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表面贴装印制板的设计技巧




关键词:
在确定表面贴装印制板的外形、焊盘图形以及布线方式时应充分考虑电路板组装的类型、贴装方式、贴片精度和焊接工艺等。只有这样,才能保证焊接质量,提高功能模块的可靠性。表面贴装技术(SMT)和通孔插装技术(THT)的印制板设计规范大不相同。

1 表面贴装印制板外形及定位设计

  1.  印制板外形必须经过数控铣削加工。如按贴片机精度±0.02mm来计算,则印制板四周垂直平行精度即形位公差应达到±0.02mm。
  2.  对于外形尺寸小于50mm*50mm的印制板,宜采用拼板形式,具体拼成多大尺寸合适,需根据贴片机、丝印机规格及具体要求而定。
  3.  印制板漏印过程中需要定位,必须设置定位孔。以英国产DEK丝印机为例,该机器配有一对D3mm的定位销,相应地在PCB上相对两边或对角线上应设置至少两个D3mm的定位孔,依靠机器的视觉系统(Vision)和定位孔保证印制板的定位精度。
  4.  印制板的四周应设计宽度一般为(5±0.1)mm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。如若确实因板面尺寸受限制,不能满足以上要求,或采用的是拼板组装方式,可采取四周加边框的制作方法,留出工艺夹持边,待焊接完成后,手工掰开去除边框。

2 印制板的布线方式

  1.  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.  同一层上的信号线改变方向时应该避免直角拐弯,尽可能走斜线,且曲率半径大些的好。
  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,制造成本将提高。除非用户有特殊要求,选用0.3mm线宽和0.3mm线间距的布线原则是比较适宜的,它能有效控制质量。
  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。
  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,其作用是在电源和地之间形成了一个电容,起到滤波作用。

3 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,确定焊盘长度、宽度。

  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1所示。
     
    图1    焊点
        其中L1、L2尺寸的选择,要有利于焊料熔融时能形成良好的弯月形轮廓,还要避免焊料产生桥接现象,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L1取0.5mm、L2取0.5-1.5mm.
  2.  焊盘宽度
        对于0805以上的阻容元器件,或脚间距在1.27mm以上的SD、SOJ等IC芯片而言,焊盘宽度一般是在元器件引脚宽度的基础上加一个数值,数值的范围在0.1-0.25mm之间。而对于0.65mm包括0.65mm引脚间距以下的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脚来说还要适当减小,如在两焊盘之间有引线穿过时。
  3.  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。
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