PCB技術 - SMTパッド設計におけるキーテクノロジー

アブストラクト パッドデザイン technology is the key to surface mount technology (smt). パッドパターン設計における主要技術を詳細に解析した, コンポーネント選択の原則を含む, 長方形受動部品, SOICとPLCCとQFPデバイスパッド最適化設計. その後, 設計時のパッドに関する問題 プリント回路基板 提案される.

1はじめに

Surface mount technology (smt) is a complex system engineering, SMT設計技術は様々なSMTサポート技術間の橋梁とキー技術である. SMT設計技術は4つの部分から成る。 SMT回路設計, 工程設計, 機器運用設計と検査設計.

SMTパッドグラフィックデザインは プリント回路基板 デザイン, (Nanjing smt) because it determines the welding position of the components on the プリント回路基板, 溶接プロセス欠陥中に生じるはんだ接合と溶接の信頼性, 洗浄性, 試験性, オーバーホールのボリュームは、すべての大きな影響を与える. 言い換えれば, ランドパターンの設計は、表面実装部品の製造性を決定する主要な要因の一つである.

現在，表面実装部品smc／smd，異なる構造，多くのメーカの仕様や仕様が多い。同じ機能を達成するコンポーネントは、さまざまな包装形態を有することができるそして、与えられたパッケージングタイプのために、その仕様および次元の確かな相違もある。したがって，統一設計仕様の確立は，ランドパターン設計の複雑さを低減し，はんだ接合の信頼性を向上させるために大きな利点である。

表面実装ランドパターンの設計は，2つの因子，成分選択とプロセス方法に密接に関連している。合理的なランドパターンは、コンポーネントのサイズに一致する必要がありますので、それは異なるメーカーからわずかに異なるコンポーネントに使用することができます様々なプロセス（リフローはんだ付けやウェーブはんだ付けなど）に適応することができますし、レイアウトと配線の要件を満たすために大規模に。

パッドパターン設計における2つの主要技術

コンポーネントを選択する原理

構成要素を選択するとき、システム及び回路の原理及び組立工程の要件に従って、構成要素の機能及び性能が満たされることを保証することに基づいて、限定された数の供給者が、ランドパターン設計の必要性を低減するために適切な構成要素を提供するように指定される。トレランスは、ランドパターン設計の複雑さを減らす。

2.2矩形受動部品ランドパターン設計

受動部品は、ウエーブはんだ付け、リフローはんだ付けまたは他のプロセスによってはんだ付けすることができる。様々なはんだ付け方法のプロセス及び熱分布には、ある種の違いがあるので、ランドパターンを最適化する観点から、異なるプロセスは、部品が移動しやすく、はんだ付けプロセス中に直立する傾向があるので、異なるパターンのランドパターンを有する。（南京SMT）ウェーブはんだ付けのプロセスでは、部品が接着剤でペーストされているので、部品の移動の問題は顕著ではない。リフローはんだ付け用に設計された良好なランドパターンもウエーブはんだ付けに適している。典型的な矩形受動部品ランドパターンは、図1に示すように長方形である。

典型的な矩形受動部品ランドパターン

パッドサイズを計算する式は以下の通りです。

A = WMAX - K ( 1 )

コンデンサをマウントするとき: b = hmax + tmin - k ( 2 )

実装抵抗器: B = Hmax + Tmin + k ( 3 )

g = lmax - 2 tmax - k ( 4 )

式中、K＝0.25 mm、Wは部品の幅、Hは部品の厚さ、Tは部品の溶接ヘッドの幅、Lは部品の長さである。パッド幅（a）は、はんだペースト／リフローはんだ付けの適用中に、コンポーネントの位置を決定し、回転またはオフセットを防止し、一般的には、部品幅以下であるパッド長（b）は、ハンダが溶融するときに、ハンダが良好な曲がり角を形成できるかどうか決定する。月形輪郭を有するはんだ接合のためには，はんだ橋かけを避ける必要がある。はんだ付けの練習は、表面実装部品のはんだ付け信頼性が主として幅よりむしろパッドの長さに依存することを証明したパッド間隔（G）は、はんだペースト塗布／リフロー半田付けプロセス中の成分水平移動を制御する。

部品の大きな許容範囲のために、小さいまたは大きい構成要素の形状パラメータを有するパッド形状パラメータを計算することは、よりよい。長方形の抵抗器の厚みはコンデンサの約半分であるので、パッド長の設計は異なっていなければなりません、さもなければ、抵抗は変わります。

2.3 SOICとPLCCランドパターン設計

過去に，soic，plcc及びqfp成分のランドパターンはすべて矩形であった。プリント回路の製造上の理由から、卵形の土地を使用することは有益である。主な理由は以下の通りである。プリント基板の表面上の錫／鉛はんだコーティングの平坦性及び厚さを改善する（二）イオン汚染によるコーナーのデンドライトの成長による高抵抗経路の低減3 .パッド間の配線はより厳しくなります。

SOIC / SOJとPLCCパッケージの1.27 mmのピン中心距離のために、パッド幅へのパッド幅の比率は7 : 3、6 : 4と5 : 5です。パッドの1つのタイプは、小さなピッチを持っていない、中央に配線をルーティングすることができます。パッドの3種類は、幅が狭く、容易に変位を起こし、はんだ接合部の品質に影響する。つのタイプが適しています。パッド幅が0.76 mm，パッド間隔が0.51 mm，パッド間の0 . 15 mm接続がこの製品で広く用いられている。パッドの標準長は1.9 mmである。

SOICのピン形状は、ガルウィング形状であり、SOJおよびPLCCパッケージ化されたデバイスのピンは、図2に示すように、「J」型である。

図2 PLCCとSOICデバイスのはんだはんだの概要

カルスウイングリードはJリードよりフレキシブルであり、SOIC装置の形状はPLCCのそれよりも小さく、はんだ接合で発生する応力は小さく、信頼性問題は比較的小さい。plccのはんだ接合部は主にデバイスピンの外側に形成され，ガルボル翼ピンのはんだ接合部はピンの内部に主にある。パッドの長さの設計方法およびパッドパターンの相対的なパッド間の距離は、「J」型リードおよびパッドの接線点がパッドの1／3に内側に移動することが重要であるということである。

2.4 QFPランドパターンデザイン

qfpデバイスのピンもカモメであるので，パッドパターンについて考慮すべき問題は基本的にsoicと同じであるが，ピン中心距離はsoicのそれよりも小さい。一般的な中心距離は1.0 mm、0.8 mm、0.65である。mm、0.5 mmなど。

QFPパッドサイズの標準計算式はなく、ピン間隔が非常に濃く、適正なQFPパッドパターンを設計することは困難である。以下の点に注意してください。

a）はんだの接合の信頼性を決定する。図3に示されるように、パッドの長さと、デバイスのはんだ付け可能なピンの最大長との間に、適切に比率を維持する必要があり、一般的には、2.5：1から3：1にわたって、パッド上のピンの前面とバック端とが干渉する。半田パッド（B 1、B 2）は、はんだ付け後の効果的なメニスカスを形成し、はんだ付け強度を高めることができる。加えて、干渉端はまた、過剰な半田が「洪水面積」を有し、ブリッジングを減少させることができる。

b）パッド幅はリード中心距離の55 %程度である。

QFPデバイスパッド設計の概略図

c）パッド長及びパッド幅を決定した後、パッドパターンのパッドとパッドパターンのアウトラインサイズとの相対距離を算出することができる。では、

laまたはlb = dmin + 2 b 2 ( 5 )

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式において、Dは構成要素の外形寸法、Mはデバイスのはんだ付け可能なピンの長さ、B 1はデバイスの内部パッドの干渉長であり、B 2はデバイスの外側パッドの干渉長さである。

d）多ピンファインピッチのqfpデバイスでは，パッドの中心距離はqfpピンの中心距離と同じでなければならない。また，パッドの累積累積誤差は，総計±0.0127 mm以内であることが保証される。これは、コンピュータの型付けを使用するときに、帝国単位と公共ユニットの間に精度差があるためです。したがって、隣接するパッドの中心距離は隣接するピンの中心距離よりも大きくなり、1ピンと1ピンとなる。パッドが整列されるとき、次のパッドは次のピンから落ちました。

3プリント回路基板を設計する際のパッドに関する問題

パッドを自分で設計するとき、対称的に使用されるパッド（例えばチップ抵抗器、コンデンサ、SOIC、QFP等）は、その全体の対称性を厳密に維持するように設計されなければならない。すなわち、パッドパターンの形状及びサイズは、完全に一貫性があり、パターンの形状及び大きさは完全に一致しなければならない。位置は完全に対称でなければなりません。

ランドパターンを設計する際には、CADシステムのランド・ラインを要素として設計する方が良いので、将来編集することができる。

文字とグラフィックサインはパッドで印刷されることができません、そして、パッドの縁とパッドの端の距離は0.5 mmより大きくなければなりません。外部ピンのないデバイスパッドのために、貫通孔は、クリーニング品質を確実にするためにパッドの間で認められない。

つのコンポーネントの間に1つの大きなパッドを使用する必要があります過度の錫の内容を避けるために、1つの側面には、溶融後の大きな引張力のためにコンポーネントをプルします。図4に示すように。

図4大きなパッドを使ったミス

鉛中心距離が0.65 mm以下のファインピッチ成分では、光学的位置決めのためのランドパターンの対角線上に2つの対称なベア銅基準マークを追加し、配置精度を向上させる必要がある。

各コンポーネントのすべてのピンのシーケンス番号は、配線中にピン混乱を避けるために正しくマークされるべきです。

4結論

SMTパッド設計は表面実装デバイスの製造における主要な技術であるが、それらの間の設計上の問題は容易に見落とされる。適切なコンポーネントを正しく選択し、様々な部品のランドパターン設計を最適化し、設計されたプリント回路基板を良好な性能と品質にする。