一文解讀鋁基板pcb製作規範及設計規則

一、鋁基板的技術要求

到目前為止，尚未見國際上有鋁基覆銅板標準。我國由704廠負責起草了電子行業軍用標準《阻燃型鋁基覆銅層壓板規範》。

主要技術要求有：

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，包括剝離強度、表面電阻率、最小擊穿電壓、介電常數、燃燒性和熱阻等要求。

鋁基覆銅板的專用檢測方法：

一是介電常數及介質損耗因數測量方法，為變Q值串聯諧振法，將試樣與調諧電容串聯接入高頻電路，測量串聯迴路的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熱量之比來計算。?

二、鋁基板線路製作

(1)機械加工：鋁基板鑽孔可以，但鑽後孔內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，模具製作很有技巧，作為鋁基板的難點之一。外形沖後，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。沖外形後，板子翹曲度應小於0.5%。

(2)整個生產流程不許擦花鋁基面：鋁基面經手觸摸，或經某種化學藥品都會產生表面變色、發黑，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鋁基板的難點之一。有的企業採用鈍化工藝，有的在熱風整平(噴錫)前後各貼上保護膜……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%印製板作測試。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製作規範

1、鋁基板往往應用於功率器件，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計線寬補償，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膜給予保護，否則，一些化學藥品會浸蝕鋁基面，導致外觀受損。且保護膜極易被碰傷，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。加工過程中生產玻纖板銑刀轉速快，而生產鋁基板至少慢了三分之二。

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

四、PCB工藝規範及PCB設計安規原則

1.目的

規範產品的PCB工藝設計，規定PCB工藝設計的相關參數，使得PCB的設計滿足可生產性、可測試性、安規、EMC、EMI等的技術規範要求，在產品設計過程中構建產品的工藝、技術、質量、成本優勢。

2.適用範圍

本規範適用於所有電了產品的PCB工藝設計，運用於但不限於PCB的設計、PCB投板工藝審查、單板工藝審查等活動。

本規範之前的相關標準、規範的內容如與本規範的規定相抵觸的，以本規範為準。

3.定義

導通孔(via)：一種用於內層連接的金屬化孔，但其中並不用於插入元件引線或其它增強

材料。

盲孔(Blindvia)：從印製板內僅延展到一個表層的導通孔。

埋孔(Buriedvia)：未延伸到印製板表面的一種導通孔。

過孔(Throughvia)：從印製板的一個表層延展到另一個表層的導通孔。

元件孔(Componenthole)：用於元件端子固定於印製板及導電圖形電氣聯接的孔。

Standoff：表面貼器件的本體底部到引腳底部的垂直距離。

4.引用/參考標準或資料

TS—S0902010001《《信息技術設備PCB安規設計規範》》

TS—SOE0199001《《電子設備的強迫風冷熱設計規範》》

TS—SOE0199002《《電子設備的自然冷卻熱設計規範》》

IEC60194《《印製板設計、製造與組裝術語與定義》》(PrintedCircuitBoarddesign

manufactureandassembly-termsanddefiniTIons)

IPC—A—600F《《印製板的驗收條件》》(Acceptablyofprintedboard)

IEC60950

5.規範內容

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，應在文件中註明厚度公差。

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，並在文件中註明。

5.2熱設計要求

5.2.1高熱器件應考慮放於出風口或利於對流的位置

PCB在布局中考慮將高熱器件放於出風口或利於對流的位置。

5.2.2較高的元件應考慮放於出風口，且不阻擋風路

5.2.3散熱器的放置應考慮利於對流

5.2.4溫度敏感器械件應考慮遠離熱源

對於自身溫升高於30℃的熱源，一般要求：

a.在風冷條件下，電解電容等溫度敏感器件離熱源距離要求大於或等於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於或等於4.0mm。

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

範圍內。

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，對於需過5A

.2.6過迴流焊的0805以及0805以下片式元件兩端焊盤的散熱對稱性

為了避免器件過迴流焊後出現偏位、立碑現象，地迴流焊的0805以及0805以下片式元件。兩端焊盤應保證散熱對稱性，焊盤與印製導線的連接部寬度不應大於0.3mm(對於不對稱焊盤)

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於操作和焊接，原則上當元器件的發熱密度超過0.4W/cm3，單靠元器件的引線腿及元器件本身不足充分散熱，應採用散熱網、匯流條等措施來提高過電流能力，匯流條的支腳應採用多點連接，儘可能採用鉚接後過波峰焊或直接過波峰焊接，以利於裝配、焊接;對於較長的匯流條的使用，應考慮過波峰時受熱匯流條與PCB熱膨脹係數不匹配造成的PCB變形。

為了保證搪錫易於操作，錫道寬度應不大於等於2.0mm，錫道邊緣間距大於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確認無誤

PCB上已有元件庫器件的選用應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元件封裝庫存應確定無誤

PCB上尚無件封裝庫的器件，應根據器件資料建立打撈的元件封裝庫，並保證絲印庫存與實物相符合，特別是新建立的電磁元件、自製結構件等的元件庫存是否與元件的資料(承認書、圖紙)相符合。新器件應建立能夠滿足不同工藝(迴流焊、波峰焊、通孔迴流焊)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，那麼焊接後，焊盤內的那段電阻將被短路，電阻的有效長度將變小而且不一致，從而導致測試結果不準確。

5.3.7不能用表貼器件作為手工焊的調測器件，表貼器件在手工焊接時容易受熱衝擊損壞。

5.3.8除非實驗驗證沒有問題，否則不能選用和PCB熱膨脹係數差別太大的無引腳表貼器件，這容易引起焊盤拉脫現象。

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側面局部鍍銅作為用於焊接的引腳時，必須保證每層均有銅箔相連，以增加鍍銅的附著強度，同時要有實驗驗證沒有問題，否則雙面板不能採用側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

製成板的元件布局應保證製成板的加工工序合理，以便於提高製成板加工效率和直通率。

PCB布局選用的加工流程應使加工效率最高。

5.4.2波峰焊加工的製成板進板方向要求有絲印標明

5.4.3兩面過迴流焊的PCB的BOTTOM面要求無大體積、太重的表貼器件需兩面都過迴流焊的PCB，第一次迴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的安全距離已考慮波峰焊工藝的SMT器件距離

5.4.5大於0805封裝的陶瓷電容，布局時盡量靠近傳送邊或受應力較小區域，其軸向盡量與進板方向平行，盡量不使用1825以上尺寸的陶瓷電容。

5.4.6經常插拔器件或板邊連接器周圍3mm範圍內盡量不布置SMD，以防止連接器插拔時產生的應力損壞器件。

5.4.7過波峰焊的表面貼器件的standoff符合規範要求

過波峰焊的表面貼器件的standoff應小於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大於1.0mm。

5.4.9過波峰焊的插件元件焊盤間距大於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大於1.0mm(包括元件本身引腳的焊盤邊緣間距)。

優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內無器件

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

BGA器件時，不能在正面BGA5mm禁布區的投影範圍內布器件。

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元器件的外側距過板軌道接觸的兩個板邊大於、等於5mm

5.4.13可調器件、可插拔器件周圍留有足夠的空間供調試和維修應根據系統或模塊的PCBA安裝布局以及可調器件的調測方式來綜合考慮可調器件的排布方向、調測空間;可插拔器件周圍空間預留應根據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計成對稱形式

5.4.16安裝孔的禁布區內無元器件和走線(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要求

金屬殼體器件和金屬件的排布應在空間上保證與其它器件的距離滿足安規要求。

5.4.18對於採用通孔迴流焊器件布局的要求

a.對於非傳送邊尺寸大於300mm的PCB，較重的器件盡量不要布置在PCB的中間，以減輕由於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的位置。

c.尺寸較長的器件(如內存條插座等)長度方向推薦與傳送方向一致。

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

絲印之間的距離大於10mm。與其它SMT器件間距離》2mm。

e.通孔迴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.通孔迴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通孔迴流焊器件禁布區要求

a.通孔迴流焊器件焊盤周圍要留出足夠的空間進行焊膏塗布，具體禁布區要求為：對於歐式連接器靠板內的方向10.5mm不能有器件，在禁布區之內不能有器件和過孔。

b.須放置在禁布區內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計時，要考慮單板與單板、單板與結構件的裝配干涉問題，尤其是高器件、立體裝配的單板等。

5.4.21器件和機箱的距離要求

器件布局時要考慮盡量不要太靠近機箱壁，以避免將PCB安裝到機箱時損壞器件。特別注意安裝在PCB邊緣的，在衝擊和振動時會產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，就要採取另外的固定措施來滿足安規和振動要求。

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，並且式裝夾具做的好，在過波峰焊接時甚至不需要堵孔。

5.4.23設計和布局PCB時，應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布局時應考慮所有器件在焊接後易於檢查和維護。

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生浮高現象。

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並損壞周圍器件及其焊點。

5.5走線要求

5.5.1印製板距板邊距離：V-CUT邊大於0.75mm，銑槽邊大於0.3mm。

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

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，散熱器下方周圍應無走線(考慮到散熱器安裝的偏位及安規距離)，若需要在散熱器下布線，則應採取絕緣措施使散熱器與走線絕緣，或確認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，金屬拉手條底下應無走線。

5.5.4各類螺釘孔的禁布區範圍要求

各種規格螺釘的禁布區範圍(此禁布區的範圍只適用於保證電氣絕緣的安裝空間，未考慮安規距離，而且只適用於圓孔)：

5.5.5要增加孤立焊盤和走線連接部分的寬度(淚滴焊般)，特別是對於單面板的焊盤，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過波峰的製成板上下需接地的安裝孔和定位孔應定為右非金屬化孔。

5.6.2BGA下方導通孔孔徑為12mil

5.6.3SMT焊盤邊緣距導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器件的焊盤上無導通孔(註：作為散熱用的DPAK封裝的焊盤除外)

5.6.5通常情況下，應採用標準導通孔尺寸

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。

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