SMT印制板设计要点

SMT印制板设计要点
www.smt.cn　　作者:中国船舶工业总公司第七0九研究所 来自:未知 点击:378 时间:2003-10-6
一， 引言
　　SMT表面贴装技术和THT通孔插装技术的印制板设计规范大不相同。SMT印制板设计规范和它所采用的具体工艺密切相关。确定SMT印制板的外形、焊盘图形以及走线等应考虑其组装的类型、贴装方式、贴片精度和焊接工艺等，要进行多次试验并取得一定经验后才能制定出合理的设计方案。
二， SMT印制板的设计
1， PCB的外形及定位
1． 1PCB外形必须经过数控铣削加工，四周垂直平行精度不低于±0.02mm.
　　1. 2对于外形尺寸小于50mm*50mm的PCB，宜采用拼板形式，具体拼成多大尺寸合适，需根据SMT设备性能及具体要求而定。
　　1． 3面贴装印制板漏印过程中需要定位，必须设备定位孔，以英国产DEK丝印机为例，该机器配有一对Φ3mm的定位销，相应的在PCB上相对两边或对角线上应设置两个Φ3+0.1mm的定位孔，依靠这两个定位孔并在印制板底部均匀安置数个底部带磁铁的顶针，即可充分保证印制板定位的牢固、平整。
　　1. 4表面贴装印制板的四周应设计宽度一般为5+0.1mm的工艺夹持边，在工艺夹持边内不应有任何焊盘图形和器件（见图1）。如若确实因面板尺寸受限制，不能满足以上要求，或采用的是拼板组装方式时，可采取四周加边框的PCB制作方法，留出工艺夹持边，待焊接完成后，手工掰开去除边框（见图2）。
图1
图2
2，印制板的布线
2.1走线方式
　　尽量走短线，特别是对小信号电路来讲，线越短电阻越小，干扰越小，同时藕合线长度尽量减短。
2.2走线形状
　　同一层上的信号线改变方向时应该走斜线，且曲率半径大些的好；应避免直角拐角。
2.3走线宽度和中心距
　　印制板线条的宽度要求尽量一致，这样有利于阻抗匹配。从印制板制作工艺来讲，宽度可以做到0.3mm、0.2mm甚至0.1mm，中心距也可以做到0.3mm、0.2mm、0.1mm，但是，随着线条变细，间距变小，在生产过程中质量将更加难以控制，废品率将上升。综合考虑，选用0.3mm线宽和0.3mm线间距的布线原则是比较适宜的，这样既能有效控制质量，以能满足用户要求。
2.4电源线、地线的设计
　　对于电源线和地线而言，走线面积越大越好，以利于减少干扰，对于高频信号线最好是用地线屏蔽。
2.5多层板走线方向
　　多层板走线要按电源层、地线层和信号层分开，减少电源、地、信号之间的干扰。多层板走线要求相邻两层印制板的线条应尽量相互垂直，或走斜线、曲线；不能平行走线，以利于减少基板层间藕合和干扰。大面积的电源层和大面积的地线层要相邻，实际上在电源和地之间形成了一个电容，能够起到滤波作用。

[]焊盘设计控制 [/]

　　因目前表面贴装元器件还没有统一标准，不同的国家，不同的厂商所生产的元器件外形封装都有差异，所以在选择焊盘尺寸时，应与自己所选用的元器件的封装外形、引脚等与焊接相关的尺寸进行比较。
3.1焊盘长度
　　焊盘长度在焊点可靠性中所起的作用比焊盘宽度更为重要，焊点可靠性主要取决于长度而不是宽度。如图3所示。
图3

　　其中al、a2尺寸的选择，要有利于焊料迷人融时能形成良好的弯月形轮廓，还要避免焊料产生桥连现象，以及兼顾元器件的贴片偏差（偏差在允许范围内），以利于增加焊点的附着力，提高焊接可靠性。一般a1取0.5mm、a2取0.5mm-1.5mm之间。
3.2焊盘宽度
　　对于0805以上的阻容元器件，或腿脚间距在1.27mm以上的SO、SOJ等IC芯片而言，焊盘宽度一般是在元器件腿脚宽度的基础上加一个数值，数值的范围在0.1mm-0.25mm之间。而对于0.65mm包括0.65mm腿脚间距以下的IC芯片，焊盘宽度应等于引脚的宽度。
　　对于细间距的QFP,有的时候焊盘宽度相对引腿来说还要适当减少，（如，在两焊盘之间有引线穿过时）。
3.3过孔的处理
　　焊盘内不允许有过孔，以避免因焊料流失所引起的焊接不良，如过孔确需与焊盘相连，应尽可能用细线条加以互连，且过孔与焊盘边缘之间的距离大于1mm.
3.4字符、图形的要求。
　　字符、图形等标志符号不得印在焊盘上，以避免引起焊接不良。
3.5焊盘间线条的要求
　　应尽可能避免在细间距元器件焊盘之间穿越连线，确需在焊盘之间穿越连线的，应用阻焊膜对其加以可靠的遮蔽。
3.6焊盘对称性的要求
　　对于同一个元器件，凡是对称使用的焊盘，如QFP、SOIC等等，设计时应严格保证其全面的对称：即焊盘图形的形状、尺寸完全一致，以保证焊料熔融时，作用于元器件上所有焊点的表面张力保持平衡，以利于形成理想的优质焊点，保证不产生位移。

[]PCB基准标志（MarK）设计要求 [/]

　　4. 1在PCB上必须设置有基准标志，作为贴片机进行贴片操作时的参考基准点。一般是在PCB对角线上设置两至三个Θ1.5mm的裸铜实心圆基准标志（具体尺寸、形状根据不同型号贴片机要求而定）。
　　4.2对于多引脚的元器件，尤其是腿间距在0.65mm以下的细间距贴装IC，应在其焊盘图形附近增设基准标志，一般以在焊盘图形对角线上设置两个对称的裸铜实心圆标志，作为贴片机光学定位和校准用。
三， 结束语
　　作为PCB设计技术人员除了要熟悉电路设计方面的有关理论知识外，还必须了解SMT生产工艺流程，熟知经常用到的各个公司的元器件外形封装。由于PCB设计不良所引起的不良后果比比皆是，许多焊盘后缺陷也与设计不良有直接关系。总之，按照生产全过程控制的观念来看，SMT印制板设计是SMT生产过程中关键的、重要的第一环节。