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标题: SMT印制板设计要点 -转贴 [打印本页]

作者: jsea    时间: 2004-6-20 20:55     标题: SMT印制板设计要点 -转贴

SMT印制板设计要点
一, 引言

  SMT表面贴装技术和THT通孔插装技术的印制板设计规范大不相同。SMT印制板设计规范和它所采用的具体工艺密切相关。确定SMT印制板的外形、焊盘图形以及走线等应考虑其组装的类型、贴装方式、贴片精度和焊接工艺等,要进行多次试验并取得一定经验后才能制定出合理的设计方案。

二, SMT印制板的设计

1, PCB的外形及定位

1. 1PCB外形必须经过数控铣削加工,四周垂直平行精度不低于±0.02mm.

  1. 2对于外形尺寸小于50mm*50mm的PCB,宜采用拼板形式,具体拼成多大尺寸合适,需根据SMT设备性能及具体要求而定。

  1. 3面贴装印制板漏印过程中需要定位,必须设备定位孔,以英国产DEK丝印机为例,该机器配有一对Φ3mm的定位销,相应的在PCB上相对两边或对角线上应设置两个Φ3+0.1mm的定位孔,依靠这两个定位孔并在印制板底部均匀安置数个底部带磁铁的顶针,即可充分保证印制板定位的牢固、平整。

  1. 4表面贴装印制板的四周应设计宽度一般为5+0.1mm的工艺夹持边,在工艺夹持边内不应有任何焊盘图形和器件(见图1)。如若确实因面板尺寸受限制,不能满足以上要求,或采用的是拼板组装方式时,可采取四周加边框的PCB制作方法,留出工艺夹持边,待焊接完成后,手工掰开去除边框(见图2)。


2,印制板的布线

2.1走线方式

  尽量走短线,特别是对小信号电路来讲,线越短电阻越小,干扰越小,同时藕合线长度尽量减短。

2.2走线形状

  同一层上的信号线改变方向时应该走斜线,且曲率半径大些的好;应避免直角拐角。

2.3走线宽度和中心距

  印制板线条的宽度要求尽量一致,这样有利于阻抗匹配。从印制板制作工艺来讲,宽度可以做到0.3mm、0.2mm甚至0.1mm,中心距也可以做到0.3mm、0.2mm、0.1mm,但是,随着线条变细,间距变小,在生产过程中质量将更加难以控制,废品率将上升。综合考虑,选用0.3mm线宽和0.3mm线间距的布线原则是比较适宜的,这样既能有效控制质量,以能满足用户要求。

2.4电源线、地线的设计

  对于电源线和地线而言,走线面积越大越好,以利于减少干扰,对于高频信号线最好是用地线屏蔽。

2.5多层板走线方向

  多层板走线要按电源层、地线层和信号层分开,减少电源、地、信号之间的干扰。多层板走线要求相邻两层印制板的线条应尽量相互垂直,或走斜线、曲线;不能平行走线,以利于减少基板层间藕合和干扰。大面积的电源层和大面积的地线层要相邻,实际上在电源和地之间形成了一个电容,能够起到滤波作用。

2. 焊盘设计控制

  因目前表面贴装元器件还没有统一标准,不同的国家,不同的厂商所生产的元器件外形封装都有差异,所以在选择焊盘尺寸时,应与自己所选用的元器件的封装外形、引脚等与焊接相关的尺寸进行比较。

3.1焊盘长度

  焊盘长度在焊点可靠性中所起的作用比焊盘宽度更为重要,焊点可靠性主要取决于长度而不是宽度。如图3所示。

图3

  其中al、a2尺寸的选择,要有利于焊料迷人融时能形成良好的弯月形轮廓,还要避免焊料产生桥连现象,以及兼顾元器件的贴片偏差(偏差在允许范围内),以利于增加焊点的附着力,提高焊接可靠性。一般a1取0.5mm、a2取0.5mm-1.5mm之间。

3.2焊盘宽度

  对于0805以上的阻容元器件,或腿脚间距在1.27mm以上的SO、SOJ等IC芯片而言,焊盘宽度一般是在元器件腿脚宽度的基础上加一个数值,数值的范围在0.1mm-0.25mm之间。而对于0.65mm包括0.65mm腿脚间距以下的IC芯片,焊盘宽度应等到于引脚的宽度。

  对于细间距的QFP,有的时候焊盘宽度相对引腿来说还要适当减少,(如,在两焊盘之间有引线穿过时)。

3.3过孔的处理

  焊盘内不允许有过孔,以避免因焊料流失所引起的焊接不良,如过孔确需与焊盘相连,应尽可能用细线条加以互连,且过孔与焊盘边缘之间的距离大于1mm.

3.4字符、图形的要求。

  字符、图形等标志符号不得印在焊盘上,以避免引起焊接不良。

3.5焊盘间线条的要求

  应尽可能避免在细间距元器件焊盘之间穿越连线,确需在焊盘之间穿越连线的,应用阻焊膜对其加以可靠的遮蔽。

3.6焊盘对称性的要求

  对于同一个元器件,凡是对称使用的焊盘,如QFP、SOIC等等,设计时应严格保证其全面的对称:即焊盘图形的形状、尺寸完全一致,以保证焊料熔融时,作用于元器件上所有焊点的表面张力保持平衡,以利于形成理想的优质焊点,保证不产生位移。

3. PC基准标专(MarK)设计要求

  4. 1在PCB上必须设置有基准标志,作为贴片机进行贴片操作时的参考基准点。一般是在PCB对角线上设置两至三个Θ1.5mm的裸铜实心圆基准标志(具体尺寸、形状根据不同型号贴片机要求而定)。

  4.2对于多引脚的元器件,尤其是腿间距在0.65mm以下的细间距贴装IC,应在其焊盘图形附近增设基准标志,一般以在焊盘图形对角线上设置两个对称的裸铜实心圆标志,作为贴片机光学定位和校准用。

三, 结束语

  作为PCB设计技术人员除了要熟悉电路设计方面的有关理论知识外,还必须了解SMT生产工艺流程,熟知经常用到的各个公司的元器件外形封装。由于PCB设计不良所引起的不良后果比比皆是,许多焊盘后缺陷也与设计不良有直接关系。总之,按照生产全过程控制的观念来看,SMT印制板设计是SMT生产过程中关键的、重要的第一环节。

(帖图不太方便,所以省略)




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