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1、SMT工藝對PCB設計的要求廣東科學技術職業(yè)學院學習情境8PCB焊盤結構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,
2、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
3、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構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)
4、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LWHBTAG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;
5、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(S
6、OP)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。Gb1Lb2L2b1Lb2WW2L2W2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(xiàn)—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)
7、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