IPC-2221A-2003中文版-印制板设计通用标准 - 第41页

因为组成系统的很多器件有相互作用、使用上述指南不能确保设备顺利通过振动测试。进行振动测试是保证设备运行可靠性的唯一途径。 5.3 组装件要求 5.3.1 机械硬件连接印制板的设计应保证在主元件安装之前或之后、都便于机械硬件的连接。对所有需要电绝缘的机械硬件都要有足够的物理和电间隙。安装硬件突出一…

作用、多层板中铜-镍铁合金-铜的组合厚度宜

约占板厚的25%。双夹芯板更常使用、因为芯

层可以进行图形转移、蚀刻并与镀覆孔相连;

较厚的中间芯必须要机加工。双夹芯板具有较

好的耐热循环。

特殊夹芯板可以在厚的金属芯板每边都粘上一

层完成了的多层板。还可做更复杂的结构、是

将金属芯夹压制在两块部分完成的多层印制板

之间。而后将复合板钻孔、电镀和蚀刻、在两

块板之间形成

镀覆孔连接。宜提供附连板进行

复合结构完整性测试。

金属芯板显著增加组装件的热惯量。它可能迫

使预热和焊接过程在异常高限下进行。这种设

计在发布前宜在生产条件下进行彻底地评价。

已观察到的典型的情况是层压板开裂和变色以

及粒状或条纹焊锡。

5.2.7 振动设计

印制板的设计要满足使用

中的振动要求、这一点在板设计布设前应予以

特别考虑。振动会影响板的组装件、会大大降

低组装件的可靠性。考虑单元、印制板组装件

及装配和环境条件的相互关系、在设计早期必

须进行整个系统的振动分析。振动对某个单元

内一些部件的影响使振动分析非常复杂。

宜对印制板组装件的每个电子硬件都进行振动

分析。分析的复杂性与使用中设备所受振动水

平有关。印制板设计将依赖于传到该板的振动

水平。对承受随机振动的印制板宜予以特别关

注。

下列标准可作为决定振动水平的指南、印制

板受到多大振动就需要进行哪种水平的振动分

析;

•频率范围80-500Hz或悬空板距大于76.2mm

[3in]、随机频谱密度大于等于0.1G

/Hz。

•频率范围80-500Hz、正弦振动水平大于等于

3G。

• 印制板组装件按可靠性开发增长试验(RDGT)

进行试验频谱密度大于等于0.07G

/Hz、同

时进行温度周期变化试验、时间超过100h。

为消除振动造成的印制板组装件失效、设计过

程中宜遵顺下列指南:

•每毫米板长(或板宽)上振动产生的板挠度宜

保持在0.08mm[0.00315in]以下、以避免多

引线器件引线失效;

• 印制板将遭受振动时、宜考虑对每一引线

m重量大于5.0g的所有元件进行刚性支持(见

5.3.2);

• 考虑使用印制板加强板和/或金属芯、以减

少板的挠度

• 用在高水平振动环境中、宜考虑用软垫安装

继电器;

•只要做得到、安装元件宜考虑用隔振器;

• 独立元器件的安装高度宜尽量低;

• 非轴向引线器件宜侧安装;

IPC-2221a-5-03a

图5-3A 含有两个对称铜-镍铁合⾦-铜夹芯的

多层⾦属芯板(当铜夹芯导体与镀覆孔相连、

使⽤典型隔热图9-4)

IPC-2221a-5-03b

图5-3B 含有⼀个铜-镍铁合⾦-铜芯的对称夹

芯板

IPC-2221A 2003年5月

因为组成系统的很多器件有相互作用、使用上

述指南不能确保设备顺利通过振动测试。进行

振动测试是保证设备运行可靠性的唯一途径。

5.3 组装件要求

5.3.1 机械硬件连接

印制板的设计应保证在

主元件安装之前或之后、都便于机械硬件的连

接。对所有需要电绝缘的机械硬件都要有足够

的物理和电间隙。安装硬件突出一般不超过板

面以下6.4mm[0.252in]、这样可保证给安装设

备和锡焊喷嘴留出足够操作空间。

5.3.2 零件⽀撑

每根引线上重量大于或等于

5.0g所有零件要用一定的方式支撑(见8.1.9)、

这样就有利于确保它们的焊接接头和引线不承

受机械强度。

使用中会受冲击和振动作用的印制板、其可靠

性需要考虑以下的准则:

• 对印制板组装件整个结构的冲击振动环境的

最坏情况水平以及实际传递给板上元件的该

种环境的最终振动水平(特别要注意受随机

振动设备);

• 降低冲击振动环境影响的设备中印制板安装

方法、特别是板安装支撑件的数量、它们的

间隔和复杂度;

• 要注意印制板机械设计、特别是它的尺寸、

形状、材料类别、材料厚度以及设计允许的

弓曲和挠曲程度;

• 印制板上安装的元件的形状、质量和位置;

• 元件引线应力释放设计、包括它的封装、引

线间距、引线弯曲、或它们的组合、以及附

加夹紧装置;

• 还要注意印制板安装中的加工质量、这样可

保证元件引线是适当弯曲、无缺口、且元件

安装方式能

使元件尽可能少移动;

• 敷形涂层也可用来降低冲击和振动对印制板

组装件的影响(见4.5.2)。

线路设计允许时、那些将受到严重冲击振动的

印制板上装配元件宜选择重量轻、外形小和带

有应变消除的元件。必需使用分立元件时、宜

优先选择表面安装或轴向引线类型、它们具有

相对较低外形、容易固定或与印制板表面紧密

连接。

只要有可能、宜避免使用不规则外形元件、特

别是质量大和重心高的。如非用不可、这些元

件宜置于板外圈或以硬件或固定件降低挠曲

处。根据问题的严重程度、可要求使用机械固

定、粘接剂连接或嵌入方式。

5.3.3 组装和测试

与前述印制板制作事项类

似、同样必须考虑印制板组装件和测试设备的

使用、以提高生产合格率并降低最终产品成

本。表5-2给出了常用印制板装配设备的使用

极限。

5.4 尺⼨标注体系

5.4.1 尺⼨与公差

在历史上、印制板设计对

尺寸和定位曾使用双向公差、是可以接受的。

但按照IPC-2615使用几何尺寸和公差(GDAT)与

使用双向公差相比有很多优点:

a) 与双向公差相比、实际定位的公差允许范

围至少加大了57%(见图5-4);

b) 在保证印制板机械性能前提下、提供了最

大可生产性。在使用最大/最小实体状态概

念时、可以获得“额外”的公差;

c) 当设计要求与匹配和功能相关时、它确保

它们能被特别注明并被执行。在使用自动

化组装技术时、

这尤其重要;

d) 保证了配合部件的可互换性;

e) 在图纸轮廓和解释方面统一和提供方便、

就可减少争议和臆测。

表5-2 常⽤组装设备极限

操作在制板尺⼨

元件贴装 450mm x 450mm[17.72in x 17.72in]

波峰焊 400mm x Open[15.75in x Open]

在线测试* 400mm x 400mm[15.75in x 15.75in]

回流焊 450mm x 610mm[17.72in x 24.02in]

清洁 450mm x 450mm[17.72in x 17.72in]

模板 450mm x 450mm[17.72in x 17.72in]

*最大尺寸也由需检测的电气节点数确定。

2003年5月 IPC-2221A

综上原因、鼓励使用几何尺寸和公差。

5.4.2 元件和要素位置

网格系统的描述见

IPC-1902/IEC 60097。元件、镀覆孔、导电图

形及印制板和组装件其它要素是用网格系统来

定位的、这样就不需要单独标注尺寸。当要求

印制板要素不在网格上时、可在布设总图上进

行单独尺寸和公差标注。

使用电子媒介就不必为单个元件标注尺寸。

网格系统通常作为基础、没有公差、因此所有

位于网格上的要素都应在布设总图上标注公

差。网格系统应以至少两个基准来定位。选择

的网格增量或使用电子媒介都应在布设总图上

说明。通孔元件端子的位置或表面安装元件中

心的位置要在选定的网格增量或电子媒介上确

定。

一般网格增量对通孔元件为0.5mm[0.020in]的

倍数、对表面安装元件为0.05mm[0.002in]的

倍数。

5.4.3 基准要素

基准是理论上准确的点、

轴和面。这些要素存在于三个互相垂直交叉面

的被称作基准参考框架的框架内所选的基准

特性是为了定位与基准参考框架相关的印制板

(见图5-4A)。

有时使用单个参照基准就足够了、但大多数情

况下是三种基准均要参考。

一般是将板的第二面与第一面一起作为基准

面。其余两个基准面或基准轴通常是使用非支

撑孔。另外、蚀刻要素或印制板边缘也可以使

用。

基准要素的选择取决于设计要控制的元素。当

板边缘代表印制板的一个重要功能时、可用它

作为基准。基准要素应按照IPC-2615的符号在

布设总图上标注。基准要素宜为印制板的功能

要素并宜与配合部件如安装孔有关联。所有基

准要素宜置于印制板外形之内。一般地、二级

基准要素成为测量的坐标零点、最好将其定位

于印制板内。

注: 当印制板电路很密或尺寸很小时、

板上可

能会没有定位特征的空间。这时、零-零原点

在板外、且二级定位是作为目视方向用的。通

常标记油墨具有该功能。

IPC-2221a-5-04

图5-4 位置公差对双向公差的优势、mm[in]

IPC-2221A 2003年5月