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1、表面安裝工藝對印制板設計的要求 1.概述由于微電子技術的迅速發展，電子元個件和器個件的小型化和高密度安裝已成為發展的必然趨勢。目前，集成電路的引線距離最小的可達到 0127mm。這樣高集成化、高密度的器件再采用傳統的工藝安裝和焊接幾乎已徑不再可能。從而，一場電子元器件的裝聯工藝技術革命就成為必然。表面安裝器件(SMD，Surface Mounting Device)和表面安裝工藝(SMT，Surface Mounting Technotogy)的出現，導致了印制電路板(PCB，Printed Circuit Board)裝聯革命。SMT 組裝工藝和組裝設備是產品生產的手段和工具，組裝工藝的制定
2、是依據產品設計中所選定材料的技術條什和組裝沒備的技術條件而制定的。在產品設計中充分地考慮生產工藝條件，把生產工藝融合到產品設計中，對產品質量、提高生產效率、降低生產成本都有著很重要的作用。同時，SMT 已將當代電子技術領域所廣泛使用的計算機輔助設計 CAD 和計算機輔助制造 CAM 有機地結合在了一起。SMT 生產線的一般構成包括如下設備：裝料機、焊膏印刷機、貼片機、自動檢測裝置、氣相再流焊機、在線檢測裝置和卸料機。SMT 的工藝過程為：由上料機將 PCB 裝在生產線上，輸送到焊膏印刷機上后，按已經編好的程序和預制的檢板，將焊膏(同時含有粘接劑、助焊劑和焊料)刷在 PCB 上。進入貼片機后，按
3、照設計要求由機械手自動地將所需的元器件放置在指定位置。由于焊膏中含有貼接劑，元器件可暫時定位、固定。自動檢測裝置對元器件的安裝進行檢驗。進入氣相再流焊機時，先預熱，再逐步升溫至焊接溫度，經保溫后，元器件的焊接任務也就完成。經過在線檢測合格后，由卸料機將已裝聯好元器件的 PCB 板卸下，從此完成了全部的 PCB裝聯工作。SMT 的特點：a)簡化傳統 PCB 裝聯工藝；b)免清洗；c)可靠性高；d)減少人為因素影響。2SMT 對 PCB 設 it 的要求由于 SMT 的特殊性，傳統的 PCB 設計方法也應針對其特點作一些改變。2.1 網絡尺寸PCB 設計中的網絡距應采用 254mm(用于英制器件)
4、或者2 5mm(用于公制器件)，以及它們的倍份數值。如：2 54mm的倍份數值為 127、0635，25 的倍數值為 125、0625。22 布線區域印制電路板的布線區域主要取決于以下各因素：a)元器件選型及其接腳。選性價比高的元器件是保證系統性能和經濟指針的首要條件。但相同型號、相同性能的組件，又有不同的封裝形式和包裝形式，而 SMT 生產線設備的技術性能恰好又對元器件的這些形式作出了一些限制，故了解和掌握承擔產品生產的 SMT 生產線的技術條件對 SMT 產品設計中元器件的選擇及 PCB 的設計優化很重要；b)元器件形狀、尺寸及間距。產品設計時考慮此項因素既能更好地利用現有設備，如貼片機、
5、焊接檢測設備等，同時為元器件的合理布局(如對電氣性能、生產工藝的考慮等)提供依據，往往因設計而引起的質量問題而在產品生產中很難得以克服；c)連通元器件的布線信道及布線設計。線寬不宜選得太細，在布線密度允許的條件下，應將聯機設計得盡量寬，以保證機械強度、高可靠性及方便制造；d)裝聯要求及導軌槽尺寸。元器件的排列方向與順序，對再流焊的焊接質量有著直接的影響，一個好的布局設計，除了要考慮熱容量的均勻設計外，另一點要考慮元器件的排列方向與順序。當導軌槽用于接地線或供電線時，與它們沒有電氣聯系的印制板最外邊緣的導電圖形應與導軌槽外緣保持有 25mm 以上的距離；e)安裝空間要求及制造要求。為防止印制板加
6、工時觸及印制導線造成層間短路，內層和外層最外邊緣的導電圖形距離印制板邊緣應大于 125mm。當印制板外層的邊緣布設接地線時，接地線可以占據邊緣位置。對因結構要求已占據的印制板板面位置，不能再布設元器件和印制導線。23 布線要求由于 SMT 提高了 PCB 上的組裝密度，在通過 CAD 系統進行布線設計時，線寬和線間距、線與過孔、線與焊盤、過孔與過孔、線與穿孔焊盤等間的距離都要考慮好。當元器件尺寸較大、布線密度較蔬盹，應適當加大印制導線寬度及其間距，并盡可能把空余的區域合理地設置接地線和電源線。一般來說，功率(電流)回路的線寬、間距應大于信號(電壓)回路；模似回路的電線寬、間距應大于數字回路。對
7、于多層印制板，當內層不需電鍍時，則內層線路應多于外層且采用較細的線條布線：在雙層或多層印制板中，相鄰兩層的印制導線走向宜相互垂直、斜交，應盡量避免平行走向以減少電磁干擾；印制板上同時布設模擬電路和數字電路時，宜將它們的地線系統分開，電源系統分開；高速數字電路的輸入端和輸出端的印制導線，也應避免平行布線，必要時，其間應加設地線，同時數字信號線應靠近地線布設，以減小干擾；模似電路輸入線應加設保護環，以減小信號線與地線之間的電容。印制電路上裝有高壓或大功率器件時，應盡量和低壓小功率器件分開，并要確保其連接設計的合理、可靠。大面積導線(如電源或接地區域)，應在局部開設窗口(見圖1)。印制導線的設計原則
8、是：a)最短走線原則；b)盡量少通過焊盤；c)避免尖角設計；d)均勻、對稱的設計；e)充分合理地利用空間。24 元器件布置貼裝元器件的線腳間距應與元器件尺寸一致以保證貼裝后焊腳尺寸與之吻合。元器件的布置應盡可能均勻分布，以避免相互干擾(見圖 2)。SMD 不應跨越插裝組件(見圖 3)。組件的極性排列應盡量一致(見圖 4)。另外，大功率組件附近應避開熱敏組件，并與其它組件留有足夠的距離；較重的元器件應安排在印制板的支撐點附近，以減小印制板變形；元器件排列應有利于空氣的流通。元器件位置的改動，特別是多層板上的元器件位置的任何改動，都應經認真分析和試驗，以免造成錯誤的布線。25 焊盤設計及印字符號最
9、小焊盤及中繼孔焊盤的邊緣尺寸應為 127DLm(見圖 5a)，焊盤與導線的交接處應鋃邊，鋃邊形式見圖 5b。阻焊膜孔應稍大于焊盤。絲網漏印的組件符號位置應避免組件貼裝或插裝后遮蓋符號，以便識別(見圖 6)。焊盤設計的對比例子見圖 7。另外，焊盤應設置鉆孔的導向點，導向點應與焊盤同心并小于鉆孔尺寸。26 基準點SMT 所用印制板應設計和制作基準作為定位點和公共測量點，以便印制板的層間定位和組件定位。但基準點的設置既不能覆蓋阻焊膜，也不能接近布線。印制板的基準點最好在板的邊緣，一般為 2-3 個(見圖 8)；元器件的基準點可設置在元器件的布置區域內或在區域外的邊緣處，一般為 1-3 個(見圖 9)，可根據需要設置。推薦的定位標記圖形見圖 10。3結束語一項新技術的出現需要許多領域和環節的協調和配合，特別是在當今電子組裝領域里，電子產品正朝著超薄、超小、超輕、高密度組裝方向發展，使今天的設計人員已不能僅滿足于對你所設計的電路、系統的請悉，還要要求你了解你所設計的產品將怎樣去制造，了解產品制造的主要工藝環節。只有這樣才能使新開發的產品具有較短的制造周期，具有較低的制造成本，具有較強的市場競爭能力，才能產生較好的經濟效益和社會效益。本文談及到的是其中的一些實例，希望本文能起到拋磚引玉的作用，使產品設計人員在產品設計中得到一些啟示。
表面安裝工藝對印制板設計的要求
