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SMT 焊盘设计中的关键技术

作者:欧朗电子   发布日期:2022-03-16 09:21:08   阅读量:

摘要:表面贴装技术(SMT)焊盘的设计原理、工艺及存在的实质性问题容易引起误差,总结了SMT印刷电路板常见的影响焊盘设计质量的误差,指出了一些需要特别注意的问题,为相关设计人员提供参考。

SMT 代表表面贴装技术,这是第四代电子贴装技术。它在二十世纪八十年代才进入中国的工业市场,给市场带来了一定程度上的进步与活力。因为这项技术的制作成本较低,占据的空间小,再加上它的可靠性比较高,所以电子工业中它的应用越来越广泛,也越来越普遍了。但每一件事都有利有弊,即便这是项新技术,也是如此。所以本文分析了有关该技术的一些问题,希望对今后的研究有所帮助。

一、概述

贴片图形设计是 PCB 设计的关键部分。它的作用较为明显,即可以决定设备元件在焊盘上应该放置的位置,同时它可以判断焊盘的焊点是否可靠,焊接过程是否会出现危险或缺陷,以及它对焊盘的清洗方面和维修方面都有着一定的重要作用。此外,它对于焊盘的可测试性也有着一定的帮助。焊盘的平面设计是决定表面装配工艺性的关键因素之一。然而,不同规格、不同结构的 SMC/SMD 表面贴装元件,制造商也实现了同一元件的功能,其包装形式也可能不同,对于给定的包装类别,其尺寸有一些不同。由于制造商的不同,使得焊头的宽度尺寸是最重要的,再加上尺寸公差有很多限制,所以焊接板的图形设计非常复杂。因此,我们制定并建立了自己的内部规范,通过对焊盘图形设计的有效控制,以此来降低设计图纸的复杂程度,提高焊点的准确性。表面装配垫的设计与表面装配中对合适零件的选择及焊接工艺方法都有着密切的联系。正确的衬垫应该和所选零件的尺寸相合,并可用于与不同制造商略有不同的零件。它能适应不同的工艺,最大限度地满足布置和布线的要求。

二、焊盘圈形设计中的关键技术

(一)表面组件的选择与焊盘的设计之间的关系

选择合适的元器件的原则是在保证元器件的功能和性能得到满足的基础上,保证所选的零件符合系统和电路的原理,还遵守了装配工艺形式的要求。此外,选择合适的供货商提供元器件,要确保供货商的数量最好一定,不要每一次都改变供货商。这样做,可以在一定程度上减少平面设计存在的一些误差,以至于增加了设计的复杂度。毕竟,不一样的元器件,在设计时需要考虑的因素也不一样。

(二)矩形无源元件焊盘图形设计

不同的元件,其构件的数据不同,采用的焊接技术也不能相同,要有所区别。因此,对于无源元件来说,最好的焊接工艺就是波峰焊和回流焊这两种焊接方式。又由于不一样的焊接方法和工艺,它们焊接时的热量分布也不一样,不同工艺的焊盘图形尺寸也不同,所以,为了更加地优化焊接图形,就需要更好地了解焊接图形的设计。不过最主要的原因其实是,元件在焊接过程中,很容易出现移动和直立。不过,这样的问题,在采用波峰焊这种方式时,由于采用了粘合剂,所以元件的这些问题出现的几率并不频繁。因此,为回流焊设计的最佳焊盘模式适用于波峰焊。显然,矩形元件焊盘在波峰焊和回流焊工艺中的图形设计是可取的。

(三)SOIC、PLCC 焊盘圆形分析

在过去,SOIC、PLCC 和 QFP 元件的焊盘图案都是矩形的。圆形焊接是印刷电路生产的一种良好选择。主要原因如下 :( 首先改善 PCB 表面的食品 / 铅焊接层的平面厚度;其次离子污染少,边角树枝状突性生长减少;最后是焊盘间线路更紧密。

三、设计印制板时与埠盘的关键

(1)对称性。自行设计衬垫时,应严格保持对称使用的衬垫,即衬垫的形状和尺寸应完全相同,图形的位置应完全对称。(2)CAD 系统。设计焊盘图形时最好以 CAD 系统中的焊盘和线条为元素来没计。这样,如果以后图形需要一些改进,也可以根据现有的依据进行再编辑。(3)标志。一般来讲,焊盘内是不能存在一些带有字符或者是图像的标志的,所以,如果需要印刻上标志的话,标志符号的位置必须保证它离焊盘的边缘有一段距离,最好大于 0.5mm。除此之外,如果有焊盘没有外引器件,那么就要确定它的媒盘之间不存在通孔,这样才能保证清洗时焊盘的质量不出问题。(4)引脚。对于每个元器件必须正确标注所有引脚的顺序号,以免引线接脚混淆。同时,对于距离引脚中心 0.65mm,或者大于此距离的其他细间距元件,最好在焊盘图形的对角线方向上面,增加两个用于光学定位的标志,对称的裸铜标志就可以。这样可以大大减少问题的出现,是整个设备的质量得到保证。 

四、注意问题

(一)印刷板

在 PCB 板上,需要保留导电图案 ( 如互连线、接地线、相互导体等 ),并且使用的还要是裸铜箔,不要用其他的材料。这就代表着,由于金属镀层和熔点是低于焊接温度的,因此,涂层不应该允许避免开裂或起皱的焊接电阻镀膜的网站,以保证 PCB 板的焊接质量和外观。

(二)查选资料

检查或调用焊盘尺寸图形数据时,一定要选择与自己组件的各项数据都符合的尺寸,还要保证它们互相匹配。工作人员需要克服面对数据分析时,不经过分析比较就直接在软件库中进行复制。以及直接使用 pad 现有的图形这种不良习惯,也是需要改正的。除了这些,在焊盘图形尺寸进行设计、检查或调用时,有必要区分您选择的组件及其代码,焊接相关尺寸等。

五、结束语

SMT 衬垫设计实际说来并不是高尖端的技术,因此存在的设计问题就很容易被设计人员忽视,如果不认真对待,会使投入的资金出现不必要的流失,同时如果重新进行制作就会浪费更多的时间,并不值得。因此,在设计 SMT 印制电路板时,必须充分注意以上几点,确保设计的印制电路板能够满足 SMT 生产工艺的要求,保证焊接产品的质量。为了使印刷板达到最好的性能,我们必须重视它。

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