合格PCB设计工程师必须注意的10个细节（下）

5.0 PCB的拼板

拼板就是有意识的将若干个单元印制板进行规则的排列组合，把它们拼成长方形或正方形。拼板的数量一般为2、4、6、8、9、15、16拼，拼板之间一般采用V型槽，待加工工序结束后再将其分离。

5.1 何时需要拼板

1) 为了充分利用贴片机的贴装速度，提高效率，或为适应大批量、自动化生产；尤其是对较小尺寸的PCB，拼板与单片板的生产贴装效率相差很大，它将直接影响到组装效率。在大批量生产时，拼板的意义将得到充分的体现。

2) 当PCB外形尺寸小于50×30mm时，必须进行拼板，否则将无法采用机器贴装元件。

5.2 拼板的注意事项

1) 注意拼板后的长宽比不要失调，过长或过宽都将容易让PCB折断。

2) 若采用手工印刷，拼板后的尺寸建议不要大于250×180mm（手工印刷的钢网一般为470×370mm，拼板后的图形区域以小于250×180mm最为合适）。

3) 当PCB图形为不规则图形时（无可用的平行边），必须进行拼板，以及增加工艺边。

6.0 定位孔、工艺边、Fiducial Mark（机器视觉识别标志）的设置

定位孔、工艺边、图形识别标志是保证印制板适用于自动化生产不可或缺的标志。

6.1 定位孔的设置

有些贴片机、自动印刷机等设备是采用孔定位方式，这时，需要在工艺边上四角设置定位孔，孔径一般为ø3.2mm。（本公司暂无此要求）。

6.2 工艺边的设置

目前，包括波峰焊、切脚机、贴片机、自动印刷机在内的几乎所有自动化设备均采用轨道式传输，而轨道式传输一般要求PCB要有至少两个平行的对边，且靠边的3～5mm内不能有器件（要被压在轨道里）。若PCB两边3～5mm内不安装器件（包括通孔器件），可以不设专用工艺边，即可借用PCB的两边来满足正常生产需要。

6.2.1 何时需设工艺边

1) 当用到孔定位设备时。

2) 当器件布置的太靠边时（无可用的平行边），必须增加工艺边，否则，PCB上靠近轨道3～5mm距离内的表贴元器件将无法采用设备安装；若在此区域内有通孔元件，则可能导致无法进行轨道传输（如波峰焊、切脚机等）。

3) 当PCB图形为不规则图形时（无可用的平行边），则必须考滤增加工艺边和拼板。

6.2.2 工艺边设置的注意事项

1) 工艺边的设置一般为5～8mm宽，待加工工序结束后再去掉工艺边。

2) 若设有工艺边，则应在工艺边上设置定位孔和图形识别标志。

6.3 Fiducial Mark（机器视觉识别标志）的设置

为提高器件的贴装精度，在PCB上必须设置图形识别标志，以便于机器视觉识别（在PCB上无图形识别标志时，也可选用焊盘或过孔等作为图形识别标志，但这样会导致识别精度和识别率降低）。

图形识别标志又可分为印制板图形识别标志、器件图形识别标志。印制板图形识别标志最为常见，一般设在PCB的对角。当PCB有工艺边时，在工艺边上也应设有印制板图形识别标志；器件图形识别标志一般用于QFP、BGA等一些高密度器件，为进一步消除印制板的制造、贴片和安装时的综合误差。器件图形识别标志一般放置在相关元器件的对角。

图形识别标志可设为圆形、等腰三角形、方形、十字形、菱形等，但最通用的为圆形、等腰三角形和正方形。一般Fiducial Mark图形的大小为：直径或边长为1mm，但在2mm大的图形范围以内不允许有阻焊涂料，否则可能导致识别精度和识别率降低。

7.0 焊盘图形设计标准

在SMT（Surface Mount Technology）工艺高速发展的今天，表面组装标准落后于表面组装设计的发展，组装工艺标准更加落后于其它标准，特别是缺乏统一的焊盘图形设计标准。在这种情况下，应遵循以下原则：

1) 焊盘图形设计首先要掌握和考虑国际上有关标准机构的SMT焊盘图形设计标准，同时，根据选择使用元器件的封装形式和制造厂商，参考其产品手册，确定焊盘图形设计的主要数据。

2) 焊盘图形设计与组装工艺特别是焊接工艺有密切关系，所以在进行焊盘图形设计时必须考虑不同焊接工艺对焊盘图形的要求，尤其是在BGA、CSP、µBGA等高密度器件大行其道的今天。

3) 对一些新型的焊盘图形设计，还应该进行生产性和可靠性验证。

8.0 测试点与通孔

测试点，主要用于调试或生产中的功能测试。

测试点的放置也非常重要。比如：一个在生产中必须进行测试的信号线，其一端连接着TSSOP封装元件的一个引脚，另一端连接着一个邦定引脚，当这条信号线上没有其他的通孔或焊盘时，必须放置相应的测试焊盘；否则，一旦投入生产，该信号的测试工作将会令人十分苦恼。

一般情况下，测试焊盘的最小直径应≥35mil，且尽量设置在2.54mm网格上，在组装密度高时也可设在1.27mm的网格上。这样做的好处是：

1． 钻孔的精度可以得到保证；

2． 若进ICT测试的话将很有必要。

在很多场合下，通孔也会用作为探针测试点。因此，建议将探针测试的通孔规格设置如下：外径为35mil、内径为18mil。考虑通孔的镀层为2mil,那么通孔的实际直径将为14mil。

通孔不宜设置得过大，否则，焊剂和熔融焊锡可能会经通孔冲至电路板元件面；通孔不宜设置得过小，否则，电路板加工难度将增大，导通率也将降低。

9.0 阻焊层的应用

在电路板的阻焊层上涂覆阻焊膜，可以防止因焊锡迁移而造成的各类焊接缺陷。另外，阻焊膜可以涂覆通孔，防止在波峰焊接时焊剂和熔融焊锡经由通孔冲至电路板元件面上；而且，便于形成真空，以方便进行印刷贴片胶和焊膏、针床测试等操作工序。

10.0 PCB设计中应注意的一些问题

10.1 关于铜柱的放置

在需要使用铜柱做为元器件或PCB的固定支撑或当作为脚钉时，必须注意：由于设计习惯，在PCB的Bottom Layer放置屏蔽层（Polygon Plane）并使其接地，所以在Top Layer铜柱的最大旋转范围内不可布线，否则在安装铜柱后，Top Layer铜柱旁的布线就会透过铜柱与GND短路；尽管Top Layer有阻焊层覆盖，在铜柱旋转时阻焊层一般将被破坏。铜柱的旋转时的最大直径范围为ø6mm，建议在ø8mm的范围内不可布线，最少在ø7mm范围内是不允许布线的。

10.2 关于屏蔽层的接地

为提高PCB的EMC特性，在电路设计时，习惯上都会在PCB的空旷地方放置屏蔽层（Polygon Plane），通常我们都会采用5～10mil的安全间距。而当PCB上有大热容量的焊盘，而这些焊盘又处于同一网络时（例如串口座的两固定脚一般都连接到GND），此时我们应该适当的放大安全间距（例如20mil），来满足热管理的需要；否则在焊接或拆卸时，会由于热散失快而导致此焊点很难达到所需的液相（表贴焊盘亦是如此），使得焊接和拆卸会比较困难（给焊盘加热时，由于连接的导线过粗或离Polygon Plane太近而使温度散失）。且连接这些网络的焊盘宜采用十字交叉连接，十字交叉线不宜过粗，一般为8～10 mil。

注：以上主要涉及到PCB热管理的问题，同样适用于SMT工艺，若设计不良有时会造成焊接缺陷。

10.3 放置串口座的放置

串口座都有两个固定脚，且这两个固定脚习惯上都会连接到GND，在串口座上还有一个金属的外框，它通过两只镙丝与固定脚相连（并口座亦是如此），也就是说串口座的金属外框也将连接到GND。此时在顶层布线时，就应避开此金属外框的下截面，否则可能引起金属外框下的布线与GND短路（因为在安装串口座后，金属外框的下截面与底下的布线只是隔了一层阻焊膜）。

10.4 定位孔的设置

在做一些小PCB板的设计时，有时在安装上没有安装孔的要求，这时应考虑在PCB上放置定位孔；否则，投入生产时，测试治具只能依靠外形定位，会由于PCB的生产误差、测试治具的制作误差使得测试精度降低，给测试和测试治具的制作带来很多不便。例如：有些客户订制的LCM模块，由于客户采用塑料外壳卡口式安装，没有安装孔的要求，这时就应考虑增加定位孔以便于测试。定位孔的直径一般设在ø1.8～3.2mm；当PCB太小时，也可考虑设为ø1.4～1.8mm，但太小时定位会有困难。

10.5 关于一些常用器件的安装孔径

在PCB的组装时，有一些器件对安装孔径要求会比较敏感，稍大或稍小都会给安装带来不便，要么装不进去；要么太松。例如：Protel标准库里的串口座固定孔的孔径为110mil，市场上部分串口座可适用，而本公司采用的是“康科达”串口座，它要求孔径为130mil安装时才最合适。若采用110mil的孔径，安装时将需要钳子等工具才能将串口座安装上去。

下面给出笔者认为比较合理的一些孔径供大家参考：

建议：在PCB设计时，对一些较敏感的孔径进行尺寸标注。

10.6 关于可调电容器的放置

微调电位器和微调电容器的引脚有向内和向外两种型号，在设计PCB时应使其焊盘具有兼容性。因为在供货时，有时是引脚向内的品种，有时是引脚向外的品种；若设计焊盘尺寸时考虑兼容性，就不会因无货而暂停生产。

11.0 结束语

在PCB的设计的制作过程中，有时会因一些小的设计缺陷导致改版，这样即浪费时间也浪费Money。笔者谨以此文献给正在进行或正在学习PCB设计的人们，希望他们能够顺利的设计出成功的产品。本文若有不对之处，请予以指正。

由于生产工艺、测试工艺的改进，本文提及的一些内容也将陆续更新，以适应新技术的需要。这一点，希望各位同仁能够群策群力，时刻注意细微之处，共同提高PCB的设计水平。