一文解讀鋁基板pcb制作規(guī)范及設(shè)計規(guī)則

　　一、鋁基板的技術(shù)要求

　　到目前為止，尚未見國際上有鋁基覆銅板標(biāo)準(zhǔn)。我國由704廠負(fù)責(zé)起草了電子行業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)《阻燃型鋁基覆銅層壓板規(guī)范》。

　　主要技術(shù)要求有：

　　尺寸要求，包括板面尺寸和偏差、厚度及偏差、垂直度和翹曲度;外觀，包括裂紋、劃痕、毛刺和分層、鋁氧化膜等要求;性能方面，包括剝離強(qiáng)度、表面電阻率、最小擊穿電壓、介電常數(shù)、燃燒性和熱阻等要求。

　　鋁基覆銅板的專用檢測方法：

　　一是介電常數(shù)及介質(zhì)損耗因數(shù)測量方法，為變Q值串聯(lián)諧振法，將試樣與調(diào)諧電容串聯(lián)接入高頻電路，測量串聯(lián)回路的Q值的原理;

　　二是熱阻測量方法，以不同測溫點之間溫差與導(dǎo)熱量之比來計算。?

　　二、鋁基板線路制作

　　(1)機(jī)械加工：鋁基板鉆孔可以，但鉆后孔內(nèi)孔邊不允許有任何毛刺，這會影響耐壓測試。銑外形是十分困難的。而沖外形，需要使用高級模具，模具制作很有技巧，作為鋁基板的難點之一。外形沖后，邊緣要求非常整齊，無任何毛刺，不碰傷板邊的阻焊層。通常使用操兵模，孔從線路沖，外形從鋁面沖，線路板沖制時受力是上剪下拉，等等都是技巧。沖外形后，板子翹曲度應(yīng)小于0.5%。

　　(2)整個生產(chǎn)流程不許擦花鋁基面：鋁基面經(jīng)手觸摸，或經(jīng)某種化學(xué)藥品都會產(chǎn)生表面變色、發(fā)黑，這都是絕對不可接收的，重新打磨鋁基面客戶有的也不接收，所以全流程不碰傷、不觸及鋁基面是生產(chǎn)鋁基板的難點之一。有的企業(yè)采用鈍化工藝，有的在熱風(fēng)整平(噴錫)前后各貼上保護(hù)膜……小技巧很多，八仙過海，各顯神通。

　　(3)過高壓測試：通信電源鋁基板要求100%高壓測試，有的客戶要求直流電，有的要求交流電，電壓要求1500V、1600V，時間為5秒、10秒，100%印制板作測試。板面上臟物、孔和鋁基邊緣毛刺、線路鋸齒、碰傷任何一丁點絕緣層都會導(dǎo)致耐高壓測試起火、漏電、擊穿。耐壓測試板子分層、起泡，均拒收。

　　三、鋁基板pcb制作規(guī)范

　　1、鋁基板往往應(yīng)用於功率器件，功率密度大，所以銅箔比較厚。如果使用到3oz以上的銅箔，厚銅箔的蝕刻加工需要工程設(shè)計線寬補(bǔ)償，否則，蝕刻後線寬就會超差。

　　2、鋁基板的鋁基面在PCB加工過程中必須事先用保護(hù)膜給予保護(hù)，否則，一些化學(xué)藥品會浸蝕鋁基面，導(dǎo)致外觀受損。且保護(hù)膜極易被碰傷，造成缺口，這就要求整個PCB加工過程必須插架。

　　3、玻纖板鑼板使用的銑刀硬度比較小，而鋁基板使用的銑刀硬度大。加工過程中生產(chǎn)玻纖板銑刀轉(zhuǎn)速快，而生產(chǎn)鋁基板至少慢了三分之二。

　　4、電腦銑邊玻纖板只是使用機(jī)器本身的散熱系統(tǒng)散熱就可以了，但是加工鋁基板就必須另外的針對鑼頭加酒精散熱。

　　四、PCB工藝規(guī)范及PCB設(shè)計安規(guī)原則

　　1.目的

　　規(guī)范產(chǎn)品的PCB工藝設(shè)計，規(guī)定PCB工藝設(shè)計的相關(guān)參數(shù)，使得PCB的設(shè)計滿足可生產(chǎn)性、可測試性、安規(guī)、EMC、EMI等的技術(shù)規(guī)范要求，在產(chǎn)品設(shè)計過程中構(gòu)建產(chǎn)品的工藝、技術(shù)、質(zhì)量、成本優(yōu)勢。

　　2.適用范圍

　　本規(guī)范適用于所有電了產(chǎn)品的PCB工藝設(shè)計，運用于但不限于PCB的設(shè)計、PCB投板工藝審查、單板工藝審查等活動。

　　本規(guī)范之前的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的內(nèi)容如與本規(guī)范的規(guī)定相抵觸的，以本規(guī)范為準(zhǔn)。

　　3.定義

　　導(dǎo)通孔(via)：一種用于內(nèi)層連接的金屬化孔，但其中并不用于插入元件引線或其它增強(qiáng)

　　材料。

　　盲孔(Blindvia)：從印制板內(nèi)僅延展到一個表層的導(dǎo)通孔。

　　埋孔(Buriedvia)：未延伸到印制板表面的一種導(dǎo)通孔。

　　過孔(Throughvia)：從印制板的一個表層延展到另一個表層的導(dǎo)通孔。

　　元件孔(Componenthole)：用于元件端子固定于印制板及導(dǎo)電圖形電氣聯(lián)接的孔。

　　Standoff：表面貼器件的本體底部到引腳底部的垂直距離。

　　4.引用/參考標(biāo)準(zhǔn)或資料

　　TS—S0902010001《《信息技術(shù)設(shè)備PCB安規(guī)設(shè)計規(guī)范》》

　　TS—SOE0199001《《電子設(shè)備的強(qiáng)迫風(fēng)冷熱設(shè)計規(guī)范》》

　　TS—SOE0199002《《電子設(shè)備的自然冷卻熱設(shè)計規(guī)范》》

　　IEC60194《《印制板設(shè)計、制造與組裝術(shù)語與定義》》(PrintedCircuitBoarddesign

　　manufactureandassembly-termsanddefiniTIons)

　　IPC—A—600F《《印制板的驗收條件》》(Acceptablyofprintedboard)

　　IEC60950

　　5.規(guī)范內(nèi)容

　　5.1PCB板材要求

　　5.1.1確定PCB使用板材以及TG值

　　確定PCB所選用的板材，例如FR—4、鋁基板、陶瓷基板、紙芯板等，若選用高TG值的板材，應(yīng)在文件中注明厚度公差。

　　5.1.2確定PCB的表面處理鍍層

　　確定PCB銅箔的表面處理鍍層，例如鍍錫、鍍鎳金或OSP等，并在文件中注明。

　　5.2熱設(shè)計要求

　　5.2.1高熱器件應(yīng)考慮放于出風(fēng)口或利于對流的位置

　　PCB在布局中考慮將高熱器件放于出風(fēng)口或利于對流的位置。

　　5.2.2較高的元件應(yīng)考慮放于出風(fēng)口，且不阻擋風(fēng)路

　　5.2.3散熱器的放置應(yīng)考慮利于對流

　　5.2.4溫度敏感器械件應(yīng)考慮遠(yuǎn)離熱源

　　對于自身溫升高于30℃的熱源，一般要求：

　　a.在風(fēng)冷條件下，電解電容等溫度敏感器件離熱源距離要求大于或等于2.5mm;

　　b.自然冷條件下，電解電容等溫度敏感器件離熱源距離要求大于或等于4.0mm。

　　若因為空間的原因不能達(dá)到要求距離，則應(yīng)通過溫度測試保證溫度敏感器件的溫升在降額

　　范圍內(nèi)。

　　5.2.5大面積銅箔要求用隔熱帶與焊盤相連

　　為了保證透錫良好，在大面積銅箔上的元件的焊盤要求用隔熱帶與焊盤相連，對于需過5A

　　.2.6過回流焊的0805以及0805以下片式元件兩端焊盤的散熱對稱性

　　為了避免器件過回流焊后出現(xiàn)偏位、立碑現(xiàn)象，地回流焊的0805以及0805以下片式元件。兩端焊盤應(yīng)保證散熱對稱性，焊盤與印制導(dǎo)線的連接部寬度不應(yīng)大于0.3mm(對于不對稱焊盤)

　　5.2.7高熱器件的安裝方式及是否考慮帶散熱器

　　確定高熱器件的安裝方式易于操作和焊接，原則上當(dāng)元器件的發(fā)熱密度超過0.4W/cm3，單靠元器件的引線腿及元器件本身不足充分散熱，應(yīng)采用散熱網(wǎng)、匯流條等措施來提高過電流能力，匯流條的支腳應(yīng)采用多點連接，盡可能采用鉚接后過波峰焊或直接過波峰焊接，以利于裝配、焊接;對于較長的匯流條的使用，應(yīng)考慮過波峰時受熱匯流條與PCB熱膨脹系數(shù)不匹配造成的PCB變形。

　　為了保證搪錫易于操作，錫道寬度應(yīng)不大于等于2.0mm，錫道邊緣間距大于1.5mm。

　　5.3器件庫選型要求

　　5.3.1已有PCB元件封裝庫的選用應(yīng)確認(rèn)無誤

　　PCB上已有元件庫器件的選用應(yīng)保證封裝與元器件實物外形輪廓、引腳間距、通孔直徑等相符合。

　　5.3.2新器件的PCB元件封裝庫存應(yīng)確定無誤

　　PCB上尚無件封裝庫的器件，應(yīng)根據(jù)器件資料建立打撈的元件封裝庫，并保證絲印庫存與實物相符合，特別是新建立的電磁元件、自制結(jié)構(gòu)件等的元件庫存是否與元件的資料(承認(rèn)書、圖紙)相符合。新器件應(yīng)建立能夠滿足不同工藝(回流焊、波峰焊、通孔回流焊)要求的元件庫。

　　5.3.3需過波峰焊的SMT器件要求使用表面貼波峰焊盤庫

　　5.3.4軸向器件和跳線的引腳間距的種類應(yīng)盡量少，以減少器件的成型和安裝工具。

　　5.3.5不同PIN間距的兼容器件要有單獨的焊盤孔，特別是封裝兼容的繼電器的各兼容焊盤之間要連線。

　　5.3.6錳銅絲等作為測量用的跳線的焊盤要做成非金屬化，若是金屬化焊盤，那么焊接后，焊盤內(nèi)的那段電阻將被短路，電阻的有效長度將變小而且不一致，從而導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確。

　　5.3.7不能用表貼器件作為手工焊的調(diào)測器件，表貼器件在手工焊接時容易受熱沖擊損壞。

　　5.3.8除非實驗驗證沒有問題，否則不能選用和PCB熱膨脹系數(shù)差別太大的無引腳表貼器件，這容易引起焊盤拉脫現(xiàn)象。

　　5.3.9除非實驗驗證沒有問題，否則不能選非表貼器件作為表貼器件使用。因為這樣可能需要手焊接，效率和可靠性都會很低。

　　5.3.10多層PCB側(cè)面局部鍍銅作為用于焊接的引腳時，必須保證每層均有銅箔相連，以增加鍍銅的附著強(qiáng)度，同時要有實驗驗證沒有問題，否則雙面板不能采用側(cè)面鍍銅作為焊接引腳。

　　5.4基本布局要求

　　5.4.1PCBA加工工序合理

　　制成板的元件布局應(yīng)保證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布局選用的加工流程應(yīng)使加工效率最高。

　　5.4.2波峰焊加工的制成板進(jìn)板方向要求有絲印標(biāo)明

　　5.4.3兩面過回流焊的PCB的BOTTOM面要求無大體積、太重的表貼器件需兩面都過回流焊的PCB，第一次回流焊接器件重量限制如下：

　　A=器件重量/引腳與焊盤接觸面積

　　片式器件：A≦0.075g/mm2

　　翼形引腳器件：A≦0.300g/mm2

　　J形引腳器件：A≦0.200g/mm2

　　面陣列器件：A≦0.100g/mm2

　　若有超重的器件必須布在BOTTOM面，則應(yīng)通過試驗驗證可行性。

　　5.4.4需波峰焊加工的單板背面器件不形成陰影效應(yīng)的安全距離已考慮波峰焊工藝的SMT器件距離

　　5.4.5大于0805封裝的陶瓷電容，布局時盡量靠近傳送邊或受應(yīng)力較小區(qū)域，其軸向盡量與進(jìn)板方向平行，盡量不使用1825以上尺寸的陶瓷電容。

　　5.4.6經(jīng)常插拔器件或板邊連接器周圍3mm范圍內(nèi)盡量不布置SMD，以防止連接器插拔時產(chǎn)生的應(yīng)力損壞器件。

　　5.4.7過波峰焊的表面貼器件的standoff符合規(guī)范要求

　　過波峰焊的表面貼器件的standoff應(yīng)小于0.15mm，否則不能布在B面過波峰焊，若器件的standoff在0.15mm與0.2mm之間，可在器件本體底下布銅箔以減少器件本體底部與PCB表面的距離。

　　5.4.8波峰焊時背面測試點不連錫的最小安全距離已確定

　　為保證過波峰焊時不連錫，背面測試點邊緣之間距離應(yīng)大于1.0mm。

　　5.4.9過波峰焊的插件元件焊盤間距大于1.0mm

　　為保證過波峰焊時不連錫，過波峰焊的插件元件焊盤邊緣間距應(yīng)大于1.0mm(包括元件本身引腳的焊盤邊緣間距)。

　　優(yōu)選插件元件引腳間距(pitch)≧2.0mm，焊盤邊緣間距≧1.0mm。

　　5.4.10BGA周圍3mm內(nèi)無器件

　　為了保證可維修性，BGA器件周圍需留有3mm禁布區(qū)，最佳為5mm禁布區(qū)。一般情況下BGA不允許放置背面(兩次過回流焊的單板地第一次過過回流焊面);當(dāng)背面有

　　BGA器件時，不能在正面BGA5mm禁布區(qū)的投影范圍內(nèi)布器件。

　　5.4.11貼片元件之間的最小間距滿足要求

　　同種器件：≧0.3mm

　　異種器件：≧0.13*h+0.3mm(h為周圍近鄰元件最大高度差)

　　只能手工貼片的元件之間距離要求：≧1.5mm。

　　5.4.12元器件的外側(cè)距過板軌道接觸的兩個板邊大于、等于5mm

　　5.4.13可調(diào)器件、可插拔器件周圍留有足夠的空間供調(diào)試和維修應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)或模塊的PCBA安裝布局以及可調(diào)器件的調(diào)測方式來綜合考慮可調(diào)器件的排布方向、調(diào)測空間;可插拔器件周圍空間預(yù)留應(yīng)根據(jù)鄰近器件的高度決定。

　　5.4.14所有的插裝磁性元件一定要有堅固的底座，禁止使用無底座插裝電感

　　5.4.15有極性的變壓器的引腳盡量不要設(shè)計成對稱形式

　　5.4.16安裝孔的禁布區(qū)內(nèi)無元器件和走線(不包括安裝孔自身的走線和銅箔)

　　5.4.17金屬殼體器件和金屬件與其它器件的距離滿足安規(guī)要求

　　金屬殼體器件和金屬件的排布應(yīng)在空間上保證與其它器件的距離滿足安規(guī)要求。

　　5.4.18對于采用通孔回流焊器件布局的要求

　　a.對于非傳送邊尺寸大于300mm的PCB，較重的器件盡量不要布置在PCB的中間，以減輕由于插裝器件的重量在焊接過程對PCB變形的影響，以及插裝過程對板上已經(jīng)貼放的器件的影響。

　　b.為方便插裝，器件推薦布置在靠近插裝操作側(cè)的位置。

　　c.尺寸較長的器件(如內(nèi)存條插座等)長度方向推薦與傳送方向一致。

　　d.通孔回流焊器件焊盤邊緣與pitch≦0.65mm的QFP、SOP、連接器及所有的BGA的

　　絲印之間的距離大于10mm。與其它SMT器件間距離》2mm。

　　e.通孔回流焊器件本體間距離》10mm。有夾具扶持的插針焊接不做要求。

　　f.通孔回流焊器件焊盤邊緣與傳送邊的距離》10mm;與非傳送邊距離》5mm。

　　5.4.19通孔回流焊器件禁布區(qū)要求

　　a.通孔回流焊器件焊盤周圍要留出足夠的空間進(jìn)行焊膏涂布，具體禁布區(qū)要求為：對于歐式連接器靠板內(nèi)的方向10.5mm不能有器件，在禁布區(qū)之內(nèi)不能有器件和過孔。

　　b.須放置在禁布區(qū)內(nèi)的過孔要做阻焊塞孔處理。

　　5.4.20器件布局要整體考慮單板裝配干涉器件在布局設(shè)計時，要考慮單板與單板、單板與結(jié)構(gòu)件的裝配干涉問題，尤其是高器件、立體裝配的單板等。

　　5.4.21器件和機(jī)箱的距離要求

　　器件布局時要考慮盡量不要太靠近機(jī)箱壁，以避免將PCB安裝到機(jī)箱時損壞器件。特別注意安裝在PCB邊緣的，在沖擊和振動時會產(chǎn)生輕微移動或沒有堅固的外形的器件：如立裝電阻、無底座電感變壓器等，若無法滿足上述要求，就要采取另外的固定措施來滿足安規(guī)和振動要求。

　　5.4.22有過波峰焊接的器件盡量布置在PCB邊緣以方便堵孔，若器件布置在PCB邊緣，并且式裝夾具做的好，在過波峰焊接時甚至不需要堵孔。

　　5.4.23設(shè)計和布局PCB時，應(yīng)盡量允許器件過波峰焊接。選擇器件時盡量少選不能過波峰焊接的器件，另外放在焊接面的器件應(yīng)盡量少，以減少手工焊接。

　　5.4.24裸跳線不能貼板跨越板上的導(dǎo)線或銅皮，以避免和板上的銅皮短路，綠油不能作為有效的絕緣。

　　5.4.25布局時應(yīng)考慮所有器件在焊接后易于檢查和維護(hù)。

　　5.4.26電纜的焊接端盡量靠近PCB的邊緣布置以便插裝和焊接，否則PCB上別的器件會阻礙電纜的插裝焊接或被電纜碰歪。

　　5.4.27多個引腳在同一直線上的器件，象連接器、DIP封裝器件、T220封裝器件，布局時應(yīng)使其軸線和波峰焊方向平行。

　　5.4.28較輕的器件如二級管和1/4W電阻等，布局時應(yīng)使其軸線和波峰焊方向垂直。這樣能防止過波峰焊時因一端先焊接凝固而使器件產(chǎn)生浮高現(xiàn)象。

　　5.4.29電纜和周圍器件之間要留有一定的空間，否則電纜的折彎部分會壓迫并損壞周圍器件及其焊點。

　　5.5走線要求

　　5.5.1印制板距板邊距離：V-CUT邊大于0.75mm，銑槽邊大于0.3mm。

　　為了保證PCB加工時不出現(xiàn)露銅的缺陷，要求所有的走線及銅箔距離板邊：V—CUT邊大于0.75mm，銑槽邊大于0.3mm(銅箔離板邊的距離還應(yīng)滿足安裝要求)。

　　5.5.2散熱器正面下方無走線(或已作絕緣處理)

　　為了保證電氣絕緣性，散熱器下方周圍應(yīng)無走線(考慮到散熱器安裝的偏位及安規(guī)距離)，若需要在散熱器下布線，則應(yīng)采取絕緣措施使散熱器與走線絕緣，或確認(rèn)走線與散熱器是同等電位。

　　5.5.3金屬拉手條底下無走線

　　為了保證電氣絕緣性，金屬拉手條底下應(yīng)無走線。

　　5.5.4各類螺釘孔的禁布區(qū)范圍要求

　　各種規(guī)格螺釘?shù)慕紖^(qū)范圍(此禁布區(qū)的范圍只適用于保證電氣絕緣的安裝空間，未考慮安規(guī)距離，而且只適用于圓孔)：

　　5.5.5要增加孤立焊盤和走線連接部分的寬度(淚滴焊般)，特別是對于單面板的焊盤，以避免過波峰焊接時將焊盤拉脫。

　　5.6固定孔、安裝孔、過孔要求

　　5.6.1過波峰的制成板上下需接地的安裝孔和定位孔應(yīng)定為右非金屬化孔。

　　5.6.2BGA下方導(dǎo)通孔孔徑為12mil

　　5.6.3SMT焊盤邊緣距導(dǎo)通也邊緣的最小距離為10mil，若過孔塞綠油，則最小距離為6mil。

　　5.6.4SMT器件的焊盤上無導(dǎo)通孔(注：作為散熱用的DPAK封裝的焊盤除外)

　　5.6.5通常情況下，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通孔尺寸

　　5.6.6過波峰焊接的板，若元件面有貼板安裝的器件，其底下不能有過孔或者過孔要蓋綠油。