Leiterplattentechnisch - Schlüsseltechnologie im SMT Pad Design

Zusammenfassung: Die Pad Design technology is the key to surface mount technology (smt). Die Schlüsseltechnologien im Pad Pattern Design werden detailliert analysiert, einschließlich des Grundsatzes der Bauteilauswahl, rechteckige passive Komponenten, SOIC und PLCC und QFP Gerätepad Optimierung Design. Danach, Probleme im Zusammenhang mit Pads bei der Gestaltung Leiterplatten werden vorgeschlagen.

1 Einleitung

Surface mount technology (smt) is a complex system engineering, und smt Design Technologie ist die Brücke und Schlüsseltechnologie zwischen verschiedenen smt Support Technologien. Die smt Design Technologie besteht aus vier Teilen: SMT SchaltungsDesign, Prozessgestaltung, Betriebsplanung und Inspektionsdesign.

Das smt pad Grafikdesign ist ein wesentlicher Bestandteil der Leiterplatte design, (Nanjing smt) because it determines the welding position of the components on the Leiterplatte, und die Zuverlässigkeit der Lötstellen und des Schweißens, das während des Schweißprozesses auftreten kann Defekte, Reinigungsfähigkeit, Prüfbarkeit, und Überholungsvolumen haben alle einen großen Einfluss. Mit anderen Worten, Das Design des Landmusters ist einer der Schlüsselfaktoren, die die Herstellbarkeit von Oberflächenbauteilen bestimmen.

Derzeit gibt es viele Arten und Spezifikationen von SMC/SMD Oberflächenmontage Komponenten, verschiedene Strukturen und viele Hersteller. Komponenten, die dieselbe Funktion erfüllen, können eine Vielzahl von Verpackungsformen haben; und für eine bestimmte Verpackungsart gibt es auch gewisse Unterschiede in ihren Spezifikationen und Abmessungen. Daher ist die Etablierung einer einheitlichen Konstruktionsspezifikation von großem Vorteil, um die Komplexität des Landmusterdesigns zu reduzieren und die Zuverlässigkeit von Lötstellen zu verbessern.

Das Design von Oberflächenmontage-Landmustern hängt eng mit zwei Faktoren zusammen, der Komponentenauswahl und Prozessmethoden. Da ein vernünftiges Landmuster der Komponentengröße entsprechen muss, kann es für leicht unterschiedliche Komponenten unterschiedlicher Hersteller verwendet werden, sich an verschiedene Prozesse anpassen (wie Reflow-Löten und Wellenlöten) und die Anforderungen an Layout und Verdrahtung weitgehend erfüllen.

2 Schlüsseltechnologie in der Pad Muster Design

2.1 Das Prinzip der Auswahl von Komponenten

Bei der Auswahl von Komponenten, entsprechend den Anforderungen der System- und Schaltungsprinzipien und des Montageprozesses und auf der Grundlage der Sicherstellung, dass die Funktionen und die Leistung der Komponenten erfüllt sind, wird eine begrenzte Anzahl von Lieferanten benannt, um geeignete Komponenten bereitzustellen, um den Bedarf an Landmusterdesign zu reduzieren. Toleranz, reduzieren Sie die Komplexität des Landmusterdesigns.

2.2 Rechteckige passive Komponente Landmuster Design

Passive Bauteile können durch Wellenlöten, Reflow-Löten oder andere Verfahren gelötet werden. Da es bestimmte Unterschiede im Prozess und der Wärmeverteilung verschiedener Lötverfahren gibt, haben verschiedene Prozesse aus der Perspektive der Optimierung des Landmusters unterschiedliche Größen von Landmustern, da die Komponenten während des Lötvorgangs anfällig sind, sich zu bewegen und aufrecht zu stehen. (Nanjing smt) Im Prozess des Wellenlötens, da die Komponenten mit Klebstoff geklebt werden, ist das Problem der Komponentenbewegung nicht prominent. Das gute Landmuster für Reflow-Löten eignet sich auch zum Wellenlöten. Das typische rechteckige passive Bauteillandmuster ist rechteckig, wie in Abbildung 1 gezeigt.

Abbildung 1 Typisches rechteckiges passives Bauelement Landmuster

Die Formel für die Berechnung der Padgröße lautet:

A=Wmax-K (1)

Bei der Montage von Kondensatoren: B=Hmax+Tmin-K (2)

Bei der Montage von Widerständen: B=Hmax+Tmin+K (3)

G=Lmax-2Tmax-K (4)

In der Formel K=0.25mm ist W die Breite der Komponente, H ist die Dicke der Komponente, T ist die Breite des Schweißkopfes am Bauteilende und L ist die Länge der Komponente. Die Pad-Breite (A) bestimmt die Position des Bauteils während des Auftragens von Lötpaste/Reflow-Löten und verhindert Rotation oder Offset, die in der Regel kleiner oder gleich der Bauteilbreite ist; Die Pad-Länge (B) bestimmt, ob das Lot beim Schmelzen eine gute Biegung bilden kann. Bei Lötstellen mit mondförmigen Konturen (Nanjing smt) ist es notwendig, Lötbrücken zu vermeiden. Die Lötpraxis hat bewiesen, dass die Verlässlichkeit der Oberflächenmontage-Komponenten hauptsächlich von der Länge des Pads und nicht von der Breite abhängt; Der Padabstand (G) steuert die horizontale Bewegung des Bauteils während des Lötpastenantrags/Reflow-Lötprozesses.

Aufgrund der großen Toleranzen der Komponenten ist es besser, die Padformparameter mit den Formparametern kleiner oder großer Bauteile zu berechnen. Die Dicke des rechteckigen Widerstands ist etwa die Hälfte der Dicke des Kondensators, so dass das Design der Pad-Länge unterschiedlich sein sollte, sonst verschiebt sich der Widerstand.

2.3 SOIC und PLCC Landmuster Design

In der Vergangenheit waren die Landmuster von SOIC-, PLCC- und QFP-Komponenten alle rechteckig. Aus Gründen der Leiterplattenproduktion ist es vorteilhafter, ovales Land zu verwenden. Die Hauptgründe sind: 1. Verbessern Sie die Ebenheit und Dicke der Zinn-/Blei-Lotbeschichtung auf der Oberfläche der Leiterplatte; 2. Reduzieren Sie den hochresistenten Pfad, der durch das Wachstum von Dendriten an den Ecken verursacht wird, die durch Ionenverschmutzung verursacht werden; 3. Die Verkabelung zwischen den Pads wird enger sein.

Für SOIC/SOJ und PLCC verpackte Geräte mit 1.27mm Stiftmittenabstand ist das Verhältnis von Pad-Breite zu Pad-Steigung 7:3, 6:4 und 5:5. Eine Art Pad hat eine kleine Steigung und keine Drähte können in der Mitte geführt werden. Die drei Arten von Pads haben kleine Breiten, die leicht Verschiebungen verursachen und die Qualität der Lötstellen beeinträchtigen können. Die beiden Typen sind geeignet. Dieses Design mit einer Pad-Breite von 0.76mm, einem Pad-Abstand von 0.51mm und einer 0.15mm Verbindung zwischen Pads ist in Hochleistungsprodukten weit verbreitet. Die Standardlänge des Pads beträgt 1,9mm.

Die Stiftform von SOIC ist eine Möwenflügelform, und die Stifte von SOJ- und PLCC-verpackten Geräten sind "J"-förmig, wie in Abbildung 2 gezeigt.

Abbildung 2 PLCC und SOIC Gerät Pin Lötstelle Umriss

Da die Möwenflügel-Leitung flexibler ist als die J-Leitung und die Form der SOIC-Vorrichtung viel kleiner als die der PLCC ist, ist die Spannung, die auf der Lötstelle erzeugt wird, klein, und das Zuverlässigkeitsproblem ist relativ klein. Die Lötstellenumrandung von PLCC wird hauptsächlich auf der Außenseite des Gerätestifts gebildet, während die Lötstellenumrandung des Möwenflügelstifts hauptsächlich auf der Innenseite des Stifts ist. Die Bemessungsmethode der Padlänge und des Abstandes zwischen den relativen Pads im Padmuster ist Der Unterschied besteht darin, dass es wichtig ist, dass der Tangentenpunkt der "J"-Art Führung und des Pads nach innen auf 1/3 des Pads bewegt werden.

2.4 QFP Landmuster Design

Die Pins von QFP-Geräten sind ebenfalls Möwenflügel, so dass die Probleme, die für das Pad-Muster zu berücksichtigen sind, im Grunde die gleichen sind wie die von SOIC, aber sein Pin-Mittelabstand ist kleiner als der von SOIC. Die allgemein verwendeten Mittelabstände sind 1.0mm, 0.8mm und 0.65. mm und 0.5mm, etc.

Es gibt keine Standardberechnungsformel für QFP-Pad-Größe, und der Stiftabstand ist sehr dicht, so dass es schwierig ist, ein angemessenes QFP-Pad-Muster zu entwerfen. Achten Sie auf die folgenden Punkte im Design:

a) Die Länge des Pads bestimmt die Zuverlässigkeit der Lötstelle. Wie in Abbildung 3 gezeigt, sollte ein angemessenes Verhältnis zwischen der Länge des Pads und der maximalen Länge der lötbaren Pins des Geräts beibehalten werden, im Allgemeinen um 2.5:1 bis 3:1, damit die Vorder- und Rückseite der Pins auf dem Pad Interferenzen aufweisen. Die Lötpads (b1, b2) können nach dem Schmelzen des Lots einen effektiven Meniskus bilden, um die Lötfestigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus kann das Interferenz-Ende auch zu übermäßigem Lot einen "Flutbereich" haben, wodurch Überbrückungen reduziert werden.

b) Die Pad-Breite beträgt im Allgemeinen etwa 55% des Bleimittelabstandes.

Abbildung 3 Schematisches Diagramm des QFP-Gerätepads Design

c) Nach der Bestimmung der Pad-Länge und Pad-Breite kann der relative Abstand zwischen den Pads im Pad-Muster und der Umrissgröße des Pad-Musters berechnet werden. das ist:

LA oder LB=Dmin+2b2 (5)

△LA=(LA-△x)/2-L (6)

♙™™™™™™™™™™™™/2-L (7)

In der Formel ist D die Außenabmessungen der Komponente, m die Länge der lötbaren Stifte des Geräts, b1 die Störlänge des inneren Pads des Geräts und b2 die Störlänge des äußeren Pads des Geräts.

d) Bei mehrpoligen Feinabständen-QFP-Geräten muss der Mittelabstand der Pads mit dem Mittelabstand der QFP-Pins übereinstimmen. Darüber hinaus sollte sichergestellt werden, dass der Gesamtkumulativfehler der Pads innerhalb von ±0.0127mm liegen sollte. Dies liegt daran, dass es einen Präzisionsunterschied zwischen der kaiserlichen und der öffentlichen Einheit gibt, wenn der Computer-Satz verwendet wird. (Nanjing smt) Daher ist der Mittelabstand benachbarter Pads größer als der Mittelabstand benachbarter Pins, was zu einem Pin und einem Pin führt. Wenn die Pads ausgerichtet sind, ist das nächste Pad aus dem nächsten Pin gefallen.

3 Probleme im Zusammenhang mit Pads beim Design von Leiterplatten

Wenn Sie die Pads selbst entwerfen, sollten die symmetrisch verwendeten Pads (wie Chipwiderstände, Kondensatoren, SOIC, QFP usw.) so ausgelegt sein, dass sie ihre Gesamtsymmetrie strikt beibehalten, das heißt, die Form und Größe des Pads sollten vollständig konsistent sein, und die Form und Größe des Musters sollten vollständig konsistent sein. Die Position sollte vollständig symmetrisch sein.

Beim Entwerfen des Landmusters ist es besser, das Land und die Linien im CAD-System als Elemente zu entwerfen, damit es in Zukunft bearbeitet werden kann.

Zeichen und grafische Zeichen dürfen nicht in das Pad gedruckt werden, und der Abstand zwischen den Schildern und der Kante des Pads sollte größer sein als 0,5 mm. Für Geräte-Pads ohne externe Stifte sind keine Durchgangslöcher zwischen den Pads erlaubt, um die Reinigungsqualität zu gewährleisten.

Ein einziges großes Pad sollte nicht zwischen den beiden Komponenten verwendet werden, um übermäßigen Zinngehalt zu vermeiden, der das Bauteil aufgrund der großen Zugkraft nach dem Schmelzen auf eine Seite zieht. Wie in Abbildung 4 gezeigt.

Abbildung 4 Fehler bei der Verwendung eines großen Pads

Für Feinteilkomponenten mit einem Bleimittelabstand von 0,65 mm und darunter sollten zwei symmetrische blanke Kupferreferenzmarken auf der Diagonale des Landmusters zur optischen Positionierung hinzugefügt werden und die Platzierungsgenauigkeit verbessern.

Die Sequenznummer aller Pins jeder Komponente sollte korrekt markiert sein, um Stiftverwechselungen während der Verdrahtung zu vermeiden.

4 Schlussfolgerung

Das SMT Pad Design ist eine Schlüsseltechnologie bei der Herstellung von Oberflächenmontagegeräten, aber die Designprobleme unter ihnen werden leicht übersehen. Geeignete Komponenten sollten richtig ausgewählt werden, und das Landmuster-Design verschiedener Komponenten sollte optimiert werden, damit die entworfene Leiterplatte gute Leistung und Qualität erzielt.