GB T 4588.3-2002 印制板的设计和使用.pdf

1、L一一-, ICS 31. 180 L 30 f岳2-. . E _，、设王rI王G/T 4588.3 2002 eqv IEC 60326-3: 1991 用Design and use of printed boards 2002-11-25发布2003-04-01实施+，孟.中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局发布G/T 4588.3-2002 目次前言. . . . . . . . . . . . . E l 范围. . . . 1 2 引用标准. . . . 1 3 材料和表团饺(涂覆层. . . . 1 3 材料. . . 1 3. 2 金属镀覆层. . . . 4 3. 3 非

2、金属涂夜层. . 5 4 组装.11 5 尺寸. . 11 5. 1 参考基准. . . 11 5. 2 印制板的外形尺寸. 12 5. 3 印刷板的厚度. 12 5. 4 孔的尺寸. . 13 5. 5 槽和缺口的尺寸.14 5. 6 导线的尺寸. 14 5. 7 尺寸稳定性. 17 6 电气性能.17 6. l 电H.17 6. 2 载流量.18 6 3 绝缘电阻. 22 6. 4 耐压. 22 6. 5 其他也气性能. . 24 7 机械性能. . . . . . 28 7. I 导电图形的附着力. 28 7. 2 翘曲度. . . 30 B 其他性能. . 30 8. 1 界援. 30

3、 8. 2 分层. 32 8. 3 阻燃性. 32 9 包装.34 9. 概述34 9 2 包装材料34 9 3 包装步骤. 35 Ilft录A(标准的附录)确定永久性保护涂层余隙街口的尺寸. . 36 I G/T 4588.3-2002 前本标准是等效采用国际电工技术委员会IEC60326-3，1991300 mm(l2 in) 450 mm( 18 n) 450 mm(18 in) mm m mm m 盯1mm 超精公芫0.05 0.002 o. 1 0.004 o. 15 0.006 t与公芫o. 1 0.004 o. 15 0.006 0.2 0.008 一版公差0.2 0.008 0

4、.3 0.012 o. 4 0.016 相公差0.4 o. 016 O. G 0.020 o. 6 0.024 作为通则，当进行元件自动插装时，孔巾心位置公差应使用表5给出的超精公差。5.6.3.2 孔间距15 GB/T 4588.3-2002 任何两个孔之间的距离偏差都应是5.6.3.1给出的孔中心位置公差的总和的一半。孔1的位置公差+孔2的位置公主主偏差=2 . . . . . .( 2 ) 5. 6. 3. 3 孔和连接盘的错位对于使用孔和连接盘的印制板，由于导电图形和孔图形是在不同的生产阶段制作的，所以通常会发生孔和连接盘的错位问题o5. 1推荐两种图形使用同一参考获准，将会以小错位，

5、但不能消除tlf位。对于专门设计，如果有关规范没有规定或规定了不能接受的极限值，设计者在考虑自身特殊设计姿求时应规定这个重要要素。5. 6. 3. 4 连接盘尺寸(外层所有元件孔通过连接盘实现电气连接。为了便于维修.确保与基极之间牢靠的粘约，孔用网的连接盘应尽可能的大，并符合焊接要求。通常非镀覆孔比镀覆孔所要求的连t盘大。有镀覆孔的双面印制板上，每个导线端子的镀覆孔应具有双面连接盘。当导迎孔位于导线上时，在多点w.过程中导通孔被焊料填充，因此不需要连接盘。然而设汁工程师有责任既要确保孔网n的导线符合设计电流的要求，又要保证符合与生产有关的位置公差。当镀覆孔位于导线上而无连接盘时，应向印制板生产

6、方提供识别孔中心的方法。为了便于进行多点焊操作，应避免大面积的铜衍存在见8.1)。双面印制板的连接盘尺寸应遵循下面最小尺寸原则:-一非镀覆孔连接盘与孔径之差的最小值，D-d=l.Omm; 一一镀覆孔连接盘与孔径之差的鼓小值，D-d=0.5mmo 式中，D一一连接盘直径，mm;d一一孔直径，mmo连接盘(元件面和焊接回)与孔径的比值D/d应优先选择以下数值2盼lIt纸质印制板非镀覆孔，D/d=2.53. 0; 环氧玻璃布印制板非镀覆孔，D/d=2.53. 0; 镀覆孔，D/d=l.52. O. 元件固和焊接面连接盘最好对称放置相对于孔).但非对称连接盘(或一面连tH大于另一而)也可接受。5.6.

7、3.5 相对于参考基准的图形位置(重合度)对于使用孔和连接盘的单面和双目印制板不需要规定jF:合度，因为重要的是图形和孔之间的关系，用以控制连接兹的段小径向宽度。然而对于其他类型的印制板，特别是对于使用无连接盘孔的印制板和多层印制极使用的薄印制饭，相对于参考基准的图形位直是很重要的。在制成多层印制板之前，这可作为对薄印刷板进行检茸的唯一的可能性。当规定了相对于参考基准的图形位置的重合度时，建议采用如下俯222将公差士0.05mm(O. 002 in) 一般公差士0.1mm (0.004 in) 粗公差土0.25mm(O. 01 in) 5.6.3.6 面对而图形重合而对面图形重合不需要单独规定

8、。可以从所规定的相对于参考J，l111的图形位置的俯差中衍到。面对面图形重合度偏差等于所规定的相对于参考基础的图形位咒偏差的两衍。5.6.3.7 覆盖层和余隙窗口的位置挠性印制板的焊点结构受连接盘的尺寸和覆盖层上与孔和连接盘尺寸有关的余隙rr口的尺寸的影响.如果覆盖层与连接盘交11会阻碍充分焊接，可以在连接f.k上加盘趾以防止连按fl从基材表而起翘。16 一一GB/T 4588.3-2002 5.7 尺寸稳定性印制饭尺寸的变化，部分取决于所选择的材料、印制板和(或在制板的物理尺寸、及加工工艺。印制板的长、宽尺寸和公差对所生产的印制板的尺寸稳定性是有影响的.考虑在组装时使用n动元件捅装或替代技术

9、时，尺寸稳定性尤为重要.通常纸基刚fJ:材料比玻璃布基刚性材料的稳定性差.挠性基材比刚性材料的稳定性差。由于蚀主rJ或水分的吸收、释放，可能会引起尺寸的改变.i!l涉及加热的其他操作通常对尺寸稳定性产生最大的影响.高温下加工如l锡铅熔融)比在较低泪度下加工(如阻焊剂的团化)对尺寸稳定性影响大.电气性能6 J , , ,F 6. 1 电肌6. 1. 1 导线电阳如果重要.应确定导线电阻。用作导电材料的钢的电阻率p=1. 8 X 10-6 n . cmo每10mm长均匀宽度导线的电Ilfl与导线宽度、导线厚度及温度之间的关系如图6所示.专用薄镀层材料，如蝶、金或锡的电阻率高于铜，由于通常对导线电阻

10、的影响很小，所以在许多情况下其电阻可不予考虑。低电fi率金属的厚镀层，如通常用于有镀覆孔的印制板上的铜镀层，必须考虑其电阻。当粗略估算就能满足要求时，具有原铜镀层的导线电阻可以用镀层厚度加上铜馅厚度进行评定，并根据转换图进行估算。对于铜以外的其他导线材料，或其他形状的导线，如有必要，其导线电阻必须计算.18m导线厚度 7 543 2 E E 、剧1.0酬。8世?主?0.5 0.3 O. 2 电mR此印制导线的电阻8 lOOmn/l0mm 导线长度6 4 3 2 6 8 10 4 3 2 0.30.4 0.60.81 O. 1 0.2 因66. 1. 2 互连电阳l多12印制极上两个饺覆孔之间的

11、互连电阻通常由以下部分组成镀?在孔的锻层也阻Rl; 一一镀覆孔的饭后和内层导线之间的连接电阻R; 一一导线的电缸瓦g17 G/T 4588.3-2002 一一导线和第二个镀覆孔镀层之间的连接电阻凡，镀层电阻R5. 这些电阻通常不能确定总的电阻值.如果1f(要，应确定互连电阻。当导线部分的互连电阻可根据6.1. 1确定时，总的互连电阻只能通过电气测量得到，测试按GB/T4677推荐的方法进行。即使互连电阳在电路中不重要，有关规范规定这方面的试验和要求也是有利的，因为互连电阻可显示生产中的加工质量。6. 1.3 镀覆孔电阻镀覆孔的电阻在电路中是重要的，特别是在只有镀钢的埋孔时。有关规范规定这方丽的

12、试验和冈热循环而产生的电阻变化的要求是有利的，因为孔电阻可显示生产中的也镀工艺质量。当印制板被加热时，如浸在热泊浴中，镀覆孔电阻会增加:a)由于电阻通常随沮度的变化而变化，此过程一般是可逆的;b)由于有镀层缺陷，在这种情况下，电阻变化可能是可逆的，但大于正常值3也可能是不可逆的，每次热循环后阻值在某种程度上留下一个永久变化量。测试时，有关规范应规定热循环的电阻的变化值，以及符合G/T4677试验3C规定的首次循环和末次循环之间的电阻值差。1. 6 mm(O. 063 in)厚的印制板，镀层为铜的镀覆孔电阻，可用图7进行估算。孔径 飞之可0.6 mm O. 8 n I Omm 1 0.9 0.8

13、 O. 15 0.7 0.6 O. 35 0.3 0.25 0.5 0.45 0.4 0.2 口园。-gdLT!飞、飞VF 80 70 60 50 40 30 25 20 15 O. 1 10 镇居J1度/m囚7钝覆孔屯阻6.2 载流量6. 2. 1 概述18 GB/T 4588.3-2002 本条规定的载流量仅适用于印制极及其上面的导线。不考虑任何安装在印制板上的元件的影响。忽略外部热源引起的印制板的温升。载流最主要受印制板f日工作沮度的限制，也受瞬间大电流如冲击电流的限制，其他如导线熔化或因弯曲或热膨胀引起的机械应力，也可能有限制作用。由功耗引起的泪升可能发生在g一一局部或大面积上;一-瞬

14、间或永久的。温度的数值取决于许多因素，例如ga)屯气功耗g单位面积上的功耗，印制板上功祀的分布状况b)印制板的结构要素3一印制板的尺寸:一印制板的材料;一金属量及其分布悄况.c)印制板的安装2一一安装状态(如水平安装或垂直安装h密封情况和离机柜驳的距离，离相邻部件的肌肉，如印制板组装件。d)热辐射2-一印制板的表面辐射系数;印制板和相邻表面的温差以及它们的绝对温度e)安装装置的热传导。f)热量对流=自然对流，强制冷却对流。上述因素还不完全。不同因素是相互关联的。大多数因素取决于具体的情况，并且不能一概而论。因此在特定情况下才进行适当的计算，要得出满意的精确但是很复杂的。然而在多数情况下，估算就

15、可以满足要求。6.2.2和6.2. 3提供的资料有助于估算温升和电流，即电负荷。这些资料是基于测策和经验得到的，应注意的是这些资料及用来估算温度或电流限制必须包含一些假设、概括和简化，以得出有限的精度。当估算不能满足要求时.nn$流量重要或有局部过热危险时，载流量应通过测量导线加我也流引起的混升确定。注意应包含极捕的工作条件(电气和环境和使用全组装与全加载的印制板。6.2.2 连续电流6.2.2. 1 单面极的热耗对于以铜为导线材料、标称厚度为1.6 mm-3. 2 mm(O. 063 in-O. 125 in)的单面印制板，不同宽度和常用厚度的导线温升与电流之间的关系(忽略如操、金或锡附加坡

16、层的影响).如图B所示.19 GB/T 4588.3-2002 2.5 2.5 810 15 生t=50 1: .lt = 75 c t = lOO C 6 4 0.50.70.9 1. 2 1.52 叶1流IA导拽厚度35m3 1 = 10C M=20 C 1 = 30 C j,t = 40 C b 52086543 11100000 EEHmMR却也Jo. 1 0.3 0.2 O. 15 3 4 5 6 8 10 !:J.t = 50 c .t= 75 C .t = 100( M = 10 C 61 = 20 C M =30 C M =40(: m ，H俨FbA8 1/U U明向m导。4

17、0 3 0 2 0 0 a 52086543 11100000 EE、副辑部曲0.2 O. 15 15 20 30 111= 50 C M = 75 C M = lOOC B 10 3 4 5 6 咆流IA导线厚度105m1. 5 2 1 O. 1 0.6 2.5 1. 5 1. 2 E 1.0 .: O. 8 0.6 幅0.5如0.4白70.3 0.2 0.15 8 10 15 20 111 = 50 C l1t:= 75 C M =100(: 6 t=10 C l = 20 C M=30 C M =40(: 0.8 1. 2 2 3 4 岖榄IA导线厚直7011m O. 1 0.4 2.5

18、 52086543 11100000 0.15 E E 、艳jIl If :J? 0.2 d c 图8图中假设的条件是导线间距等于或大于导线宽度，印制板垂直安装，非密闭，无吸热，无强制冷却。为了允许工艺、铜销厚度和导线宽度的正常变化，图中曲线已降领了10%。对于铜馅厚度为105m(0.001 in)的曲线再降额15%。建议有下如l情况之一者，再降额15%, a)印制l板厚度为0.5mm-l. 5 mm(O. 020 in-O. 059 in) , b)采用敷形涂层:c)导线问距小于导线宽度.对于成组的近似平行的导线，如果间距接近且加载几乎相等的电流，其温升可通过把所有导线的宽度和电流相加确定.

19、如果导线镀钢，在铜街上增加了镀层厚度，这时的载流量可以在相邻厚薄导线FE度的曲线之间内推估算。6. 2. 2. 2 双困或多层印制板的热耗确定双面印制板或多层印制板表面或内部导线的温升，比单面板情况复杂f!多。因为各层导线的相互影响，不同层问的内部热耗和热传导等都会影响导线的温升，因此，要精确地确定导线的温升及其热量分布，必须进行仔细的测量或计算，但无论测量或计算，其费用都很高.一般采用粗略估n、不精确的测量或计算确定.粗略估算双面或多层印制板的导线温升可应用下列方法:20 G/T 4588. 3-2002 一-JIIa)项中的方法A估算泪升;一一此外，用b)项中的方法B估算温升。如果采用以上

20、任一方法估算的混升接近或超过允许的J高工作温度，Ij!加载电流的导线的实际温升应通过测量确定。应注意包括极端的工作条件(电气和环挠)和使用全组装与加载全电流的印制板.a)方法A估算温升一一首先按6.2.2.1的规定估算出每一层的温升，但不适用于不同板厚、涂覆层和较细导线建议的附加降额.一一然后把各层温升相加起来，得到总温升。这就是包括所有各层导线发热效应的最热导线总温升的估算.除6.2.2.1的假设外，还作下列假设z一所有导电层同时加载各自的连续电流，一一已达到热平衡，一一忽略影响热扩散的各种因素，如板厚等;一-元局部过热，温度接近于平均分布。b)方法B由公式3估算温升2illi、llifli

21、-K叫lJIll-tli(lil-(r / r i ( 3 ) !.T =一一2XLXWX 式中:!. T-温升，C ; LXW区域上的功起，mW;L一-该区域的长度，mm;W一一该区域的宽度，mm;G一一印制板表面到空气的导热系数，mW/(mm C)。LXW区域应选择要求严格的区域，即印制板功耗最大的区域，如果估算的印制极表面的温度与相邻印制板表面的温度大致相等，此时就可忽略辐射影响，并取=0.006 mW/(mm C). 如果相邻印制板表面的温度低于被估算的印制板表面的温度，则传热系数较大，取决于印制板表面的辐射系数、印制板与相邻表面的温差以及两者的绝对温度。实践中发现=0.008mW/(

22、mm. C) -0.018 mW/(mm. C)。除6.2.2.1的假设条件外，还使用6.2.2.2川的全部假设。6.2.3 冲击电流因电流引起印制板上导线的温升，取决于导线电阳、电流大小和持续时间以及冷却条件，而冷却条件也受基材种类的影响。因导线过我产生的热量和温升，不仅直接影响导线和基材之间的粘结，而且大的短路电流和热膨胀也会使导线受到相当大的机械应力.用来估算三种导线宽度和两种导线厚度所允许的短路电流及持续时间的关系曲线如图9所示。在实际应用中使用这些曲线作为极限条件时未发现数伯降低，因此可用来确定导线熔化或其他电流限制.71lJIl-jjlili-lili-Jli-!j 21 ?、0.

23、6 mm导线11:1110.8 mrn导线宽度1. 2 mm导线宽度70m厚匮G/T 4588.3一20021 000 50 10 副主mE E 事部靠5 35m厚度0.6 mm导线直匪0.8 mm导线宽度1. 2 mm导线宽度1 000 10 5 50 100 阶巨气EE事指70 40 50 60 咆班IA30 20 10 70 60 40 50 电流IA30 20 10 图96.3 绝缘电阻6. 3. 1 外层绝缘电阻绝缘也阻由导电图形、基材、印制板生产所采用的工艺方法，以及沮皮、i显度、表面污染等环境条件所决定.如果使用的工艺正确，印制板表面未被污染，相同间距导线间的绝缘电阻可用公式4计

24、算.: R四=160 X Rmo 300 、国-Ill g 200 E 卧100 70 50 30 20 j. 斗o. 1 0.2 0丸。50.7 1. 0 2 3 , 5 7 10 mm 0.004 0.008 0.012 0.02 0.027 5 0.04 0.08 0.12 0.2 0.275 O.4ln 导线间距图10电压与导线问距的关系23 GO/T 4588.3-2002 6.4.2 层问耐压相邻层间所允许的电压取决于绝缘层的厚度及其介电强度，并且可以从有关绝缘材料规定的数值直接计算出来。6.5 其他电气性能在某些特殊情况下，其他电气性能如电容、电路阻抗、频率漂移等，可能会很重要。

25、因多层极的层间距通常是1.6 mm厚的双而板的层间距的10%，肉此多层板闷的电容将高于双面板，设汁者应避免*扰和冲击电流的增大。但增加信号层与电源层、地层间的电容通常可以降低串扰。密封的内层导线比外层散热困难。设计指南见6.2. 1. 国家标准要包括所有可能的设计要素是不实际的，当设计一块专用印刷板时，设计者应考虑全部可能的要素。6.5. 1 阻抗和电容控制考虑多层印制板最适合于制作控制特性阻抗和电容的互连导线.通常采用的带状线和嵌入式微带线技术适于控制阻扰和电容的要求。图11为四种基本类型的传输线结构Ea)表面微带线或开线(图lIa)外层上位置居中的导线与基准而(屏蔽丽)之间由一层绝缘材料隔

26、开;b)嵌入式微带线(图llb)位置居中的导线四周被绝缘材料包围，并由绝缘材料将它与一个基准面(屏蔽面)隔开$0对称式带状线(图lIc)位置居中的导线的各个面都由绝缘材料包围.且与两个基准丽的距离相等gd)非对称带状线或双带状线(图11d)在两个基准面之间有两个或多个分隔的导线层，与基准面组成不对称的结构。有阻扰和电容控制的多层印制板的设计应参照有关的技术指南。T B a 表面微带线w T c 带状线6. 5. 1. 1 表面微带线(图lIa)信号层事准面革准而信号层基准面图11W T b 嵌入式微带线w T T d 双带状线印制板传输线纺构fii号层革准面推田信号层信号层革推面采用图形电镀和

27、蚀如l工艺加工出的印制板导线的几何形状是平直的.冈此电容大小主要是受导线与相邻地(或电源)层间的介质影响。电感则受与导线周长有关的有效直径的影响。公式6、7为无涂覆层的微带线的电路阻扰及固有电容计算公式Z, = 87 In5. 98H/(O. 8W + TlJ/ J(, + 1. 41) . ( 6 ) 24 Gn/T 4588. 3-2002 C, = O. 67(，+ 1. 41)/ln5. 98H/(O. 8W + T)J . ( 7 ) (适用于W/H SAW+PT NAW LAW-PT . .( Al ) . . . . ( A2 ) 通常标称余隙窗口的Kl:佳直径为最小余隙窗口和最

28、大余隙窗口直径的平均值(见图A3)。当不能满足A3.1的条件时，实际中可降低对不重要因素的要求，如导线覆ffJ.或要求满足是小有效焊接回积.所选的标称余隙窃口直径可能大于段小余隙窗口和最大余隙窗口直径的平均值。因此这种选择的结果反映了不同的质量合格水平(AQL)或较低的导线覆盖要求。A4 36 举例最大镀覆孔的孔径:1.00mm. 孔中心轴与连接盘中心的偏移量:0.15mm。永久性保护涂层离孔边缘的距离22至0.05mm. 因此，最小余隙窗口的直径:SAW= 1. 00+2(0.15+0.05)= 1. 40 mm. 印制板上最小导线宽度:0.20mm. 导线宽度的公差:0.04mm. - G

29、/T 4588. 3-2002 设计导线宽度(以生产底版为准)，0.20+0.04=0.24mm. 连按盘问有一条导线，连接盘节距，2.54mm. 导线边缘间的标称距离(以生产底版为准), 2.54-0.24=2.30 mm, 最宽导线间的距离(成品板上), 2. 30-0. 04=2. 26 mm, 永久性保护涂层覆盖导线的最小重究部分，0.05mm. 因此，最大余隙窗口的直径，LAW=2.26-(2XO. 05)=2.16 mm, 永久性保护涂层的位置及尺寸的工艺公差，PT=O.30 mm, 对于在正常生产效率下的涂覆工艺，标称余隙窗口直径为2最小值1.40+0. 30=1. 70 mm

30、最大值2.16-0.30=1. 86 mm 标称余隙窗口的是佳直径，0.40+2.16)-;-2=1.78 mm。工艺允差由设计加上工艺要求，1.78-1. 4=2.16-1. 78=0.38 mm, 由工艺公差和设计确定的余隙窗口的示例见图A4.通用方法2确定产品可以接受的最大或最小余隙窗口，对照工艺公差确定标称值。SA飞V阻悍导线直接盘导线由最小有效焊接面积要求确定的最小余隙窗口(SAW)图A1LAW 由导线覆盖要求确定的最大余隙窗口(LAW)因A2NA飞V土.1 工由设计确定的标称余隙窗口(NAW)罔A3注g连接盘可能与镀覆孔结合在一起.图A4由工艺公差和设计确定的余隙窗口的示例(Fiji A 中华人民共和国因家标准印制板的设计和使用GBjT 4588. 3-2002 昏中国标准出版社出版发行北京复兴门外三堕河北街16号邮政编码，100045网址电话，6852394668517548 中国标准出版社秦奥岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开丰880X12301/16 印张2.75 字数77千字2004年3月第一版2口04年3月第一次印刷晤书号，155066. 1-20456 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话，(010)68533533