SMT工藝要求-PCB元器件焊盤設計

SMT工藝要求PCB元器件焊盤設計篇整理：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)流程印刷機貼片機再流焊焊接爐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,模板和錫漿印刷機構(gòu)成；1.2.2.錫漿(焊接物料)是通過錫漿印刷機經(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.元件貼裝機分為高速貼裝機和泛用貼裝機；高(中)速貼裝機:主要用于貼裝晶片元件和一些小的元器件．泛用貼裝機: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)

過已設定好焊接參數(shù)的再流焊設備來實現(xiàn)對電子元器件的焊接；1.4.3.再流焊設備主要有紅外線式加熱和熱風式加熱方式.再流焊焊接爐7精選2021版課件PCB元器件烤盤設計要求8精選2021版課件2.0.PCB設計要求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設計時可在機器貼裝的最大范圍內(nèi)考慮拼板設計，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，較小元件應排列在線板過波峰/回流時流向的前面；當元件交錯排列時，它們之間的應留出一定的間隔；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舫霾簧儆?mm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

右圖光學定位基準符號設計成Ф1mm（40mil）的圓形圖形，一般為PCB上覆銅箔腐蝕圖形。上面是標準MARK設計圖；

考慮到材料顏色與環(huán)境的反差，留出比光學定位基準符號大1mm（40mil）的無阻焊區(qū)，也不允許有任何字符，見上圖。同一板上的光學定位基準符號其內(nèi)層背景要相同，即三個基準符號下有無銅箔應一致。周圍10mm無布線的孤立光學定位符號應設計一個內(nèi)徑為3mm環(huán)寬1mm的保護圈。特別注意，光學定位基準符號必須賦予坐標值（當作元件設計），不允許在PCB設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：

光學定位基準符號主要包括拼板、整板和局部三種，即拼板光學定位識別符號，局部光學定位識別符號，整板光學定位識別符號

要布設光學定位基準符號的場合及要求:a）在有貼片元器件的PCB面上，必須在板的四角部位選設3個整板光學定位基準符以對PCB整板定位。對于拼版，要有3個拼版光學定位識別符號，每塊小板上對角處至少有兩個整板光學定位識別符號。特殊情況下，拼版中小板的兩個整板光學定位識別符號可不加，但3個拼版光學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，應在通過該元件中心點對角線附近的對角設置局部光學定位基準符號，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，在其對角位置設計兩個局部光學定位基準符號。

c）如果是雙面都有貼裝元器件，則每一面都應該有光學定位基準符號。d)光學定位基準符號的位置光學定位基準符號的中心應離邊5mm以上;16精選2021版課件2.5.各種規(guī)格元件的PAD導通孔及導線的處置1，導通孔及導線的處置

為避免焊錫的流走，導通孔應距表面安裝焊盤0.65以上。在片狀元件下面不應設置導通孔。17精選2021版課件2、導通孔及導線的處置

為防止大面積銅導體的熱效應而影響焊接質(zhì)量，表面安裝焊盤與導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.絲印字符的設計

1、一般情況需要在絲印層標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，應按照實際安裝位置標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器件最好用阿拉伯數(shù)字和英文字母以矩陣的方式標出第一腳的位置；

5、對連接器類元件，要標出安裝方向、1號腳的位置。

6、以上所有標記應在元件安裝框外，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，焊盤設計是否科學合理，至關重要。

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），設計時應嚴格保持其全面的對稱性，即焊盤圖形的形狀與尺寸應完全一致。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設計設計思路：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以上設計符合IPC要求,24精選2021版課件2.8.20603元件PAD設計設計思路：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以上設計符合IPC要求,25精選2021版課件2.8.30805元件PAD設計設計思路：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以上設計符合IPC要求；26精選2021版課件2.8.40402排阻PAD設計0402排阻規(guī)格書0402排阻合理設計27精選2021版課件2.8.50603排阻PAD設計0603排阻規(guī)格書0603排阻合理設計28精選2021版課件2.8.6ICPAD設計2.8.6.1SOP及QFP設計原則：

1、焊盤中心距等于引腳中心距；

2、單個引腳焊盤設計的一般原則

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，而且焊點的強度也是靠這兩個部位來保證的，尤其是腳跟部位。在一些設計不良的案例中，或者是b2太短，或者b1太短，導致的結(jié)果就是無法形成合格的焊點。

30精選2021版課件2.8.6.2QFPICPAD設計根據(jù)常規(guī)QFP找到相應焊盤設計要求。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標準要求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?？紤]物料機器貼裝誤差±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