Data PCB - Teknologi reka papan PCB dalam persekitaran SMT secara terperinci

1 Perkenalan

Proses SMT menggunakan pasti solder atau solder untuk membentuk sambungan mekanik dan elektrik antara komponen dan Papan PCB. Keuntungan utamanya adalah saiz kecil, berat ringan, dan persahabatan yang baik; sirkuit frekuensi tinggi mempunyai prestasi yang baik dan impedance parasit. Kekurangan yang signifikan; kejutan dan ketagihan yang baik. Bila menggunakan proses SMT, petunjuk tidak perlu melewati papan sirkuit, yang boleh menghindari generasi isyarat yang diterima atau direradiasi oleh petunjuk, dengan demikian meningkatkan nisbah isyarat-bunyi sirkuit. Untuk menilai prestasi proses SMT, pertama-tama, the solder joints should be formed correctly; premis bentuk yang betul adalah saiz pad komponen pada Papan PCB mesti dirancang secara rasional; kedua, Ketumpatan komponen patut disediakan secara rasional semasa Papan PCB bentangan. , untuk memenuhi keperluan titik ujian. Bila membuat desain papan sirkuit, it is done through DFM (Design for Manufacturability). DFM is an important part of the key technology of concurrent engineering (CE). It starts from product design, pertimbangkan kemudahan dan pengesan, dan merupakan alat yang efektif untuk desain papan sirkuit dari desain ke kejayaan penghasilan.

2. Papan PCB material selection

Ada dua jenis utama substrat papan sirkuit cetak: bahan substrat organik dan bahan substrat inorganik, dan bahan substrat organik kebanyakan digunakan. Substrat papan PCB yang digunakan juga berbeza untuk lapisan berbeza. Contohnya, bahan komposit prefabrik digunakan untuk papan 3 hingga 4 lapisan, dan bahan epoksi kaca kebanyakan digunakan untuk papan dua sisi. Semasa proses pemasangan elektronik bebas plum, disebabkan meningkat suhu, darjah bengkok papan sirkuit cetak meningkat apabila ia hangat. Oleh itu, dalam SMT, ia diperlukan untuk menggunakan papan dengan tingkat kecil lengkung, seperti FR-4 dan jenis lain substrat. Kerana pengaruh pengembangan dan tekanan kontraksi pada komponen selepas substrat dihanas, elektrod akan dipotong dan kepercayaan akan dikurangi. Oleh itu, koeficien pengembangan bahan perlu diperhatikan apabila memilih bahan, terutama apabila komponen lebih besar daripada 3.2×1.6mm. Papan PCB yang digunakan dalam teknologi pengumpulan permukaan memerlukan konduktiviti panas tinggi, tahan panas yang baik (150â´, 60min) dan keterbatasan tentera (260â´, 10s), kekuatan pegangan foil tembaga tinggi (di atas 1.5×104Pa) dan kekuatan bengkok (25×104Pa), konduktiviti elektrik tinggi dan konstan dielektrik kecil, kemampuan punch yang baik (ketepatan ± 0.02mm) dan kompatibiliti dengan ejen pembersihan, tambahan, penampilan diperlukan untuk menjadi lembut dan rata, dan tiada warping, pecahan, bekas luka dan titik rust muncul. Ketempatan papan sirkuit cetak adalah 0.5mm, 0.7mm, 0.8mm, 1mm, 1.5mm, 1.6mm, (1.8mm), 2.7mm, (3.0mm), 3.2mm, 4.0mm, 6.4mm, mana papan PCB dengan tebal mm digunakan untuk desain papan dua sisi dengan jari emas, dan 1.8mm dan 3.0mm adalah saiz bukan piawai. Dari perspektif produksi, saiz papan sirkuit cetak seharusnya tidak kurang dari 250 × 200mm, dan saiz ideal adalah secara umum (250 ~ 350mm) × (200 × 250mm). Guna teka-teki. Teknologi pemasangan permukaan menentukan jumlah bengkok substrat dengan tebal 1.6 mm sebagai halaman perang atas 0.5 mm, dan halaman perang bawah 1.2 mm. Biasanya, kadar bengkok yang dibenarkan adalah di bawah 0.065%.

3. papan PCB melalui lubang dan bentangan komponen

3.1 Melalui Bentangan

1) Lupakan meletakkan botol dalam atau dalam 0.6 mm dari pad lekap permukaan.

2) Pad komponen tanpa pins luaran (seperti kapasitor resistor cip, potensimeter boleh diubah, kapasitor, dll.) tidak dibenarkan mempunyai melalui lubang antara pads (iaitu, tiada lubang melalui dibuka di bawah komponen; penghalangan filem Solder boleh dikeluarkan) untuk memastikan kualiti pembersihan.

3) Sebagai lubang melalui untuk sokongan ujian, apabila merancang bentangan, perlu mempertimbangkan sepenuhnya ruang sond dengan diameter berbeza semasa ujian secara online automatik.

4) Lubang yang sepadan antara diameter lubang melalui dan komponen memimpin adalah terlalu besar, dan ia mudah untuk disediakan. Secara umum, diameter lubang melalui adalah 0.05-0.2 mm lebih besar daripada diameter lead, dan apabila diameter pad adalah 2.5-3 kali diameter lubang melalui, ia mudah untuk membentuk kongsi tentera yang berkualifikasi.

5) Jalan dan pads tidak boleh disambung untuk menghindari kehilangan tentera atau izolasi panas. Jika lubang melalui perlu disambung ke pad, ia sepatutnya disambung dengan wayar tipis (kurang dari 1/2 lebar pad atau 0.3mm~0.4mm) sebanyak mungkin, dan jarak antara lubang melalui dan tepi pad lebih besar dari 1mm.

3. 2 Bentangan komponen

Apabila melaksanakan proses penyelamatan reflow, titik berikut patut diperhatikan dalam arah pengaturan komponen:

1) Pendarahan komponen di papan seharusnya sebaik mungkin seragam (panas dan ruang seragam);

2) Komponen patut diatur dalam arah yang sama dengan yang mungkin untuk mengurangi fenomena penyelesaian yang buruk;

3) Jarak antara komponen sepatutnya lebih besar dari 0,5 mm untuk mengelakkan pembayaran suhu yang tidak cukup;

4) Seharusnya ada ruang penyelenggaran dan ujian sekitar PLCC, SOIC, QFP, dan peranti besar lain;

5) Komponen kuasa tidak sepatutnya berkoncentrasi, dan sepatutnya diatur secara terpisah di pinggir papan PCB atau di lokasi dengan ventilasi dan penyebaran panas yang baik;

6) Jangan letakkan komponen berharga di kawasan konsentrasi tekanan tinggi seperti pinggir, sudut, atau dekat pemalam, lubang lekap, slot, potongan panel, dan ruang PCB untuk mengurangi pecahan atau pecahan.

3. 3 Orientasi Komponen

Apabila melaksanakan proses penyelamatan gelombang, titik berikut patut diperhatikan dalam arah pengaturan komponen:

1) Semua komponen pasif sepatutnya selari satu sama lain;

2) Paksi yang lebih panjang bagi SOIC dan komponen pasif sepatutnya bertentangan satu sama lain;

3) Paksi panjang komponen pasif sepatutnya bertentangan dengan arah pergerakan papan sepanjang sabuk pengantar mesin penyelamat gelombang;

4) Komponen lekap permukaan terpolarisasi sepatutnya ditempatkan dalam arah yang sama dengan mungkin;

5) Apabila menyelidiki komponen berbilang pin seperti SOIC, pads pencurian tin, atau tambahan kawasan pad patut ditetapkan pada dua kaki askar dalam arah aliran askar untuk mencegah jembatan;

6) Komponen jenis yang sama sepatutnya diatur di papan dalam arah yang sama, menjadikan tempatan komponen, pemeriksaan, dan tentera lebih mudah;

7) Apabila menggunakan proses pemasangan yang berbeza, kemampuan menyesuaikan pin komponen dan berat kepada proses penyelamatan balik atau penyelamatan gelombang patut dianggap untuk mencegah bahagian-bahagian jatuh atau disesuaikan. Peranti empat sisi.

4. Rancangan sirkuit PCB dan pad

4.1 Keperluan untuk desain proses sirkuit

1) Tepi penyekatan proses papan sirkuit cetak adalah 5mm.

2) Lupakan menyambung wayar dengan pad pad a sudut tertentu, dan cuba membuat wayar bertentangan dengan pad komponen, dan wayar patut disambung ke pad dari tengah sisi panjang pad.

3) Kurangkan lebar di mana wayar menyambung ke pad kecuali dibatasi oleh faktor seperti kapasitas muatan, had pemprosesan, dll., lebar ialah 0.4 mm atau setengah lebar pad (mana sahaja yang lebih kecil). Satu adalah untuk mencegah penyebaran panas daripada terlalu cepat, dan yang lain adalah untuk mencegah topeng askar daripada tidak tepat cukup, menyebabkan askar mengalir dan membentuk askar miskin.

4) Struktur wayar papan sirkuit dicetak: jejak yang dibuat oleh teknologi cetakan biasa dengan lebar garis dan jarak 0,6 mm; jejak halus yang dibuat oleh teknologi pencetakan garis halus dengan lebar garis dan jarak 0,3 mm; lebar garis 0.3 mm, jejak ultra-halus dengan pitch 0.15 mm.

5) Kaedah pemasangan berbeza mempunyai keperluan kabel yang berbeza. Lebar pemimpin kaedah penyisihan lebih dari 0.2 mm, lebar pemimpin kaedah lekap 0.1 hingga 0.2 mm, dan lebar pemimpin kumpulan pitch halus 0.05 hingga 0.1 mm.

6) The interconnection line (especially the fine-pitch pin device) should be avoided as far as possible between its pads. Setiap garis sambungan melalui pads sebelah mesti dilindungi dengan topeng askar.

7) Untuk komponen berbilang pin (seperti S0IC, QFP, dll.), sambungan pendek antara pad pin tidak dibenarkan untuk melewati. Pemisahan boleh dikeluarkan), sehingga tidak menyebabkan pemindahan atau salah untuk jembatan selepas penyembuhan.

8) Bila merancang papan PCB dengan cip yang tidak dikemas (cip kosong), pads berbentuk kuasa dua cip kosong patut didarat selain dari mengapung; Selain itu, untuk memastikan ikatan yang boleh dipercayai, pads mesti dipenuhi dengan emas. Untuk komponen arah, seperti triod, cip, dll., perhatikan polariti mereka apabila kabel.

4.2 Keperlukan rancangan elektrik litar

1) Prinsip pemindahan wayar dalam ruang pin: densiti rendah memerlukan dua wayar dengan diameter wayar 0,23 mm untuk melewati dalam jarak tengah pin 2,54 mm; Kepadatan tengah memerlukan diameter wayar untuk melewati dalam jarak tengah pin 1.27 mm Ia adalah wayar 0.15 mm; Kepadatan tinggi memerlukan 2 hingga 3 wayar yang lebih tipis dalam jarak tengah pin 1.27 mm.

2) Lebar baris papan cetak sepatutnya sesuai mungkin, yang menyebabkan persamaan impedance. Dalam proses produksi papan cetak, lebar boleh 0.3 mm, 0.2 mm dan 0.1 mm, tetapi kerana baris menjadi lebih tipis dan jarak menjadi lebih kecil, kualiti akan sukar untuk dikawal semasa proses produksi. Kecuali ada keperluan istimewa, ia secara umum sesuai untuk menggunakan prinsip kabel lebar baris 0.3 mm dan jarak baris 0.3 mm.

3) Cuba ambil garis pendek, terutama untuk sirkuit isyarat kecil, semakin pendek garis, semakin kecil perlawanan dan semakin sedikit gangguan, dan panjang garis sambungan sepatutnya dikurangi sebanyak mungkin.

4) Arah kabel papan berbilang lapisan: menurut lapisan kuasa, lapisan tanah dan lapisan isyarat dipisahkan untuk mengurangi gangguan antara bekalan kuasa, tanah dan isyarat. Lagipun, ia diperlukan bahawa kaedah hak cipta baris bagi dua lapisan sebelah papan cetak sepatutnya bertentangan satu sama lain atau mengikut garis dan lengkung diagonal, daripada garis selari, untuk mengurangkan sambungan dan gangguan antara lapisan substrat.

5) Rancangan prinsip garis kuasa dan garis tanah: semakin besar kawasan kabel, semakin baik, untuk mengurangi gangguan. Untuk garis isyarat frekuensi tinggi, gunakan wayar tanah untuk melindungi. Lapisan bekalan kuasa kawasan besar dan lapisan tanah sepatutnya bersebelahan satu sama lain, dan fungsinya adalah untuk membentuk kondensator antara bekalan kuasa dan tanah untuk bermain peran penapis.

4.3 Design Pad

Saiz pad mempunyai pengaruh besar pad a kemudahan dan kehidupan produk SMT, dan merupakan bahagian yang sangat kritik dalam rancangan sirkuit PCB. telah bermain peran yang penting. Keperlukan produksi komponen berbeza. Design pad patut dihasilkan mengikut spesifikasi komponen, untuk memastikan kepercayaan sirkuit dan mencegah kesalahan proses (seperti batu makam dan skew), menunjukkan kelebihan SMT. Dalam rancangan khusus, ia juga mesti direka mengikut ketepatan kumpulan produk khusus, proses berbeza, peralatan berbeza dan keperluan komponen khusus. Pada masa ini, tiada piawai bersatu untuk komponen dilekap permukaan. Negara berbeza dan pembuat berbeza mempunyai bentuk dan pakej yang berbeza komponen. Oleh itu, apabila merancang saiz pad, ia sepatutnya konsisten dengan bentuk pakej dan pins komponen yang anda pilih. dan sebagainya, menentukan panjang pad dan lebar. Ralat pad komponen yang biasa digunakan boleh rujuk kepada beberapa piawai, seperti IPC-SM-782, IPC-7095, IPC-7525, IEC-TC52 WG6, JIS C-5010 dan kompilasi piawai proses industri elektronik.

Titik berikut patut diikuti bila merancang pads:

1) Untuk peranti yang sama, untuk pads yang digunakan secara simetrik, simetri keseluruhan patut disimpan secara ketat, iaitu, bentuk dan saiz corak pad patut sama persis;

2) Untuk peranti yang sama, desain pad mengadopsi saiz pakej dan parameter nilai untuk mengira saiz pad untuk memastikan julat lebar aplikasi keputusan desain;

3) Apabila merancang pad, kepercayaan kumpulan tentera bergantung pada panjang daripada lebar;

4) Design pad patut sesuai: jika ia terlalu besar, tentera menyebar lebih besar dan kongsi tentera hasilnya lebih tipis; jika ia terlalu kecil, tekanan permukaan foil tembaga pad kepada askar cair terlalu kecil. Apabila tekanan permukaan foli tembaga lebih kecil daripada tekanan permukaan askar cair Di bawah tekanan, kongsi askar terbentuk adalah kongsi yang tidak basah;

5) Apabila pad disambung dengan kawasan besar kawasan konduktif (seperti tanah, bekalan kuasa, dll.), ia sepatutnya terisolasi secara panas oleh wayar yang lebih tipis, biasanya dengan lebar 0,2 hingga 0,4 dan panjang sekitar 0,6 mm.

6) Design pad dalam soldering gelombang biasanya lebih besar daripada yang dalam soldering reflow, kerana komponen dalam soldering gelombang ditetapkan dengan lem, dan pad sedikit lebih besar, yang tidak akan membahayakan pemindahan dan tegak komponen, tetapi boleh mengurangkan "kesan bayangan soldering gelombang". "

4.4 Hubungan antara lebar pad C bagi komponen segitiga (L ×W) dan lebar W bagi hujung tentera komponen adalah: C=W ×(0.7～1.3)mm. Untuk komponen RC di bawah 0805, C â¤W; bagi komponen RC di atas 0805, C=W+0.1~0.25mm. Panjangnya kira-kira 0.9 mm, dan jarak pad A=L-0.7 mm.

Ketebusannya sangat berbeza. Contohnya, resistor hanya sekitar separuh daripada kondensator. Perhatian patut diberikan kepada desain pad. Terutama untuk komponen RC kecil, penyelamatan basah yang baik di sisi terminal patut dipertimbangkan. In addition, the top and bottom of the end welding area of the Yuanyuan two-terminal chip component are not completely consistent. Untuk penyeludupan yang boleh dipercayai, penyeludupan menyelam sisi akhir juga diperlukan. Oleh itu, pads diperlukan untuk lebih besar daripada pads komponen.

4.5 Elemen silindrik (Ï'D×L)

Formula reka corak pad komponen MELF: lebar pad ialah C=D ×(0.7～1.0)mm=Ϭmax, panjang S=Lmax-(Lmin-2I), kira-kira 1mm, dan jarak antara kedua-dua pad ialah A=Lmax -2S=Lmin-2I, kira-kira L-1mm. (Ralat ideal hanya mempertimbangkan toleransi komponen, dan tidak mempertimbangkan ralat tempatan.) Semasa produksi khusus, mempertimbangkan ralat tempatan komponen, saiz patut sedikit diperbesar. Semasa soldering kembali, lebar meningkat dengan 0.05~0.1mm dan panjang meningkat dengan 0.2~0.3mm; semasa soldering gelombang, lebar meningkat dengan 0,1 mm dan panjang meningkat dengan 0,2~0,6 mm. Selain itu, semasa proses penyelamatan reflow, ia diinginkan untuk membuka ruang dalam desain pad supaya komponen boleh ditempatkan semasa proses penyelamatan reflow. Dimensi kedalaman nod F=(Lmax-A)/2, kedalaman nod E ialah 0.3mm (untuk komponen saiz kecil, seperti resistor 1/8W) dan 0.4mm (untuk komponen saiz lebih besar, seperti resistor 1/4W). Kerana tebal lapisan tembaga pad umum (termasuk lapisan penapis dan lapisan topeng askar) tidak akan melebihi 0.2 mm, ruang E tidak sepatutnya terlalu besar.

4.6 SOP (pemimpin sayap), peranti pakej QFP

Tiada formula pengiraan piawai untuk desain pad jenis peranti ini, yang relatif sukar. Lebar C pad patut sama dengan (atau sedikit lebih besar/lebih kecil) lebar hujung askar (atau pin), biasanya C=W+0.1mm. Panjang pad biasanya 2.0±0.5mm, biasanya B=T+b1+b2, di mana b1=0.45～0.6mm, yang berguna bagi kongsi tentera dengan profil meniscus yang baik apabila tentera dicair, dan juga dapat mengelakkan tentera secara efektif. Ia adalah sesuai untuk mempunyai cacat jambatan dan mempertimbangkan pencerobohan tempatan komponen; b2 = 0.25 ~ 1.5mm, terutama untuk memastikan bahawa kongsi solder dengan profil meniscus boleh membentuk, (untuk SOIC, QFP dan peranti lain juga patut mempertimbangkannya Untuk peranti SOIC dan QFP, panjang pad adalah B=T+(0.6~0.8) mm, jarak antara pusat pads sama dengan yang cip sendiri, Dan jarak antara pads sama dengan (atau sedikit lebih kecil) jarak antara pemimpin. Untuk cip IC seperti SO dan SOJ dengan jarak pin lebih dari 1,27mm, lebar pad ialah C â¤1,2W, jarak pin ialah antara 0,65 dan 1,27, dan lebar pad ialah Câ¥W, biasanya C=W+0,1~0,25mm; Untuk cip IC sehingga 0.65mm termasuk pitch pin 0.65mm, lebar pad patut sama dengan lebar pin. Lebar pad QFP sepatutnya sama dengan lebar pin, C=W+0.1mm; bagi QFP lengkap-halus, kadang-kadang lebar pad patut dikurangkan secara sesuai, seperti apabila ada petunjuk melewati antara kedua-dua lengkap. Panjang pad B=L+(0.6~1.0)mm, jarak pad A=F Ｏ0.25mm.

Pada masa yang sama, pad yang lebih panjang meningkatkan ketegangan permukaan diantara pasta askar dan pad, yang memudahkan pembebasan pasta askar dan membawa kesenangan kepada proses cetakan pasta askar. Ia juga telah dibuktikan dalam aplikasi praktik bahawa terdapat kawasan gangguan sebelum dan selepas memimpin pada pad, yang sangat berguna untuk stok tentera yang berlebihan untuk mengurangi risiko post-solder jembatan.

4.7 Transistor (SOT)

Hubungan antara lebar pad C dan lebar pemimpin komponen W adalah: C â¥W; panjang pad = panjang pemimpin komponen + b1 + b2, di mana b1 = b2 = 0.3 ~ 0.5mm; jarak pad dijamin sama dengan jarak tengah utama Berdasarkan, melengkapkan empat sisi setiap pad dengan sekurang-kurangnya 0.35mm.

4.8 SOJ, peranti PLCC (pin J)

Prinsip reka pad: (0.5～0.8mm)×(1.85～2.15mm); pusat pin sepatutnya diantara 1/3 dalam corak pad dan pusat pad; jarak antara dua baris pads untuk SOJ adalah umumnya 4.9 mm.

4.9 Design pad BGA dan pad manis

Bentuk pad BGA adalah bulat, dan diameter adalah 80% diameter bola askar. Saiz metrik digunakan dalam desain, kerana komponen dihasilkan dalam sistem metrik, dan desain dalam sistem inci akan menyebabkan penyebaran tempatan. Mengingat faktor proses pemasangan, kadang-kadang pad dummy dirancang di bawah komponen cip dua terminal. Ia tidak digunakan untuk penywelding, tetapi untuk soldering gelombang, jadi ia dipanggil corak boneka. Corak ini memudahkan untuk lengkap untuk melekat pada komponen, sehingga komponen tidak akan terperangkap kerana permukaan lengkap terlalu rendah.

5. Keperluan produksi tanda kekayaan

1) Angka yang biasa digunakan tanda tarikh adalah kuasa dua, bulatan, segitiga dan salib. Diameter tanda tarikh adalah 0.5mm dan 3mm. Secara umum, 2 hingga 3 bulatan solid dengan diameter 1 mm ditempatkan pada garis diagonal plat sebagai tanda rujukan. Jika ia adalah teka-teki, setiap teka-teki patut dirancang dengan tanda tarikh;

2) Saiz tanda pada papan yang sama sepatutnya sama, dan perubahan tidak boleh melebihi 25μm;

3) Titik rujukan boleh menjadi tembaga kosong, atau nickel-plated, tin-plated, dan solder-plated (HASL, tebal 7-10 μm) di atasnya. Ketebalan penutup adalah 5 hingga 10 μm, tidak lebih dari 25 μm, dan permukaan titik rujukan seharusnya berada dalam 15 μm;

4) The datum point should be at least 5mm away from the edge of the printed board. Untuk papan dengan bentuk tidak sah, pinggir tambahan 5 mm patut ditambah. Letakkan pada diagonal papan dan komponen, seharusnya tiada fitur sirkuit lain disekitar tanda titik rujukan, dan saiz kawasan terbuka sama dengan diameter tanda;

5) The jigsaw can adopt the separation technology of stamp plate or double-sided engraved V-shaped groove. Kedalaman bentuk V dikawal dalam 1/6 hingga 1/8 tebal plat, dan panjangnya dikawal dalam 1/3 sisi Untuk Papan PCB tanpa tentera gelombang, sisi depan dan belakang papan bernombor ganda boleh digunakan dalam setengah, dan corak di kedua-dua sisi boleh diatur dengan cara yang sama untuk memperbaiki penggunaan peralatan