1、印制板的設計材料和機械特性ReferencetoIPC-2221A&IPC-2222A目錄1、目的2、范圍 13、術語和定義 14、規范內容 14.1材料 14.1.1材料選擇 14.1.1.1按結構強度選擇材料 24.1.1.1.1介質厚度/間距 34.1.1.2按電氣性能選擇材料 44.1.1.2.1電性能要求 44.1.1.3按環境性能選擇材料 44.1.1.4層壓板選擇指南表 44.1.1.5設計者/用戶材料選擇流程框圖 94.1.2標記和字符 104.1.2.1 ESD 事項 114.2機械特性 114.2.1產品/印制板構造 114.2.1.1邊界和間距 114.2.1.2

2、印制板尺寸 124.2.1.3尺寸的長寬比 124.2.1.4弓曲和扭曲 124.2.1.5振動設計 134.2.2組裝件要求 134.2.2.1機械硬件連接 134.2.2.2零件支撐 134.2.2.3機械支撐 144.2.2.4組裝、托盤化和測試 144.2.3尺寸標注體系 154.2.3.1尺寸與公差 154.2.3.2基準要素 154.2.3.3拼板化基準要素4.2.3.4印制板厚度公差5、相關記錄 206、附錄 2020201、目的本規范的建立是為了給 PC 改計者在材料選擇過程中提供相應的指導，以及為 PC 段計者提供必須遵循的規約。2、范圍適用于深圳科瑞技術股份有 PM 公司及

3、其分公司所有 PCB 設計人員。3、術語和定義無4、規范內容4.1 材料 4.1.1 材料選擇（IPC-2221A4.1 材料選擇，P17）指定材料時，設計人員首先必須確定該電路板必須滿足的技術要求。這些技術要求包括溫度（焊接和工作）、電性能、互連件（焊接件、連接器）、結構強度和電路密度。值得注意的是復雜度的增加會導致材料和加工成本的上升。從具有不同溫度特性的材料組成一種復合材料時，該材料最終所允許使用的溫度上限值由組成成分中溫度性能最差的材料所決定，如表 4-1 所示。材外代號弁腹厚度（見小）蠹為祭舟廉4人工T TNEMANEMAIPC-4101IPC-4101FR-4FR-4 /21/24

4、/26/27/8Z/83/92/93/94/95/97/98/21/24/26/27/8Z/83/92/93/94/95/97/980,10,1mm|0,0040in|mm|0,0040in|12(TC12(TC0.4tnrn|0.0157in|0.4tnrn|0.0157in|13CTC13CTCFRFR5 52323O.6mm|O.O24Olii|O.6mm|O.O24Olii|4nm|OO55lin|4nm|OO55lin|17OC17OCGPGP J J30/40/41/1Z30/40/41/1Z01mmi0XXH0in|01mmi0XXH0in|J70J7050500.1mm|0,0

5、fMGin|0.1mm|0,0fMGin|1201200.4mm|00157in|0.4mm|00157in|13013053/6053/600.1mm|0.04ain|0.1mm|0.04ain|M0M016mm|OOG3Oin|16mm|OOG3Oin|17017070/7170/710.1mm|0.0040in|0.1mm|0.0040in|0.4mm|00157in|0.4mm|00157in|i7(rci7(rc表 4-1 覆箔層壓板的最高操作溫度（IPC-2222A 一表 4-1,P4）注 1.1.室溫加上電流通過導體和元器件產生的溫升。注 2.2.同一塊印制板中，FR-4FR-4

6、 層壓板不應該與 GPYGPY 占結片結合使用。注 3.3.當在一塊板中使用了 GPGP 限壓板和 FR-4FR-4 粘結片時，溫度應當按 FR-4FR-4 材料的規定。注 4.4.對于表中所示的介質總厚度，多層印制板應當限定其最高操作溫度。注 5.5.對于表中未規定的增強材料/樹脂組合，其最高操作溫度應該接近于表中有相同樹脂體系組合的溫度。注 6.6.同一類別的其他材料有可能達到更高的操作溫度。注 7.7.對于某些層壓板制造商，介質厚度小于上述厚度的材料，可由 ULUL 確定其溫度。1.4.1按結構強度選擇材料（IPC-2221A-4.1.1 按結構強度選擇材料，P17）設計中選擇層壓板要考

7、慮的第一步就是準確地界定必須滿足的技術要求，如工作環境、振動、“G負荷、沖擊（碰撞）、物理性能和電性能。層壓板宜選擇標準結構，以減少批準的費用和時間。有幾種絕緣板可選時，最佳的選擇應考慮綜合性能最好的。材料的外形和尺寸上，應是容易得到的。諸如機械加工、工藝處理、工藝成本和原材料的總體規范等其它方面也應該考慮。除了上述參數之外、線路板的結構強度必須達到能承受裝配和操作應力的要求，如表 4-2 所示。圣樂茂材料0PC-4100PC-4101 1代力隹）3TgmCTEcaCTEca小于TgajtTjTgajtTj工y*y*凰號印制工拗對這本因子*印刷總的可生產出罪氧就赭/21/21(GF/GFN/(

8、GF/GFN/CFK)CFK)1101104 4萬tdMOtdMO159015901.01.0基的得-再加工可用于鞋尢尺寸的印制板返工鞋差*甫溫原itrcitrc林受熱概強儂(GH/GHN/(GH/GHN/CHP)CHP)1701704 4店135-185135nin同CFNH可高溫下使用可返工啾購買/24/24(CF/CFC)(CF/CFC)ISOISO4.54.51 150-20050-200156015601.01.0*同CFNH可高溫下犢用.可電工成本比GFNGFN電高儂(GI7CFG)(GI7CFG)1301304.54.5150-200150-200156

9、015602.52.5同GFNJL可高溫下候用-可返工成本比C C卜N N鳴鬲/26/26(CFC/CFT)(CFC/CFT)1501504.54.5170-220170-220156015601.01.0同CFG!可抵溫下侵用可返工成本比CFNCFN略商聚吃壬挨.-成瑞4040（C1/GINC1/GIN）1701704,14,12020。最小11-1511-1575752.52.5*-可高溫下世用-可遮工-矗購得-比FR4FR4成奈更高-比FR4FR4易吸淑表 4-2 部分常用層壓板材料的優點和缺點（IPC-2222A 一表 4-2,P4）/4I(CI/C1D/4I(CI/C1D170170

10、4 41 12525。我小1 1J-J-151575752.5可荷溫下使用不返工曷由將ttFR4ttFR4成本更商比FR4FR4易哽潮M2(G1/GU)M2(G1/GU)1701704J4J200-250200-25011-1511-1575752.52.5萬高賽下世周可通工T押一比FR4FR4成木更需比FR4FR4同囑洞帚蛆物聚等酰膝/50/50（AFAF）125125（部分材料可達到140140）3.63.6125-190125-1907-97-910010012.D-+低X XY Y軸CTECTE重量輕多官能環社T*T*可達1501507807800 0c c-費高僮用溫比125%125

11、%遙工杜黑埠的買不帶蝌物紫等酰麟/53/53（BJBJ）1901903.63.62201t2201t小1010- -1212L10L107.07.0值X XY Y岫CTECTE交量輕-高溫和越好的可生產性-埴工性是難的英泉酸酯/SK/SK墻/70/70(SC)(SC)1701703.53.52352358.5-928.5-9244444.54.5*4工軸碑賬-融毛穩定一支量輕雅曲買環員/破環布150150424218018015-15-171755551.01.0U U7 7林CTCTE E高熱分解溫度件力光融FR4FR4激忒較高環發/獻軒布712471241501503,73,7180180

12、13-13-14146565L0L0*+牛-7 望卬卻 MS匕onGMlGMlw,EE11l+-+OO9 9Q QOOOOOO，QCQC* *c cZN與ws1SQe。0Q0OFr隹隹11111+。0 0oJOOJOOr roo。 。0 0總總幺M33a0OO內總曷FFE(EEE(EE1I+1+1+4-4-OO0O OO O0 0Q QOaoaoDQily yw s.步 s3R東貨IL一Lq息b61sHIeILd:IoIL。審WX目定XN0宦H曾住XtfcsBsftNs墟黑田吧段厚舞寸&LLBM十-1-004COOOCIEs90E宮WQ十十00*4000睛3昌Ls sNV十-+0。o0

13、oooLm$L-k80no83片”防防常邪弱.s23IS2.1858B3KW根轉墟塞出115雄厚建(pogCN曲。二61)疆輜喊E儡十天4-O,。,O。coco00Ococo*圖3in1gC33II ee33as十十+1ocoeoooog。oooOOOO旗 o0 0ooparXH符富生窯密爐e-oo批出豈iII。 。o o o。00oo04040IIr*ieo88HEf-+1I14OGOOooOOOO中舉。00g”ooooOO0Ocoe提罟嗡&修WM睛*nKS|o0QQQLEEB8tiB11+41+COOCOO cooocoooo040o040ceoceoCOQCOQoooeooeoo

14、rapN隔 KSI$X11egg3SZJMciS=iO國可再F9as114-1+1oooQO oeoeo o o ooeoe&國1T3r*0s巖1110 0O Ooooooo50500000o or rooooococ.8T霖?si高52名111111+oocOQOOQOCOOOQQ, ,COOCOO0040044004003二二*寸 wNgSB-i114h6dfl百 百 哥saaii+。 。oo 9 9Q0000COCO o o0 0 置史?鶻3Sar1高N崗豈811141OOcococoo oo oco0co0o o o os晉*nR性g+。QOQOC3OC3OO o or roo

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18、)rnwnlO-DU)rwnlQOM)wnlQOM)L9W0)iuuJl-BDOPMwl-Bl-BDOPMwl-BOOQluu*soaOOQluu*soam m 皿 uiuiE E*aS0G10G1d dQ*QQQQQQQufMEufMEu uEBEB -AA 光.Q QQ QQ QKWEKWE5 58a.a.CLQ.CLQ.o.a.o.a.a.a.A.設計者/用戶材料選擇流程框圖設計者/用戶材料選擇圖困 41 帝斗咪、丑 F 百B感網(一PC2222A，肉 42pig(一 PC2221A,45七由口也*P26)1。熱性能優產FH-4?更好的電氣性能叮(高速、CTLXYXY釉尺寸限制？(SMT

19、)(SMT)4單面板l，H4多環氧,改性環氧樹脂,CEPIPI多環氧、改性環氧樹脂，CE淺性環氧樹麻CE、PTFEPLPI混合物-CE.CE混合物流性環氧樹脂FR-6/CRM-5CE、PTFE石英基體系、環plpl亞芯性、觥屬A AP1P1聚金心aCRMJFR6FRCRM5、CEM-1、CEM-3FR-2.XKXPFl?-4類型；雙官能團，惠官能團、四宜能【川、改性環氫附脂當布設總圖中有規定時，印制板及其組裝件應使用非導電油墨、標簽、蝕刻字符或其它方法標識。標記宜提供參考代號，部件或序列號、版本、方向或極性符號、條形碼、靜電放電（ESD）狀態等等。標記位置應避免將信息處于元器件下方，裝配或安裝

20、后隱蔽部位或導體表面。標記不宜放在有熔融金屬或不透明涂層覆蓋的表面。蝕刻標記會影響電性能，例如電容。標記應大小適中，清晰明確，其所在位置在加工、檢驗、存放、安裝及印制板的現場修理或裝配過程中應易于辨認。按公司的 圖紙圖號規則 在 PC 版上標識出 PCBg 稱及公司 LOGQ 通常符號最小高度 1.5mm0.059in線寬 0.3mm0.012in是比較合適的。4.1.2.1ESD 事項（IPC-2221A-4.6.1ESD 事項，P27）完成的電路卡組裝件應按裝配圖完全相同進行標識。含有靜電放電敏感器件的電路卡組裝件標識應按EIA 標準 RS-471 進行。進行標識所使用永久性油墨或標簽，應

21、能經得起裝配生產并且在器件維修拆卸前看得見。需要附加標識時，應在組裝件布設總圖上標明。4.2 機械特性產品/印制板構造（IPC-2221A-5.2 產品/印制板構造，P27）印制板物理參數宜與電子系統的機械要求相一致。公差宜進行最優化，使印制板尺寸、形狀、厚度和用于產品安裝中機械部件得到最好匹配。邊界和間距（IPC-2222A-5.2.1.1 邊界和間距，P16）印制板制造商通常利用邊界和邊距，為定位要素和其他制程控制要素提供空間，如圖 4-2 所示。457.O457.OK K611L011&0611L011&0K K24.024.0也制板的印刷板定位和花制板利JU圖 4-2

22、印制在制板的邊界和邊距，mmin（IPC-2222A圖 5-1,P16）印制板尺寸（IPC-2221A5.2.2 印制板尺寸，P27）只要有可能，印制板尺寸宜一致，以使裸印制板和組裝件測試夾具容易，使用夾具最少。圖 4-2 給出了印制板的標準化范例。為使制作成本最低和每塊在制板上印制板數量最多，印制板大小還宜與標準生產在制板大小相匹配。尺寸的長寬比（IPC-2222A5.2.1.2 尺寸的長度比，P17）印制板的長和寬的關系應該盡可能的保持相似。窄而長的印制板或形狀不規則的印制板容易導致過量的弓曲/扭曲。在制造、組裝、測試和系統固定的所有過程中，尺寸不穩定性和相關的問題是確定成品印制板尺寸的因

23、素。弓曲和扭曲（IPC-2221A5.2.4 弓曲和扭曲，P29）線路板的合適設計，平衡分布線路和安排元器件，對于減少印制板的弓曲和扭曲程度是非常重要的。包括芯板厚度、介質層厚度、內層面和單獨的銅層厚度、另外截面的布局,也應盡可能地保持板中心對稱。除非布設總圖另有規定，采用表面安裝元件的板，最大的弓曲和扭曲應為 0.75%、對其它所有的板為 1.5%。對于含多塊印制板的在制板且以在制板形式組裝然后分開的，在制板也應符合這樣的弓曲和扭曲要求。如果對稱結構和公差較窄都不能滿足關鍵裝配或性能要求，可能需要增強板或其它支撐物。振動設計（IPC-2221A-5.2.7 振動設計，P30）印制板的設計要滿

24、足使用中的振動要求，這一點在板設計布設前應予以特別考慮。振動會影響板的組裝件，會大大降低組裝件的可靠性。考慮單元、印制板組裝件及裝配和環境條件的相互關系，在設計早期必須進行整個系統的振動分析。宜對印制板組裝件的每個電子硬件都進行振動分析。分析的復雜性與使用中設備所受振動水平有關。印制板設計將依賴于傳到該板的振動水平。對承受隨機振動的印制板宜予以特別關注。為消除振動造成的印制板組裝件失效，設計過程中宜遵循下列指南：?每毫米板長（或板寬）上振動產生的板撓度宜保持在 0.08mm0.00315in以下、以避免多引線器件引線失效；?印制板將遭受振動時、宜考慮對每一引線 mt 量大于 5.0g 的所有元

25、件進行剛性支持；?考慮使用印制板加強板和/或金屬芯、以減少板的撓度；?用在高水平振動環境中、宜考慮用軟墊安裝繼電器；?只要做得到、安裝元件宜考慮用隔振器；?獨立元器件的安裝高度宜盡量低；?非軸向引線器件宜側安裝；組裝件要求（IPC-2221A-5.3 組件要求，P31）機械硬件連接（IPC-2221A-5.3.1 機械硬件連接，P31）印制板的設計應保證在主元件安裝之前或之后，都便于機械硬件的連接。對所有需要電絕緣的機械硬件都要有足夠的物理和電間隙。安裝硬件突出一般不超過板面以下 6.4mm0.252in、這樣可保證給安裝設備和錫焊噴嘴留出足夠操作空間。零件支撐（IPC-2221A-5.3.2

26、 零件支撐，P31）每根引線上重量大于或等于 5.0g 所有零件要用一定的方式支撐，這樣就有利于確保它們的焊接接頭和引線不承受機械強度。使用中會受沖擊和振動作用的印制板，其可靠性需要考慮以下的準則：?對印制板組裝件整個結構的沖擊振動環境的最壞情況水平以及實際傳遞給板上元件的該種環境的最終振動水平（特別要注意受隨機振動設備）；?降低沖擊振動環境影響的設備中印制板安裝方法，特別是板安裝支撐件的數量，它們的間隔和復雜?要注意印制板機械設計，特別是它的尺寸、形狀、材料類別、材料厚度以及設計允許的弓曲和撓曲程度；?印制板上安裝的元件的形狀、質量和位置；?元件引線應力釋放設計，包括它的封裝、引線間距、引線

27、彎曲、或它們的組合、以及附加夾緊裝置;?還要注意印制板安裝中的加工質量，這樣可保證元件引線是適當彎曲，無缺口，且元件安裝方式能使元件盡可能少移動；?敷形涂層也可用來降低沖擊和振動對印制板組裝件的影響；線路設計允許時，那些將受到嚴重沖擊振動的印制板上裝配元件宜選擇重量輕，外形小和帶有應變消除的元件。必需使用分立元件時，宜優先選擇表面安裝或軸向引線類型，它們具有相對較低外形，容易固定或與印制板表面緊密連接。根據問題的嚴重程度，可要求使用機械固定，粘接劑連接或嵌入方式。操作在制板尺寸兀件貼裝450mmx450mm17,72inx17,72in波峰焊400mrnxOpen15.75inxOpen在線測

28、試*400mmx400mm115.75inx15*75in回流焊450mmx610mmf17*72inx24.02in清潔450ml口x450mm17.72inx17472in模板450mnix450alm17.72inx17,72in表 4-10 常用組裝設備極限（IPC-2221A 一表 5-2 常用組裝設備極限，P31）*最大尺寸也由需檢測的電氣節點數確定。機械支撐（IPC-2222A5.2.2 機械支撐，P17）一般至少應該在印制板組件兩個相對邊提供足夠的機械支撐。支撐位置和方法應當使沖擊和/或振動等減小至一定水平，這樣可使印制板組件的撓曲在適用規范的公差內，而不會導致導體箔破裂或松脫

29、，元器件或元器件引線破裂。組裝、托盤化和測試（IPC-2222A5.3.1 組裝和托盤化和測試，P17）部件托盤化是測試和組裝在很多情況下采用的一種標準工藝，可采用許多不同的方法實現。這些方法包括簡單的刻槽、銃切和刻槽組合、以及銃切和可分離條組合。如果設計者非常了解生產，多塊小尺寸的印制板可以有效的排列在單塊在制板中。在制板布局可能包括以矩陣排列的多塊印制板，或只包括一塊要求保留額外的材料以進行有效的組裝加工的印制板。較大尺寸印制板或多個較小尺寸的印制板保留在同一在制板內，在完成所有組裝制程后進行分離。同樣的，應當提前設計從在制板中切割或分離單個印制板。可以使用多種方法將多塊印制板排列在一塊在

30、制板中，包括 V 型刻槽，帶可分離條的銃槽和郵票孔。尺寸標注體系尺寸與公差（IPC-2221A5.4.1 尺寸公差，P32）在歷史上，印制板設計對尺寸和定位曾使用雙向公差，是可以接受的。使用電子媒介就不必為單個元件標注尺寸。基準要素（IPC-2221A5.4.3 基準要素，P33）基準是理論上準確的點、軸和面。這些要素存在于三個互相垂直交叉面的被稱作基準參考框架的框架內所選的基準特性是為了定位與基準參考框架相關的印制板（見圖 4-3）。圖 4-3 基準參考框架（IPC-2221A圖 5-4A 基準參考框架，P33）有時使用單個參照基準就足夠了，但大多數情況下是三種基準均要參考。一般是將板的第二

31、面與第一面一起作為基準面。其余兩個基準面或基準軸通常是使用非支撐孔。另外，蝕刻要素或印制板邊緣也可以使用。基準要素的選擇取決于設計要控制的元素。當板邊緣代表印制板的一個重要功能時，可用它作為基準。基準要素應布設總圖上標注。基準要素宜為印制板的功能要素并宜與配合部件如安裝孔有關聯。所有基準要素宜置于印制板外形之內。一般地、二級基準要素成為測量的坐標零點，最好將其定位于印制板內。注：當印制板電路很密或尺寸很小時，板上可能會沒有定位特征的空間。這時、零-零原點在板外、且二級定位是為目視方向用的。通常標記油墨具有該功能。使用電子數據時，所有的孔、導體和特征均是允許制造和檢查的可行的元素。然而，由于任何

32、特征在數據庫內沒有數字化的尺寸標注，因此設計時，在非電子格式中有必需注明尺寸。這些特征如下：A）鍍覆孔圖形鍍覆孔圖形（見圖 4-4）常常是在第一次鉆孔時就完成了。它用每個孔對基本網格的公差作為基本尺寸體系來標注尺寸。孔位公差在鉆孔表或最好在布設總圖中規定。CK0CK0 同一整口彩D.002fi3-0.003HD.002fi3-0.003Ha a$ $aeaeaoo-aaoo-aocaoca00,0fi400,0fi4- -0,075j3o.O&t0,075j3o.O&t- -0,0730,073ToiM2S3ToiM2S3- -0,003110,003110.D02S30.D0

33、2S3- -0,003110,00311E E圖 4-4 鍍覆孔圖形位置示例 mmin（IPC-2221A圖 5-5A 鍍覆孔圖形位置示例，P33）B）非支撐孔孔圖形非鍍覆孔圖形，特別是定位孔和安裝孔（見圖 4-5）,通常是在第一道鉆孔操作時鉆成的。當它們對于板的安裝功能或定位要素來講是很重要時，它們應清楚地標注尺寸和給出公差，即使是位于坐標網格上。其中兩個這樣的孔可標為二級和三級基準要素。定位孔是印制板或在制板的特征。它們是以孔的形成作為特性，它們也可被板的制造商用作優化定位夾具上的針之間及孔之間或板子的凹槽之間的公差情況。雖然組裝者也將定位特性作為在制組裝件的一個部件，所以它是與印制板制造

34、商與組裝者連接的一個很好的計劃，但制造定位孔通常是由板的制造商來確定的。圖 4-5 定位孔與安裝孔圖形示例 mmin（IPC-2221A圖 5-5B 定位孔與安裝孔圖形示例，P34）C）導電圖形3fil-71：。一IW!-0,MMTs00C00C。0 008Doortv08Doortv介ss0白中0OOOQ-an09口。中辱ooeooe。口QaQa。OQOQaDclOQOQaDcl。0O0OnQ-oaO0O0OnQ-oaO由A A. .-aiifii)0 0只要規定了最小環寬，導電圖形不需要提供單獨的參照基準。最小環寬是規定導電圖形相對于鍍覆孔圖形位置公差的一種通用方法。對某些設計而言，特別是具有精細節距和/或高引腳數元件采用自動化裝配時，需要更加高的精確度。這種情況下，可能會要求要素的位置公差并應標在布設總圖中。另一方面，可能要求限于元件特征的對準標志。這些需要給出相對于組裝定位要求的公差（見圖 4-6）。對準標志的大小、形狀和數量與裝配工序中所用設備類型，引線距和引線數有關。圖 4-6 有對準標志的導線圖形位置示例 mmin（IPC-2221A圖 5-5C 有對準標