出现浸析现象，银—钯电极中的银会溶解到锡基焊料中，焊后造成端头脱落，俗称“脱帽”现象，可通过含Ag焊料来解决。 Sn和许多金属容易形成金属间化合物，使Sn能够与多种金属在几秒钟内完成扩散、溶解、冶金结合、形成焊点。同时，也由于这一特点，容易使金属间化合物生长过快，造成焊点界
SMT可制造性设计
SMT可制造性设计 王豫明 第一部分：DFM介绍在70年代初，其创始人之一 G. 布斯劳博士在机械行业提 出DFA方法，用于简化产品结 构和减少加工成本。1991年， DFMA的应用对美国制造业竞 争优势的形成所做的贡献，美 国总统布什给G.布斯劳博士和 P.德赫斯特博士颁发了美国国 家技术奖。
?DFA很快被许多的制造业企业采用， 包括汽车、国防、高科技和医疗设备 领域等。 1994年SMTA首次提出DFX概念。1995年DFX表面贴装国际会议的主题，1996年SMTA发表了6篇相关性文章。 作为一种科学的方法，DFX将不同团队的资源组织在一起，共同参与产品的设计和制造过程。通过发挥团队的共同作用，使缩短参品开发周期，提高产品质量、可靠性和客户满意度，最终缩短从概念到客户手中的整个时间周期。
现代设计DFX系列介绍 ?DFM: Design for Manufacturing 可制造性设计 ?DFT: Design for Test 可测试性设计 ?DFD: Design for Diagnosibility可分析性设计 ?DFA: Design for Aseembly可装配性设计 ?DFE: Desibn for Enviroment环保设计 ?DFF: Design for Fabrication of the PCB PCB可加工性设计?DFS: Design for Sourcing 物流设计 ?DFR: Design for Reliability 可靠性设计 传统的设计方法与现代设计方法比较 ?传统设计总是强调 设计速度，而忽略 产品的可制造性问 题，于是，为了纠 正出现的制造问 题，需要进行多次 的重新设计，每次 的改进都要重新制 作样机。 ?现代设计是将企业的资源、知识和经验一起应用于产品的开发、设计、和制造过程。从产品开发开始就考 虑到可制造性与可测试性，使设计与制造之间紧密联 系，实现从设计到制造一次成功的目的，具有缩短开 发周期、降低成本、提高产品质量等优点。
PCB可生产性设计规范
1. 概况 1.1 SMT 是英文Surface Mount Technology 表面贴装技术的缩写，它与传统的通孔插装技 术有着本质的区别，主要表现在组装方式的不同、元器件外形的差异及尺寸更小、集成度更高、可靠性更高等许多方面。SMT 主要由SMB （表贴印制板）、SMC/SMD （表贴元器件）、表贴设备、工艺及材料几部分组成。本规范的内容是对SMB 设计过程中与SMT 制程及质量有直接影响的一些具体要求。 1.2 SMT 主要生产设备有:锡膏印刷机、贴片机、回流焊炉。AOI 自动检验机。 1.3 SMT 的工艺流程有很多种，我们采用的主要有以下几种： 2. PCB 外形、尺寸及其他要求： 2.1 PCB 外形应为长方形或正方形，如PCB 外形不规则，可通过拼板方式或在PCB 的长方 向加宽度不小于8mm 的工艺边。PCB 的长宽比以避免超过2.5为宜。 2.2 SMT 生产线可正常加工的PCB （拼板）外形尺寸最小为120mm × 50mm （长×宽）。最大 尺寸因受现有设备的如下表限制，因此，PCB （拼板）外形尺寸（长×宽）正常不宜超过350mm ×245mm 。超过此尺寸就有部分设备不能使用，如果由于设计确实需要超过此尺寸，制板时请通知工艺人员协商确定排板方案。从目前的设备情况看，板的长度超过450mm 或宽度超过380mm 时，由于主设备无法贴装，因此我们也就无法安排正常生产。 元件面或焊 接面： 焊接面： 元件面 拼 焊接面：
2.3 拼板及工艺边： 2.3.1 何种情况下PCB 需要采用拼板： 当PCB 外形尺寸有如下的特征之一时需考虑采用拼板：（1）SMT 板长<120mm 或直插件板长<80mm ；（2）SMT 板宽<50mm 或直插件板宽<80mm ；（3）基标点的最大距离<100mm ；（4）板上单面元件较少（少于180个元件）拼板后板的长宽不会超出350mm ×245mm 时。采用拼板将便于定位安装及提高生产效率。 2.3.2 拼板的方法： 为了减少拼板的总面积节约PCB 的成本，在拼板的时候除非由于元件体露出板外互相抵触而必须留有间距外，板与板之间一般不留间距（采用板边缘线重叠零间距）；拼板时一般是以板的长边互拼，或长短边同时互拼的方式进行，但应避免拼板后板的长宽比超过2.5为宜。拼板一般采用V-CUT 方法进行。工艺边同样采用此方法与板连接。对于焊接面只有阻容器件或较简单的SOP 封装IC 时，双面均是表贴件的PCB 可采用正反拼(阴阳拼板)的双面SMT 工艺（或PCB 的元件面和焊接面大多数元件为表贴元件，只有很小部分插件元件，也可采用阴阳拼的双面SMT ，插件最后补焊），以减少网板制作费用和生产中的换线时间，提高生产效率，但对于双面均有精密元器件或有较大体积元器件的板，则不宜采用正反拼(阴阳拼板)工艺。拼板在订制PCB 及网板时一定要注明统一的拼板方式及各单板的精确相对位置尺寸，如板与板之间的间距为零时是以板的边缘线重叠或是以板的边缘线紧靠来确定相 对位置的，一般在没有特别说明的的情况下是以板边缘线重叠作为默认值的。 2.3.3 何种情况下PCB 需要增加工艺边： 当PCB 有如下的特征之一时应增加工艺边：[1]PCB 的外形不规则难以定位；[2]在定位用的边上元件（包括焊盘和元件体）距离板边缘太小（SMT 板的元件面<5mm 或焊接面<8mm ，直插件<4mm ）,造成流板时轨道刮碰到元件；[3]板上布有引线间距≤0.65mm 的IC 或≤0603（英制）规格的片状元器件但没有PCB 所要求的标准定位孔。 元件（包括
PCB可制造性设计规范
SMT 设计规 范 SMT PE:卢仕荣拟 疋 1?概况 常不宜超过 350mmX 245mm 。超过此尺寸就有部分设备不能使用，如果由于设计确 实需要超过此尺寸，制板时请通知工艺人员协商确定排板方案。从目前的 品情况看，板的长度 150mm 或宽度小于 100m m 范围内，由于拼板数量少 主设备稼动率低下，因此我们也就无法把设备利用提升到最佳状态。 线体 2 3/4、5/6、7/8 12 1.1 SMT 是英文 Surface Mou nt Techno logy 表面贴装技术的缩写，它与传统的通孔插 1.2 1.3 装技术有着本质的区别，主要表现在组装方式的不同、元器件外形的差异及尺寸 更小、集成度更高、可靠性更高等许多方面。 SMT 主要由SMB 表贴印制板） （表贴元器件）、表贴设备、工艺及材料几部分组成。本规范的内容是对 过程中与 SMT 制程及质量有直接影响的一些具体要求。 SMT 主要生产设备有：锡膏印刷机、贴片机、回流焊炉。 SMT 的工艺流程有很多种，我们采用的主要有以下几种: 元件面或焊 接面： 焊接面: =＞回流焊接 =＞回流固化 、SMC/SMD SMB 设计 元件面 拼 焊接面: 2. PCB 外形、尺寸及其他要求: 2.1 PCB 外形应为长方形或正方形，如 PCB 外形不规则，可通过拼板方式或在 PCB 的 长方向加宽度不小于 8mm 的工艺边。 PCB 的长宽比以避免超过 2.5为宜。 2.2 SMT 生产线可正常加工的 PCB （拼板）外形尺寸最小为 120mmX 80mm （长X 宽）。 最大尺寸因受现有设备的如下表限制，因此, PCB （拼板）外形尺寸（长X 宽）正 厂内产 /点数少,