SMT工藝對(duì)PCB設(shè)計(jì)要求

SMT工藝對(duì)PCB設(shè)計(jì)的要求

廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院

學(xué)習(xí)情境8PCB焊盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足再流焊工藝特點(diǎn)“再流動(dòng)”與自定位效應(yīng)

從再流焊與波峰焊工藝最大的差異是：波峰焊工藝是通過貼片膠粘接或印制板的插裝孔事先將貼裝元器件及插裝元器件固定在印制板的相應(yīng)位置上，焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生位置移動(dòng)。而再流焊工藝焊接時(shí)的情況就大不相同了，元器件貼裝后只是被焊膏臨時(shí)固定在印制板的相應(yīng)位置上，當(dāng)焊膏達(dá)到熔融溫度時(shí)，焊料還要“再流動(dòng)”一次，元器件的位置受熔融焊料表面張力的作用發(fā)生位置移動(dòng)。

如果焊盤設(shè)計(jì)正確（焊盤位置尺寸對(duì)稱，焊盤間距恰當(dāng)），元器件端頭與印制板焊盤的可焊性良好，元器件的全部焊端或引腳與相應(yīng)焊盤同時(shí)被熔融焊料潤(rùn)濕時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生自定位或稱為自校正效應(yīng)（selfalignment）——當(dāng)元器件貼放位置有少量偏離時(shí)，在表面張力的作用下，能自動(dòng)被拉回到近似目標(biāo)位置。但是如果PCB焊盤設(shè)計(jì)不正確，或元器件端頭與印制板焊盤的可焊性不好，或焊膏本身質(zhì)量不好、或工藝參數(shù)設(shè)置不恰當(dāng)?shù)仍颍词官N裝位置十分準(zhǔn)確，再流焊時(shí)由于表面張力不平衡，焊接后也會(huì)出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋、橋接、潤(rùn)濕不良、等焊接缺陷。這就是SMT再流焊工藝最大的特性。

由于再流焊工藝的“再流動(dòng)”及“自定位效應(yīng)”的特點(diǎn)，使再流焊工藝對(duì)貼裝精度要求比較寬松，比較容易實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化與高速度。同時(shí)也正因?yàn)椤霸倭鲃?dòng)”及“自定位效應(yīng)”的特點(diǎn)，再流焊工藝對(duì)焊盤設(shè)計(jì)、元器件標(biāo)準(zhǔn)化有更嚴(yán)格的要求。Chip元件焊盤設(shè)計(jì)應(yīng)掌握以下關(guān)鍵要素：a對(duì)稱性——兩端焊盤必須對(duì)稱，才能保證熔融焊錫表面張力平衡。b焊盤間距——確保元件端頭或引腳與焊盤恰當(dāng)?shù)拇罱映叽?。c焊盤剩余尺寸——搭接后的剩余尺寸必須保證焊點(diǎn)能夠形成彎月面。d焊盤寬度——應(yīng)與元件端頭或引腳的寬度基本一致。

BSA——焊盤寬度

AB——焊盤的長(zhǎng)度

G——焊盤間距

GS——焊盤剩余尺寸矩形片式元件焊盤結(jié)構(gòu)示意圖

標(biāo)準(zhǔn)尺寸元器件的焊盤圖形可以直接從CAD軟件的元件庫(kù)中調(diào)用，但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)還必須根據(jù)具體產(chǎn)品的組裝密度、不同的工藝、不同的設(shè)備以及特殊元器件的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

下面介紹幾種常用元器件的焊盤設(shè)計(jì)：(1)矩形片式元器件焊盤設(shè)計(jì)

(a)0805、1206矩形片式元器件焊盤尺寸設(shè)計(jì)原則

(b)1206、0805、0603、0402、0201焊盤設(shè)計(jì)

(c)鉭電容焊盤設(shè)計(jì)(2)晶體管（SOT）焊盤設(shè)計(jì)(3)翼形小外形IC和電阻網(wǎng)絡(luò)（SOP）和四邊扁平封裝器件（QFP）(4)J形引腳小外形集成電路（SOJ）和塑封有引腳芯片載體（PLCC）的焊盤設(shè)計(jì)(5)BGA焊盤設(shè)(1)矩形片式元器件焊盤設(shè)計(jì)(a)0805、1206矩形片式元器件焊盤尺寸設(shè)計(jì)原則

LWHB

TAG

焊盤寬度：A=Wmax-K

電阻器焊盤的長(zhǎng)度：B=Hmax+Tmax+K

電容器焊盤的長(zhǎng)度：B=Hmax+Tmax-K

焊盤間距：G=Lmax-2Tmax-K

式中：L—元件長(zhǎng)度,mm；

W—元件寬度,mm；

T—元件焊端寬度,mm；

H—元件高度(對(duì)塑封鉭電容器是指焊端高度),mm；

K—常數(shù)，一般取0.25mm。

01005焊盤設(shè)計(jì)

0201焊盤設(shè)計(jì)最新推出01005（0402）

01005C已經(jīng)有樣品,01005R正在試制(2)晶體管（SOT）焊盤設(shè)計(jì)

a單個(gè)引腳焊盤長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要求W=引腳寬度WL2

對(duì)于小外形晶體管，應(yīng)在保持焊盤間中心距等于引線間中心距的基礎(chǔ)上，再將每個(gè)焊盤四周的尺寸分別向外延伸至少0.35mm。

2.72.60.70.72.00.80.82.93.04.40.81.11.23.8SOT23SOT143SOT89

小外形SOT晶體管焊盤示意圖(3)翼形小外形IC和電阻網(wǎng)絡(luò)（SOP）和四邊扁平封裝器件（QFP）

一般情況下：焊盤寬度W2等于引腳寬度W，焊盤長(zhǎng)度取2.0mm±0.5mm。

Gb1Lb2L2

b1Lb2

WW2L2

W2

設(shè)計(jì)原則：

FL2a)焊盤中心距等于引腳中心距；

b)單個(gè)引腳焊盤寬度設(shè)計(jì)的一般原則器件引腳間距≤1.0mm時(shí)：W2≥W，器件引腳間距≥1.27mm時(shí)：W2≤1.2W，L2=L+b1+b2，b1=b2=0.3mm～0.5mm；

c)相對(duì)兩排焊盤的距離（焊盤圖形內(nèi)廓）按下式計(jì)算（單位mm）：

G=F-K

式中：G—兩焊盤之間距離，

F—元器件殼體封裝尺寸，

K—系數(shù)，一般取0.25mm，

d)一般SOP的殼體有寬體和窄體兩種，G值分別為7.6mm、3.6mm。(4)J形引腳小外形集成電路（SOJ）和塑封有引腳芯片載體（PLCC）的焊盤設(shè)計(jì)SOJ與PLCC的引腳均為J形，典型引腳中心距為1.27mm。a)單個(gè)引腳焊盤設(shè)計(jì)（0.50mm～0.80mm）×（1.85mm～2.15mm）；b)引腳中心應(yīng)在焊盤圖形內(nèi)側(cè)1/3至焊盤中心之間；c)SOJ相對(duì)兩排焊盤之間的距離（焊盤圖形內(nèi)廓）A值一般為4.9mm；d)PLCC相對(duì)兩排焊盤外廓之間的距離：

J=C+K（單位mm）式中：J—焊盤圖形外廓距離；

C—PLCC最大封裝尺寸；

K—系數(shù)，一般取0.75。

CAAJ

引腳在焊盤中央引腳在焊盤內(nèi)側(cè)1/3處J=C+K（K=0.75mm）

(1)再流焊工藝的元器件排布方向

為了減少由于元器件兩側(cè)焊端不能同步受熱而產(chǎn)生豎碑、移位、焊端脫離焊盤等焊接缺陷，要求PCB上兩個(gè)端頭的片式元件的長(zhǎng)軸應(yīng)垂直于再流焊爐的傳送帶方向；SMD器件長(zhǎng)軸應(yīng)平行于傳送帶方向。

再流焊爐傳送帶方向?qū)τ诖蟪叽绲腜CB，為了使PCB兩側(cè)溫度盡量保持一致，PCB長(zhǎng)邊應(yīng)平行于再流焊爐的傳送帶方向，因此當(dāng)PCB尺寸大于200mm時(shí)要求：

a兩個(gè)端頭Chip元件的長(zhǎng)軸與PCB的長(zhǎng)邊相垂直;bSMD器件的長(zhǎng)軸與PCB的長(zhǎng)邊平行；

c雙面組裝的PCB兩個(gè)面上的元器件取向一致。11.再流焊與波峰焊貼片元件的排列方向設(shè)計(jì)(2)波峰焊工藝的元器件排布方向

波峰焊料流動(dòng)方向

PCB運(yùn)行方向

aChip元件的長(zhǎng)軸應(yīng)垂直于波峰焊機(jī)的傳送帶方向；SMD器件長(zhǎng)軸應(yīng)平行于波峰焊機(jī)的傳送帶方向。

b為了避免陰影效應(yīng)，同尺寸元件的端頭在平行于焊料波方向排成一直線；不同尺寸的大小元器件應(yīng)交錯(cuò)放置；小尺寸的元件要排布在大元件的前方；防止元件體遮擋焊接端頭和引腳。當(dāng)不能按以上要求排布時(shí)，元件之間應(yīng)留有3~5mm間距。(3)元器件的特征方向應(yīng)一致如：電解電容器極性、二極管的正極、三極管的單引腳端、集成電路的第一腳等。采用波峰焊工藝時(shí)PCB設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)b)為了減小陰影效應(yīng)提高焊接質(zhì)量，波峰焊的焊盤圖形設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)矩形元器件、SOT、SOP元器件的焊盤長(zhǎng)度作如下處理：a)高密度布線時(shí)應(yīng)采用橢圓焊盤圖形，以減少連焊?！由煸w外的焊盤長(zhǎng)度，作延長(zhǎng)處理,；——對(duì)SOP最外側(cè)的兩對(duì)焊盤加寬，以吸附多余的焊錫（俗稱竊錫焊盤）；——小于3.2mm×1.6mm的矩形元件，在焊盤兩側(cè)可作45°倒角處理。

減小陰影效應(yīng)的措施

延伸元件體外的焊盤長(zhǎng)度45°倒角處理竊錫焊盤

c)波峰焊時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)通孔設(shè)置在焊盤的尾部或靠近焊盤。導(dǎo)通孔的位置應(yīng)不被元件覆蓋，便于氣體排出。當(dāng)導(dǎo)通孔設(shè)置在焊盤上時(shí)，一般孔與元件端頭相距0.254mm。d)元器件的布排方向與順序：*元器件布局和排布方向應(yīng)遵循較小的元件在前和盡量避免互相遮擋的原則；*波峰焊接面上的大小元器件應(yīng)交錯(cuò)放置，不應(yīng)排成一直線；*波峰焊接面上不能安放QFP、PLCC等四邊有引腳的器。*由于波峰焊接前已經(jīng)將片式元器件用貼片膠粘接在PCB