SMT的PCB设计实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板PCB设计不当也会对电子产品的可靠性产生不利影响。PCB设计包含的内容下图所示。
1.布局设计
(1)均匀分布。
- PCB元器件分布尽可能均匀,特别是大质量元件必须分散布置。
(2)平行排列。
- 一般电路尽可能使元器件平行排列,这样做不但美观,而且易于装焊和批量生产。位于电路板边缘的元器件,距离边缘一定要有3~5c的距离。稍小的一些集成电路,如OP要沿轴向排列,电阻和电容组件则垂直于轴向排列,所有这些方向都相对于PCB生产过程的传送方向。
(3)同类元器件。
- 尽可能按相同的方向排列,特征方向应一致,便于元器件的贴装、焊接和检测,如电解电容器极性、二极管的正极、三极管的单引脚端、集成电路的第一脚等。所有元件编(位)号的印刷方位相同。
(4)对称性。
- 对于同一个元件,凡是对称使用的焊盘,如片状电阻、电容、SOIC、SOP等,设计时应严格保持其完全的对称性,即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致。
(5)检测点。
- 凡用于焊接元器件的焊盘,绝不允许兼做检测点用,为了避免损坏元器件必须另外设计专用的检测焊盘,以保证焊接检测和生产调试的正常进行。
(6)多引脚的元器件
- 多引脚的元器件,如SOIC、QFP等。引脚焊盘之间的短接处不允许直通,应由焊盘加引出互连线之后再短接,以免产生桥接。
(7)基准标志。
- 为了确保贴装精度,印制板上应设计有基准标志,基准标志位于其对角处。对于脚距在0.65mm以下的IC,在其对脚处也应设计有一对基准标志。推荐基准标志为1mm长的方形铜焊盘,其上敷有锡铅镀层,厚度为2m,最好采用非永久性阻焊膜涂敷在标志上。
(8)图形标记。
- 焊盘内不允许印有字符和图形标记,标志符号离焊盘边缘距离应大于0.5mm。
(9)元件布局要满足回流焊、波峰焊的工艺及间距要求,如图所示。
2.布线设计
五级布线设计如下表所示。
一级 | 二级 | 三级 | 四级 | 五级 | |
通孔间距 | 2.54 | 2.54 | 2.54 | 2.54 | 2.54 |
钻孔孔径 | 1.17 | 1.17 | 1.17 | 1.17 | 0.99 |
金属化后孔径 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0.89 |
焊盘直径 | 1.65 | 1.65 | 1.52(修窄) | 1.52(修窄) | 1.4(方) |
最小布线宽度 | 0.25 | 0.2 | 0.2 | 0.127 | 0.1 |
最小线距 | 0.25 | 0.2 | 0.2 | 0.127 | 0.1 |
插装通孔间通过的导线数 | 1 | 1 | 2 | 3 | 4 |
表贴焊盘1.27间距通过的导线数 | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 |
2.54网格上放置测试通孔/过孔 | 有/有 | 有/有 | 有/无 | 1/2间距 | 1/2间距 |
通孔孔径/焊盘尺寸 | 0.45/0.89 | 0.45/0.89 | 0.45/0.89 | 0.45/0.89 | 0.45/0.89 |
过孔孔径/焊盘尺寸 | 0.356/0.635 | 0.356/0.635 | 0.356/0.635 | 0.356/0.635 | 0.356/0.51 |
3.元器件的间距设计
元器件的间距设计如下图所示。(单位:mm)
4.焊盘设计
SMT焊盘设计是印制板电路设计极其关键的部分,它确定了元器件在印制板上的焊接位置。标准尺寸元器件的焊盘图形可以直接从CAD软件的元件库中调用,也可自行设计。在实际设计时,有时库中焊盘尺寸不全、元件尺寸与标准有差异或有不同的工艺,还必须根据具体产品的组装密度、不同的工艺、不同的设备及特殊元器件的要求进行设计。
以上内容是SMT PCB设计基本原则,从PCB布局设计,布线设计,元器件的间距设计,焊盘设计等四个方面,详细叙述了SMT PCB设计过程中需要注意的问题。若有叙述不详之处欢迎来电来函交流。