Tecnología de PCB - Tecnologías clave en el diseño de almohadillas SMT

Resumen: la tecnología de diseño de almohadillas es la clave de la tecnología de instalación de superficie. Se analizan en detalle las tecnologías clave en el diseño del patrón de la almohadilla, incluyendo el principio de selección de componentes, los componentes pasivos rectangulares, soic y plcc, y el diseño de optimización de la almohadilla de dispositivos qfps. Luego se plantearon cuestiones relacionadas con la almohadilla al diseñar la placa de circuito impreso.

1 Introducción

La tecnología de montaje de superficie es una ingeniería de sistemas compleja, y la tecnología de diseño de montaje de superficie es un puente y una tecnología clave entre varias tecnologías de soporte de montaje de superficie. La tecnología de diseño SMT incluye cuatro partes: diseño de circuitos smt, diseño de procesos, diseño de operación de equipos y diseño de pruebas.

El diseño gráfico de la almohadilla SMT es una parte clave del diseño de la placa de circuito impreso, (nanjing smt) porque determina la posición de soldadura de los componentes en la placa de circuito impreso, así como la fiabilidad de los puntos de soldadura y los posibles defectos de soldadura, limpieza, testabilidad y revisión durante el proceso de soldadura tienen un gran impacto. En otras palabras, el diseño del patrón de la almohadilla es uno de los factores clave que determinan la manufacturabilidad de los componentes de montaje de superficie.

En la actualidad, el componente de montaje de superficie SMC / SMD tiene muchos tipos y especificaciones, diferentes estructuras y muchos fabricantes. Los componentes que implementan la misma función pueden tener múltiples formas de embalaje; Para el tipo de embalaje dado, también hay ciertas diferencias en sus especificaciones y dimensiones. Por lo tanto, el establecimiento de especificaciones de diseño unificadas tiene grandes beneficios para reducir la complejidad del diseño del patrón de la almohadilla y mejorar la fiabilidad de las juntas de soldadura.

El diseño del patrón terrestre de instalación superficial está estrechamente relacionado con dos factores, a saber, la selección de componentes y el método de proceso. Debido a que un patrón de almohadilla razonable debe coincidir con el tamaño del componente, puede usarse para componentes ligeramente diferentes de diferentes fabricantes, puede adaptarse a diversos procesos (como la soldadura de retorno y la soldadura de pico) y cumplir en gran medida con los requisitos de diseño y cableado.

2 tecnologías clave en el diseño de patrones de almohadillas

2.1 principios de selección de componentes

Al seleccionar los componentes, de acuerdo con los principios del sistema y el circuito y los requisitos del proceso de montaje, y sobre la base de garantizar que se cumplan las funciones y el rendimiento de los componentes, se designa un número limitado de proveedores para proporcionar los componentes adecuados para reducir la demanda de diseño del patrón de tierra. Tolerancia y reducción de la complejidad del diseño del patrón de tierras.

2.2 diseño del método de puesta a tierra de los componentes pasivos rectangulares

Los componentes pasivos se pueden soldar a través de soldadura de pico, soldadura de retorno u otros procesos. Debido a ciertas diferencias en el proceso y la distribución térmica de los diversos métodos de soldadura, desde el punto de vista de la optimización del patrón de soldadura, el tamaño del patrón de soldadura de los diferentes procesos es diferente, porque durante el proceso de soldadura, los componentes son fáciles de mover y erigir. (nanjing smt) durante la soldadura de picos, debido a que los componentes se pegan con pegamento, el problema del Movimiento de los componentes no es prominente. El buen patrón de almohadilla diseñado para la soldadura de retorno también es adecuado para la soldadura de pico. El modo típico de puesta a tierra de los componentes pasivos rectangulares es un rectángulo, como se muestra en la figura 1.

Figura 1 modo de puesta a tierra de componentes pasivos rectangulares típicos

La fórmula de cálculo del tamaño de la almohadilla es:

A = wmax - K (1)

Al instalar el capacitor: b = hmax + tmin - K (2)

Al instalar la resistencia: b = hmax + tmin + K (3)

G = máximo - 2tmax - K (4)

En la fórmula, k = 0,25 mm, W es el ancho del componente, H es el grosor del componente, t es el ancho de la soldadura final del componente y l es la longitud del componente. El ancho de la almohadilla (a) determina la posición del componente durante la aplicación de la pasta de soldadura / soldadura de retorno y evita la rotación o el desplazamiento, que suele ser inferior o igual al ancho del componente; La longitud de la almohadilla (b) determina si la soldadura puede formar una buena flexión cuando la soldadura se derrite. Para las juntas de soldadura con contorno lunar (nanjing smt), es necesario evitar el puente de soldadura. La práctica de soldadura ha demostrado que la fiabilidad de la soldadura de los componentes de montaje de superficie depende principalmente de la longitud de la almohadilla, no de la anchura; El espaciamiento de la almohadilla (g) controla el movimiento horizontal de los componentes durante la aplicación de pasta de soldadura / soldadura de retorno.

Debido a las grandes tolerancia de los componentes, es mejor utilizar los parámetros de forma de los componentes pequeños o grandes para calcular los parámetros de forma de la almohadilla. El grosor de la resistencia rectangular es aproximadamente la mitad del grosor del capacitor, por lo que el diseño de la longitud de la almohadilla debe ser diferente, de lo contrario la resistencia se desviará.

2.3 diseño del patrón de tierras de soic y plcc

En el pasado, los patrones de almohadilla de los componentes soic, plcc y qfps eran rectangulares. Debido a la producción de circuitos impresos, el uso de tierras elípticas es más ventajoso. Las principales razones son: 1. Mejorar la planitud y el espesor del recubrimiento de soldadura de estaño / plomo en la superficie de la placa de impresión; 2. reducir las rutas de alta resistencia causadas por el crecimiento de dendritas en las esquinas debido a la contaminación por iones; 3. el cableado entre las almohadillas será más apretado.

Para los dispositivos de encapsulamiento soic / soj y plcc con una distancia central del pin de 1,27 mm, la relación entre el ancho de la almohadilla y la distancia entre las almohadillas es de 7: 3, 6: 4 y 5: 5. Una colchoneta está muy espaciada y no se puede cableado en el medio. Estos tres tipos de almohadillas tienen un ancho más pequeño, lo que puede causar fácilmente desplazamientos y afectar la calidad de las juntas de soldadura. Estos dos tipos son adecuados. Este diseño de ancho de almohadilla de 0,76 mm, distancia de almohadilla de 0,51 mm y conexión entre almohadillas de 0,15 MM se ha utilizado ampliamente en productos de alto rendimiento. La longitud estándar de la almohadilla es de 1,9 mm.

Los pines de soic tienen forma de ala de gaviota, y los pines de los dispositivos encapsulados soj y plcc tienen forma de "j", como se muestra en la figura 2.

Figura 2 contorno de los puntos de soldadura de los pines de los dispositivos plcc y soic

Debido a que el cable de gaviota es más flexible que el cable J y la forma del dispositivo soic es mucho más pequeña que la forma del plcc, el estrés generado en el punto de soldadura es menor y el problema de fiabilidad es relativamente pequeño. El contorno del punto de soldadura del plcc se forma principalmente en el exterior del pin del dispositivo, mientras que el contorno del punto de soldadura del pin del ala de gaviota se forma principalmente en el interior del pin. El método de diseño de la longitud de la almohadilla y la distancia entre las almohadillas asociadas en el patrón de la almohadilla es. la diferencia es que los puntos de corte de los cables y almohadillas en forma de "j" deben moverse hacia adentro hasta un tercio de la almohadilla, lo cual es importante.

2.4 Diseño del patrón de tierras de los inversores cualificados

El PIN del dispositivo qfps también es un ala de gaviota, por lo que el patrón de la almohadilla debe considerar básicamente los mismos problemas que el soic, pero su distancia central del PIN es menor que la distancia central del pin del soic. Las distancias centrales comunes son de 1,0 mm, 0,8 mm y 0,65. Mm y 0,5 mm, etc.

No hay una fórmula de cálculo estándar para el tamaño de la almohadilla qfps, y la distancia entre los pines es muy densa, por lo que es difícil diseñar un patrón razonable de la almohadilla qfps. En el diseño se deben prestar atención a los siguientes puntos:

A) la longitud de la almohadilla determina la fiabilidad de la soldadura. Como se muestra en la figura 3, se debe mantener una proporción adecuada entre la longitud de la almohadilla y la longitud máxima del Pin soldable del dispositivo, generalmente alrededor de 2,5: 1 a 3: 1, de modo que la parte delantera y trasera del pin en la almohadilla tengan un exceso de interferencia. Las almohadillas de soldadura (b1, b2) pueden formar una superficie lunar curvada efectiva después de la fusión de la soldadura para mejorar la resistencia de la soldadura. Además, el extremo de sobreganancia también puede permitir que el exceso de soldadura tenga una "zona de inundación", reduciendo así el puente.

B) el ancho de la almohadilla suele ser de aproximadamente el 55% de la distancia del Centro del alambre.

Figura 3 diagrama esquemático del diseño de la almohadilla del dispositivo qpm

C) después de determinar la longitud y el ancho de la almohadilla, se puede calcular la distancia relativa entre las almohadillas en el patrón de la almohadilla y el tamaño del contorno del patrón de la almohadilla. Es decir:

La o LB = dmin + 2b2 (5)

à la = (la - à x) / 2 - l (6)

¿ màlb = (lb - mày) / 2 - l (7)

En la fórmula, D es el tamaño exterior del componente, m es la longitud del Pin soldable del dispositivo, B1 es la longitud de interferencia de la almohadilla interna del dispositivo y B2 es la longitud de interferencia de la almohadilla externa del dispositivo.

D) para los dispositivos qfps de espaciamiento fino de varios pines, la distancia central de la almohadilla debe ser la misma que la distancia central de los pines qfps. Además, se debe garantizar que el error acumulado total de la almohadilla esté dentro de ± 00127 mm. esto se debe a las diferencias de precisión entre las unidades británicas y las públicas cuando se utiliza la tipografía por computadora. (nanjing smt) por lo tanto, la distancia central de la almohadilla adyacente es mayor que la distancia central de la almohadilla adyacente, generando así un pin y un pin. Cuando la almohadilla está alineada, la siguiente se ha desprendido del siguiente pin.

3 problemas relacionados con la almohadilla al diseñar la placa de circuito impreso

Al diseñar la almohadilla por sí misma, la almohadilla utilizada simétricamente (como resistencias de chip, condensadores, soic, qfps, etc.) debe mantener estrictamente su simetría general, es decir, la forma y el tamaño del patrón de la almohadilla deben ser exactamente los mismos, y la forma y el tamaño del patrón deben ser exactamente los mismos. La posición debe ser completamente simétrica.

Al diseñar el patrón de la tierra, es mejor diseñar la tierra y las líneas en el sistema CAD como elementos para futuras ediciones.

No se permite la impresión de caracteres y logotipos gráficos en la plataforma, y la distancia entre la marca y el borde de la Plataforma debe ser superior a 0,5 mm. en el caso de las almohadillas de equipos sin Pin externo, no se permiten agujeros entre las almohadillas para garantizar la calidad de la limpieza.

No se debe utilizar una sola gran almohadilla entre los dos componentes para evitar un contenido excesivo de estaño, ya que después de la fusión, la tensión es alta y el contenido excesivo de estaño tira de los componentes hacia un lado. Como se muestra en la figura 4.

Figura 4 errores en el uso de grandes almohadillas

Para los componentes de espaciado fino con una distancia central de 0,65 mm o menos, se deben agregar dos marcas de referencia simétricas de cobre desnudo a la diagonal del patrón de la almohadilla para el posicionamiento óptico y mejorar la precisión de colocación.

El número de serie de todos los pines de cada componente debe marcarse correctamente para evitar la confusión de los pines al conectarse.

4 Conclusiones

El diseño de la almohadilla SMT es una tecnología clave en la fabricación de dispositivos de montaje de superficie, pero los problemas de diseño en ella pueden ser fácilmente ignorados. Los componentes adecuados deben seleccionarse correctamente y el diseño del patrón de la almohadilla de varios componentes debe optimizarse para que la placa de circuito impreso diseñada alcance un buen rendimiento y calidad.