


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
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文檔簡介
SMT工藝要求PCB元器件焊盤設(shè)計篇整理:李瀚林審核:郭鵬飛深圳市華萊視電子有限公司1精選2021版課件1SMT車間貼片工藝的介紹主要內(nèi)容適合SMT生產(chǎn)的PCB設(shè)計要求22精選2021版課件SMT車間貼片工藝的介紹3精選2021版課件1.0SMT車間貼片工藝的介紹1.1.生產(chǎn)流程印刷機(jī)貼片機(jī)再流焊焊接爐4精選2021版課件1.2.錫漿印刷工序1.2.1.此工位主要是由錫漿,模板和錫漿印刷機(jī)構(gòu)成;1.2.2.錫漿(焊接物料)是通過錫漿印刷機(jī)經(jīng)過專用的印漿模板印刷到電路印制板上指定位置,再通過元器件的貼片及再流焊來實現(xiàn)對電子元器件的焊接;錫漿印刷機(jī)5精選2021版課件1.3.1.此工位主要是由電子表面貼裝元器件(SMD),供料器和貼裝機(jī)構(gòu)成;1.3.2.電子表面貼裝元器件(SMD)是通過元件供料器,編制的專用貼裝軟件程序由貼裝機(jī)貼裝到電路印制板上指定位置,再通過再流焊來實現(xiàn)對電子元器件的焊接;1.3.3.元件貼裝機(jī)分為高速貼裝機(jī)和泛用貼裝機(jī);高(中)速貼裝機(jī):主要用于貼裝晶片元件和一些小的元器件.泛用貼裝機(jī):主要用于貼裝IC,異型的和一些較大的元器件.1.3.元器件貼裝工序元件貼裝機(jī)6精選2021版課件1.4.再流焊焊接工位1.4.1.此工位主要是由再流焊焊接設(shè)備構(gòu)成;1.4.2.電子表面貼裝元器件(SMD)的焊接是將貼裝好元件的PCB經(jīng)
過已設(shè)定好焊接參數(shù)的再流焊設(shè)備來實現(xiàn)對電子元器件的焊接;1.4.3.再流焊設(shè)備主要有紅外線式加熱和熱風(fēng)式加熱方式.再流焊焊接爐7精選2021版課件PCB元器件烤盤設(shè)計要求8精選2021版課件2.0.PCB設(shè)計要求2.1.PCB外形尺寸的要求
2.1.1.PCB外形尺寸的要求:
PCB最大范圍:<330*250mmPCB最大范圍:>50*50mm在PCB設(shè)計時可在機(jī)器貼裝的最大范圍內(nèi)考慮拼板設(shè)計,這樣可以提高生產(chǎn)效率9精選2021版課件2.1.2.PCB大小及變形量:
A.PCB寬度(含板邊):50~250mm;
B.PCB長度(含板邊):50~330mm;
C.板邊寬度:>5mm;
D.拼板間距:<8mm;
E.PAD與板緣距離:>5mm;
F.向上彎曲程度:<1.2mm;
G.向下彎曲程度:<0.5mm;
H.PCB扭曲度:最大變形高度÷對角長度<0.25F<1.2mmG<0.5mmB=50~330mmA=50~250mmC>5mmD<8mmE>5mmE>5mm10精選2021版課件2.2.PCB進(jìn)板方向的確定
從減少焊接時PCB的變形,對不作拼版的PCB,一般將其長邊方向作為傳送方向;對于拼版也應(yīng)將長邊方向作為傳送方向。對于短邊與長邊之比大于80%的PCB,可以用短邊傳送。如下圖:
寬邊長邊進(jìn)板方向11精選2021版課件元器件的布局:
在SMT中,元器件在SMB上的排向應(yīng)使同類元器件盡可能按相同的方向排列。在采用波峰焊接時,應(yīng)盡力保證使片狀元件的兩端焊點同時接觸焊料波峰。正確不正確波峰焊時PCB運行方向后面電極焊接可能不良12精選2021版課件>2.5mm可能被遮蔽元器件的布局
對尺寸相差較大的片狀元件相鄰排列,且間隔很小時,較小元件應(yīng)排列在線板過波峰/回流時流向的前面;當(dāng)元件交錯排列時,它們之間的應(yīng)留出一定的間隔;對拼板PCB元件靠近切割槽側(cè)的元件在分離時易損傷。13精選2021版課件2.3.PCB工藝邊的要求
如上圖:紅色區(qū)域為3.5mm寬的工藝邊,在此區(qū)域內(nèi)不得放置元件PAD和PCBMARK,而在綠色區(qū)域可任意放置作為PCB的傳送邊的兩邊應(yīng)分別留出≥3.5mm(138mil)的寬度,傳送邊正反面在離邊3.5mm(138mil)的范圍內(nèi)不能有任何元器件或焊點;能否布線視PCB的安裝方式而定,導(dǎo)槽安裝的PCB一般經(jīng)常插拔不要布線,其他方式安裝的PCB可以布線。對雙面回流,B面?zhèn)魉瓦叺膬蛇厬?yīng)留出不少于5mm寬的傳送邊。對于短插波峰焊,因考慮到短插波峰爐的特點,除滿足一般傳送工藝邊寬度要求外,離板邊10mm內(nèi)器件高度限制在40mm(含板的厚度)以內(nèi)。14精選2021版課件2.4.PCB上MARK的要求
右圖光學(xué)定位基準(zhǔn)符號設(shè)計成Ф1mm(40mil)的圓形圖形,一般為PCB上覆銅箔腐蝕圖形。上面是標(biāo)準(zhǔn)MARK設(shè)計圖;
考慮到材料顏色與環(huán)境的反差,留出比光學(xué)定位基準(zhǔn)符號大1mm(40mil)的無阻焊區(qū),也不允許有任何字符,見上圖。同一板上的光學(xué)定位基準(zhǔn)符號其內(nèi)層背景要相同,即三個基準(zhǔn)符號下有無銅箔應(yīng)一致。周圍10mm無布線的孤立光學(xué)定位符號應(yīng)設(shè)計一個內(nèi)徑為3mm環(huán)寬1mm的保護(hù)圈。特別注意,光學(xué)定位基準(zhǔn)符號必須賦予坐標(biāo)值(當(dāng)作元件設(shè)計),不允許在PCB設(shè)計完后以一個符號的形式加上去15精選2021版課件
MARK的分類及放置位置:
光學(xué)定位基準(zhǔn)符號主要包括拼板、整板和局部三種,即拼板光學(xué)定位識別符號,局部光學(xué)定位識別符號,整板光學(xué)定位識別符號
要布設(shè)光學(xué)定位基準(zhǔn)符號的場合及要求:a)在有貼片元器件的PCB面上,必須在板的四角部位選設(shè)3個整板光學(xué)定位基準(zhǔn)符以對PCB整板定位。對于拼版,要有3個拼版光學(xué)定位識別符號,每塊小板上對角處至少有兩個整板光學(xué)定位識別符號。特殊情況下,拼版中小板的兩個整板光學(xué)定位識別符號可不加,但3個拼版光學(xué)定位識別符號必須保留。
b)引線中心距<0.5mm(20mil)的QFP以及中心距≤0.8mm(31mil)的BGA等器件,應(yīng)在通過該元件中心點對角線附近的對角設(shè)置局部光學(xué)定位基準(zhǔn)符號,以便對其精確定位。如果上述幾個器件比較靠近(<100mm),可以把它們看作一個整體,在其對角位置設(shè)計兩個局部光學(xué)定位基準(zhǔn)符號。
c)如果是雙面都有貼裝元器件,則每一面都應(yīng)該有光學(xué)定位基準(zhǔn)符號。d)光學(xué)定位基準(zhǔn)符號的位置光學(xué)定位基準(zhǔn)符號的中心應(yīng)離邊5mm以上;16精選2021版課件2.5.各種規(guī)格元件的PAD導(dǎo)通孔及導(dǎo)線的處置1,導(dǎo)通孔及導(dǎo)線的處置
為避免焊錫的流走,導(dǎo)通孔應(yīng)距表面安裝焊盤0.65以上。在片狀元件下面不應(yīng)設(shè)置導(dǎo)通孔。17精選2021版課件2、導(dǎo)通孔及導(dǎo)線的處置
為防止大面積銅導(dǎo)體的熱效應(yīng)而影響焊接質(zhì)量,表面安裝焊盤與導(dǎo)線的連接部寬度不宜大于0.3mm不好較好18精選2021版課件2.6.一般組裝密度的焊盤間距19精選2021版課件20精選2021版課件
2.7.絲印字符的設(shè)計
1、一般情況需要在絲印層標(biāo)出元器件的絲印圖形,絲印圖形包括絲印符號、元器件位號、極性和IC的第一腳標(biāo)志,高密度窄間距時可采用簡化符號,特殊情況可省去元器件的位號;
2、有極性的元器件,應(yīng)按照實際安裝位置標(biāo)出極性以及安裝方向;
3、對兩邊或四周引出腳的集成電路,要用符號(如:小方塊、小圓圈、小圓點)標(biāo)出第1號管腳的位置,符號大小要和實物成比例;
4、BGA器件最好用阿拉伯?dāng)?shù)字和英文字母以矩陣的方式標(biāo)出第一腳的位置;
5、對連接器類元件,要標(biāo)出安裝方向、1號腳的位置。
6、以上所有標(biāo)記應(yīng)在元件安裝框外,以免焊接后遮蓋,不便于檢查。
7、絲印字符應(yīng)清晰,大小一致,方向盡量整齊,便于查找;
8、字符中的線、符號等不得壓住焊盤,以免造成焊接不良。
21精選2021版課件
PCB的元器件焊盤設(shè)計是一個重點,最終產(chǎn)品的質(zhì)量都在于焊點的質(zhì)量。因此,焊盤設(shè)計是否科學(xué)合理,至關(guān)重要。
對于同一個元件,凡是對稱使用的焊盤(如片狀電阻、電容、SOIC、QFP等),設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格保持其全面的對稱性,即焊盤圖形的形狀與尺寸應(yīng)完全一致。以保證焊料熔融時,作用于元器件上所有焊點的表面張力(也稱為潤濕力)能保持平衡(即其合力為零),以利于形成理想的焊點。
對稱性:兩端焊盤必須對稱,才能保證熔融焊錫表面張力平衡;對于小尺寸的元件0603、0402、0201等,兩端融焊錫表面張力的不平衡,很容易引起元件形成“立碑”的缺陷。
2.8.各種規(guī)格元件的PAD設(shè)計22精選2021版課件上圖是IPC對矩形元件焊盤尺寸的定義,可供參考,焊盤的長寬計算公式只適合于0805,1206元器件23精選2021版課件2.8.10402元件PAD設(shè)計設(shè)計思路:根據(jù)規(guī)格書0402尺寸電極尺寸Me=0.25(-0.1/+0.5)=0.15~0.3mm為了保證電極一定落在焊盤上取最大尺寸0.25mm因我們供應(yīng)商提供L=1.0±0.05=0.95~1.05mm,內(nèi)距范圍計算:G=
Lmax-2*T-K=1.05-2*0.25-0.25=0.3mm則焊盤內(nèi)距尺寸應(yīng)取G=0.3mm焊盤外形尺寸根據(jù)IPCpatterndimensions
要求:取X=Y=0.6mm;Z=2Y+G=1.5mm;C=Y+G=0.9mm以上設(shè)計符合IPC要求,24精選2021版課件2.8.20603元件PAD設(shè)計設(shè)計思路:根據(jù)規(guī)格書0603尺寸電極尺寸Me=0.4±0.05=0.35~0.45mm為了保證電極一定落在焊盤上取最大尺寸0.45mm因我們供應(yīng)商提供L=1.6(+0.15/-0.1)=1.5~1.75mm,內(nèi)距范圍計算:G=
Lmax-2*T-K=1.6-2*0.4-0.25=0.5mm則焊盤內(nèi)距尺寸應(yīng)取G=0.5mm焊盤外形尺寸根據(jù)IPCpatterndimensions要求:取X=0.8Y=0.9;Z=2Y+G=2.4;C=Y+G=1.4mm以上設(shè)計符合IPC要求,25精選2021版課件2.8.30805元件PAD設(shè)計設(shè)計思路:根據(jù)規(guī)格書0805尺寸電極尺寸Me=0.5±0.2=0.3~0.7mm為了保證電極一定落在焊盤上取最大尺寸0.6mm因我們供應(yīng)商提供L=2.0±0.15=1.85~2.15mm,電極落在焊盤長度尺寸:G=
Lmax-2*T-K=2.05-2*0.6-0.25=0.6mm,則焊盤內(nèi)距尺寸應(yīng)取G=0.6mm焊盤外形尺寸根據(jù)IPCpatterndimensions要求:取X=1.3Y=1.1;Z=2Y+G=2.7;C=Y+G=1.6mm以上設(shè)計符合IPC要求;26精選2021版課件2.8.40402排阻PAD設(shè)計0402排阻規(guī)格書0402排阻合理設(shè)計27精選2021版課件2.8.50603排阻PAD設(shè)計0603排阻規(guī)格書0603排阻合理設(shè)計28精選2021版課件2.8.6ICPAD設(shè)計2.8.6.1SOP及QFP設(shè)計原則:
1、焊盤中心距等于引腳中心距;
2、單個引腳焊盤設(shè)計的一般原則
Y=T+b1+b2=1.3~2mm
(b1=0.3~1.0mmb2=0.3~0.7mm)X=1~1.2W
3、相對兩排焊盤內(nèi)側(cè)距離按下式計算(單位mm)
G=F-K
式中:G—兩排焊盤之間距離,
29精選2021版課件F—元器件殼體封裝尺寸,
K—系數(shù),一般取0.25mm,
SOP包括QFP的焊盤設(shè)計中,需要注意的就是上面第2條中的b1和b2兩個參數(shù)。良好的焊點可以看下面的圖,在這個圖里,前面稱為的焊點的腳趾,后面稱為焊點的腳跟,一個合格的焊點,必須包含這兩部分,缺一不可,而且焊點的強(qiáng)度也是靠這兩個部位來保證的,尤其是腳跟部位。在一些設(shè)計不良的案例中,或者是b2太短,或者b1太短,導(dǎo)致的結(jié)果就是無法形成合格的焊點。
30精選2021版課件2.8.6.2QFPICPAD設(shè)計根據(jù)常規(guī)QFP找到相應(yīng)焊盤設(shè)計要求。計算方法:根據(jù)規(guī)格書尺寸L=0.45~0.75mm;故取0.6mm依據(jù)IPC焊接要求JT=0.29~0.5mm,故取0.4mm;JH=0.29~0.65故取0.3mm;計算IC引腳焊盤長度:按照IPC標(biāo)準(zhǔn)要求Y=JT+JH+L=1.15~1.45mm
故取IC引腳焊盤長度Y=1.3mm。根據(jù)規(guī)格書QFP引腳寬度尺寸b=0.13~0.23mm,中間值b=0.16mm。考慮物料機(jī)器貼裝誤差±0.1mm所以取IC引腳焊盤寬度尺寸:X=0.18mm根據(jù)規(guī)格書尺寸E=D=16mm,所以焊盤設(shè)計中Z=16+2*JT=16.8mmG=Z-2*(JT+JH+L)=14.2mm;C=Z-Y=15.5mm;E=0.4mm;D=32X-X+31(E-X)=31E=12.4mm
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