PCB科技 - 表面貼裝焊盤設計中的關鍵技術

摘要： 襯墊設計 technology is the key to surface mount technology (smt). 詳細分析了焊盤圖案設計中的關鍵技術, 包括部件選擇原則, 矩形無源元件, SOIC、PLCC和QFP器件焊盤優化設計. 之後, 設計時與襯墊相關的問題 印刷電路板 建議.

1引言

Surface mount technology (smt) is a complex system engineering, 而表面貼裝設計科技是各種表面貼裝支撐科技之間的橋樑和關鍵技術. 表面貼裝設計科技由四部分組成： smt電路設計, 工藝設計, 設備操作設計和檢查設計.

smt焊盤圖形設計是 印刷電路板 設計, (Nanjing smt) because it determines the welding position of the components on the 印刷電路板, 以及焊接過程中可能出現的焊點和焊接的可靠性缺陷, 清潔性, 可測試性, 和大修量都有很大的影響. 換句話說, 接地圖案的設計是决定表面貼裝元件可製造性的關鍵因素之一.

現時，表面貼裝元件SMC/SMD的類型和規格多種多樣，結構各异，製造商眾多。 實現相同功能的組件可能有多種包裝形式； 對於給定的包裝類型，其規格和尺寸也存在一定差异。 囙此，建立一個統一的設計規範對於降低焊盤圖案設計的複雜性和提高焊點的可靠性非常有益。

表面貼裝接地圖案的設計與兩個因素密切相關，即元件選擇和加工方法。 由於合理的接地圖案必須與元件尺寸相匹配，囙此可以用於不同製造商的稍有不同的元件，可以適應各種工藝（如回流焊和波峰焊），並在很大程度上滿足佈局和佈線的要求。

2 pad圖案設計中的關鍵技術

2.1部件選擇原則

在選擇部件時，根據系統和電路原理及裝配工藝的要求，在確保滿足部件功能和效能的基礎上，指定數量有限的供應商提供合適的部件，以减少對陸地圖案設計的需求。 寬容，降低土地格局設計的複雜性。

2.2矩形無源元件接地模式設計

無源元件可以通過波峰焊、回流焊或其他工藝進行焊接。 由於各種焊接方法的工藝和熱分佈存在一定差异，從優化焊盤圖案的角度來看，不同的工藝有不同尺寸的焊盤圖案，因為組件在焊接過程中容易移動和直立。 （南京smt）在波峰焊過程中，由於元件用粘合劑粘貼，元件移動問題並不突出。 為回流焊設計的良好焊地圖案也適用於波峰焊。 典型的矩形無源元件接地模式為矩形，如圖1所示。

圖1典型的矩形無源元件接地模式

計算焊盤尺寸的公式為：

A=Wmax-K（1）

安裝電容器時：B=Hmax+Tmin-K（2）

安裝電阻器時：B=Hmax+Tmin+K（3）

G=Lmax-2Tmax-K（4）

式中，K=0.25mm，W為構件寬度，H為構件厚度，T為構件端部焊頭寬度，L為構件長度。 焊盤寬度（A）决定了在應用錫膏/回流焊期間部件的位置，並防止旋轉或偏移，通常小於或等於部件寬度； 焊盤長度（B）决定焊料熔化時是否能形成良好的彎曲。 對於具有月亮形狀輪廓的焊點（南京smt），有必要避免焊料橋接。 焊接實踐證明，表面貼裝元件的焊接可靠性主要取決於焊盤的長度而不是寬度； 焊盤間距（G）控制焊膏應用/回流焊接過程中的元件水准移動。

由於部件的公差較大，最好使用小部件或大部件的形狀參數計算焊盤形狀參數。 矩形電阻器的厚度約為電容器厚度的一半，囙此焊盤長度的設計應不同，否則電阻器將移動。

2.3 SOIC和PLCC土地模式設計

過去，SOIC、PLCC和QFP組件的接地模式都是矩形的。 由於印製電路生產的原因，使用橢圓形土地更為有利。 主要原因有：1。 提高印製板表面錫/鉛焊料塗層的平整度和厚度； 2、减少離子污染引起的拐角處樹枝晶生長引起的高電阻路徑； 3、焊盤之間的接線更緊密。

對於引脚中心距為1.27mm的SOIC/SOJ和PLCC封裝器件，焊盤寬度與焊盤間距之比為7:3、6:4和5:5。 一種類型的焊盤有一個小間距，沒有電線可以在在中間佈線。 這3種焊盤的寬度都很小，很容易引起位移並影響焊點的質量。 這兩種類型都適用。 這種設計的焊盤寬度為0.76mm，焊盤間距為0.51mm，焊盤之間的連接為0.15mm，已廣泛應用於高性能產品中。 襯墊的標準長度為1.9mm。

SOIC的引脚形狀為鷗翼形，SOJ和PLCC封裝器件的引脚為“J”形，如圖2所示。

圖2 PLCC和SOIC器件引脚焊點輪廓

由於鷗翼導線比J導線更靈活，SOIC器件的形狀比PLCC小得多，囙此在焊點上產生的應力較小，可靠性問題相對較小。 PLCC的焊點輪廓主要形成在器件引脚的外側，而鷗翼引脚的焊點輪廓主要形成在引脚的內側。 焊盤長度和焊盤圖案中相對焊盤之間距離的設計方法不同之處在於，“J”型導線和焊盤的切點應向內移動到焊盤的1/3。

2.4 QFP土地格局設計

QFP器件的引脚也是鷗翼，囙此焊盤圖案需要考慮的問題與SOIC基本相同，但其引脚中心距離小於SOIC。 常用的中心距為1.0mm、0.8mm和0.65。 mm和0.5mm等。

QFP焊盤尺寸沒有標準的計算公式，並且引脚間距非常密集，囙此很難設計合理的QFP焊盤圖案。 設計中應注意以下幾點：

a）焊盤的長度决定了焊點的可靠性。 如圖3所示，焊盤的長度與器件可焊引脚的最大長度之間應保持適當的比例，通常約為2.5:1至3:1，以便焊盤上引脚的前端和後端相互干擾。 焊料熔化後，焊盤（b1、b2）可以形成有效的彎月面，以提高焊接强度。 此外，干擾端還可以允許過多的焊料形成“泛區”，减少橋接。

b）焊盤寬度通常約為引線中心距離的55%。

圖3 QFP器件焊盤設計示意圖

c）在確定焊盤長度和焊盤寬度後，可以計算焊盤圖案中焊盤之間的相對距離和焊盤圖案的輪廓尺寸。 即：

LA或LB=Dmin+2b2（5）

-LA=（LA-x）/2-L（6）

-LB=（LB-y）/2-L（7）

式中，D為元件的外形尺寸，m為器件可焊引脚的長度，b1為器件內焊盤的干涉長度，b2為器件外焊盤的干涉長度。

d）對於多引脚小間距QFP器件，焊盤的中心距離必須與QFP引脚的中心距離相同。 此外，應確保焊盤的總累積誤差應在±0.0127mm以內。 這是因為在使用電腦排版時，英制組織和公用組織之間存在精度差异。 （南京smt）囙此，相鄰焊盤的中心距離大於相鄰引脚的中心距離，導致一個引脚和一個引脚。 當焊盤對齊時，下一個焊盤已從下一個引脚中脫落。

設計印刷電路板時與焊盤相關的3個問題

在自行設計焊盤時，對稱使用的焊盤（如片式電阻器、電容器、SOIC、QFP等）的設計應嚴格保持其整體對稱性，即焊盤圖案的形狀和大小應完全一致，圖案的形狀和大小應完全一致。 位置應完全對稱。

在設計land pattern時，最好將CAD系統中的land和lines設計為元素，以便將來可以編輯。

不允許在墊板上列印文字和圖形標誌，標誌與墊板邊緣的距離應大於0.5 mm。 對於沒有外部引脚的設備墊，墊之間不允許有通孔，以確保清潔質量。

兩個組件之間不應使用單個大襯墊，以避免錫含量過高，因為熔化後的張力較大，錫含量過高會將組件拉向一側。 如圖4所示。

圖4使用大焊盤的錯誤

對於引線中心距離為0.65 mm及以下的細間距元件，應在接地圖案的對角線上添加兩個對稱裸銅參攷標記，以進行光學定位，並提高放置精度。

應正確標記每個部件所有針腳的序號，以避免接線過程中針腳混淆。

4結論

表面貼裝焊盤設計是表面貼裝器件製造中的一項關鍵技術，但其中的設計問題容易被忽視。 應正確選擇合適的元件，並優化各種元件的接地圖案設計，使設計的印刷電路板達到良好的效能和質量。