SMT工藝對PCB設計要求

SMT工藝對PCB設計的要求

廣東科學技術(shù)職業(yè)學院

學習情境8PCB焊盤結(jié)構(gòu)設計要滿足再流焊工藝特點“再流動”與自定位效應

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位置上，焊接時不會產(chǎn)生位置移動。而再流焊工藝焊接時的情況就大不相同了，元器件貼裝后只是被焊膏臨時固定在印制板的相應位置上，當焊膏達到熔融溫度時，焊料還要“再流動”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。

如果焊盤設計正確（焊盤位置尺寸對稱，焊盤間距恰當），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焊盤同時被熔融焊料潤濕時，就會產(chǎn)生自定位或稱為自校正效應（selfalignment）——當元器件貼放位置有少量偏離時，在表面張力的作用下，能自動被拉回到近似目標位置。但是如果PCB焊盤設計不正確，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)設置不恰當?shù)仍?，即使貼裝位置十分準確，再流焊時由于表面張力不平衡，焊接后也會出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋、橋接、潤濕不良、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”及“自定位效應”的特點，使再流焊工藝對貼裝精度要求比較寬松，比較容易實現(xiàn)高度自動化與高速度。同時也正因為“再流動”及“自定位效應”的特點，再流焊工藝對焊盤設計、元器件標準化有更嚴格的要求。Chip元件焊盤設計應掌握以下關鍵要素：a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。b焊盤間距——確保元件端頭或引腳與焊盤恰當?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能夠形成彎月面。d焊盤寬度——應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

標準尺寸元器件的焊盤圖形可以直接從CAD軟件的元件庫中調(diào)用，但實際設計時還必須根據(jù)具體產(chǎn)品的組裝密度、不同的工藝、不同的設備以及特殊元器件的要求進行設計。

下面介紹幾種常用元器件的焊盤設計：(1)矩形片式元器件焊盤設計

(a)0805、1206矩形片式元器件焊盤尺寸設計原則

(b)1206、0805、0603、0402、0201焊盤設計

(c)鉭電容焊盤設計(2)晶體管（SOT）焊盤設計(3)翼形小外形IC和電阻網(wǎng)絡（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）的焊盤設計(5)BGA焊盤設(1)矩形片式元器件焊盤設計(a)0805、1206矩形片式元器件焊盤尺寸設計原則

LWHB

TAG

焊盤寬度：A=Wmax-K

電阻器焊盤的長度：B=Hmax+Tmax+K

電容器焊盤的長度：B=Hmax+Tmax-K

焊盤間距：G=Lmax-2Tmax-K

式中：L—元件長度,mm；

W—元件寬度,mm；

T—元件焊端寬度,mm；

H—元件高度(對塑封鉭電容器是指焊端高度),mm；

K—常數(shù)，一般取0.25mm。

01005焊盤設計

0201焊盤設計最新推出01005（0402）

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

a單個引腳焊盤長度設計要求W=引腳寬度WL2

對于小外形晶體管，應在保持焊盤間中心距等于引線間中心距的基礎上，再將每個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（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，焊盤長度取2.0mm±0.5mm。

Gb1Lb2L2

b1Lb2

WW2L2

W2

設計原則：

FL2a)焊盤中心距等于引腳中心距；

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

c)相對兩排焊盤的距離（焊盤圖形內(nèi)廓）按下式計算（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）的焊盤設計SOJ與PLCC的引腳均為J形，典型引腳中心距為1.27mm。a)單個引腳焊盤設計（0.50mm～0.80mm）×（1.85mm～2.15mm）；b)引腳中心應在焊盤圖形內(nèi)側(cè)1/3至焊盤中心之間；c)SOJ相對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上兩個端頭的片式元件的長軸應垂直于再流焊爐的傳送帶方向；SMD器件長軸應平行于傳送帶方向。

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長邊應平行于再流焊爐的傳送帶方向，因此當PCB尺寸大于200mm時要求：

a兩個端頭Chip元件的長軸與PCB的長邊相垂直;bSMD器件的長軸與PCB的長邊平行；

c雙面組裝的PCB兩個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計(2)波峰焊工藝的元器件排布方向

波峰焊料流動方向

PCB運行方向

aChip元件的長軸應垂直于波峰焊機的傳送帶方向；SMD器件長軸應平行于波峰焊機的傳送帶方向。

b為了避免陰影效應，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交錯放置；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。當不能按以上要求排布時，元件之間應留有3~5mm間距。(3)元器件的特征方向應一致如：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PCB設計的幾個要點b)為了減小陰影效應提高焊接質(zhì)量，波峰焊的焊盤圖形設計時要對矩形元器件、SOT、SOP元器件的焊盤長度作如下處理：a)高密度布線時應采用橢圓焊盤圖形，以減少連焊?！由煸w外的焊盤長度，作延長處理,；——對SOP最外側(cè)的兩對焊盤加寬，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。

減小陰影效應的措施

延伸元件體外的焊盤長度45°倒角處理竊錫焊盤

c)波峰焊時，應將導通孔設置在焊盤的尾部或靠近焊盤。導通孔的位置應不被元件覆蓋，便于氣體排出。當導通孔設置在焊盤上時，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交錯放置，不應排成一直線；*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