表面貼裝印制板的設(shè)計(jì)技巧

在確定表面貼裝印制板的外形、焊盤圖形以及布線方式時(shí)應(yīng)充分考慮電路板組裝的類型、貼裝方式、貼片精度和焊接工藝等。只有這樣，才能保證焊接質(zhì)量，提高功能模塊的可靠性。表面貼裝技術(shù)（SMT)和通孔插裝技術(shù)（THT)的印制板設(shè)計(jì)規(guī)范大不相同。

1 表面貼裝印制板外形及定位設(shè)計(jì)

印制板外形必須經(jīng)過數(shù)控銑削加工。如按貼片機(jī)精度±0.02mm來計(jì)算，則印制板四周垂直平行精度即形位公差應(yīng)達(dá)到±0.02mm。

對(duì)于外形尺寸小于50mm*50mm的印制板，宜采用拼板形式，具體拼成多大尺寸合適，需根據(jù)貼片機(jī)、絲印機(jī)規(guī)格及具體要求而定。

印制板漏印過程中需要定位，必須設(shè)置定位孔。以英國產(chǎn)DEK絲印機(jī)為例，該機(jī)器配有一對(duì)D3mm的定位銷，相應(yīng)地在PCB上相對(duì)兩邊或?qū)蔷€上應(yīng)設(shè)置至少兩個(gè)D3mm的定位孔，依靠機(jī)器的視覺系統(tǒng)（Vision)和定位孔保證印制板的定位精度。

印制板的四周應(yīng)設(shè)計(jì)寬度一般為（5±0.1）mm的工藝夾持邊，在工藝夾持邊內(nèi)不應(yīng)有任何焊盤圖形和器件。如若確實(shí)因板面尺寸受限制，不能滿足以上要求，或采用的是拼板組裝方式，可采取四周加邊框的制作方法，留出工藝夾持邊，待焊接完成后，手工掰開去除邊框。

2 印制板的布線方式

盡量走短線，特別是對(duì)小信號(hào)電路來講，線越短電阻越小，干擾越小，同時(shí)藕合線長度盡量減短。

同一層上的信號(hào)線改變方向時(shí)應(yīng)該避免直角拐彎，盡可能走斜線，且曲率半徑大些的好。

走線寬度和中心距

印制板線條的寬度要求盡量一致，這樣有利于阻抗匹配。從印制板制作工藝來講，寬度可以做到0.3mm、0.2mm甚至0.1mm，中心距也可以做到0.3mm、0.2mm、0.1mm，但是，隨著線條變細(xì)，間距變小，在生產(chǎn)過程中質(zhì)量將更加難以控制，廢品率將上升，制造成本將提高。除非用戶有特殊要求，選用0.3mm線寬和0.3mm線間距的布線原則是比較適宜的，它能有效控制質(zhì)量。

電源線、地線的設(shè)計(jì)

對(duì)于電源線和地線而言，走線面積越大越好，以利于減少干擾，對(duì)于高頻信號(hào)線最好是用地線屏蔽。

多層板走線方向

多層板走線要按電源層、地線層和信號(hào)層分開，減少電源、地、信號(hào)之間的干擾。多層板走線要求相鄰兩層印制板的線條應(yīng)盡量相互垂直或走斜線、曲線，不能平行走線，以利于減少基板層間藕合和干擾。大面積的電源層和大面積的地線層要相鄰，其作用是在電源和地之間形成了一個(gè)電容，起到濾波作用。

3 焊盤設(shè)計(jì)控制

因目前表面貼裝元器件還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同的國家，不同的廠商所生產(chǎn)的元器件外形封裝都有差異，所以在選擇焊盤尺寸時(shí)，應(yīng)與自己所選用的元器件的封裝外形、引腳等與焊接相關(guān)的尺寸進(jìn)行比較，確定焊盤長度、寬度。

焊盤長度

焊盤長度在焊點(diǎn)可靠性中所起的作用比焊盤寬度更為重要，焊點(diǎn)可靠性主要取決于長度而不是寬度。如圖1所示。

圖1 焊點(diǎn)

其中L1、L2尺寸的選擇，要有利于焊料熔融時(shí)能形成良好的彎月形輪廓，還要避免焊料產(chǎn)生橋接現(xiàn)象，以及兼顧元器件的貼片偏差（偏差在允許范圍內(nèi)），以利于增加焊點(diǎn)的附著力，提高焊接可靠性。一般L1取0.5mm、L2取0.5-1.5mm.

焊盤寬度

對(duì)于0805以上的阻容元器件，或腳間距在1.27mm以上的SD、SOJ等IC芯片而言，焊盤寬度一般是在元器件引腳寬度的基礎(chǔ)上加一個(gè)數(shù)值，數(shù)值的范圍在0.1-0.25mm之間。而對(duì)于0.65mm包括0.65mm引腳間距以下的IC芯片，焊盤寬度應(yīng)等于引腳的寬度。對(duì)于細(xì)間距的QFP，有的時(shí)候焊盤寬度相對(duì)引腳來說還要適當(dāng)減小，如在兩焊盤之間有引線穿過時(shí)。

焊盤間線條的要求

應(yīng)盡可能避免在細(xì)間距元器件焊盤之間穿越連線，確需在焊盤之間穿越連線的，應(yīng)用阻焊膜對(duì)其加以可靠的遮蔽。

焊盤對(duì)稱性的要求

對(duì)于同一個(gè)元器件，凡是對(duì)稱使用的焊盤，如QFP、SOIC等等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保證其全面的對(duì)稱，即焊盤圖形的形狀、尺寸完全一致，以保證焊料熔融時(shí)，作用于元器件上所有焊點(diǎn)的表面張力保護(hù)平衡，以利于形成理想的優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)，保證不產(chǎn)生位移。

4 基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（Mark)設(shè)計(jì)要求

在印制板上必須設(shè)置有基準(zhǔn)標(biāo)志，作為貼片機(jī)進(jìn)行貼片操作時(shí)的參考基準(zhǔn)點(diǎn)。不同類型的貼片機(jī)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)形狀、尺寸要求不一樣。一般是在印制板對(duì)角線上設(shè)置2-3個(gè)D1.5mm的裸銅實(shí)心作為基準(zhǔn)標(biāo)志。

對(duì)于多引腳的元器件，尤其是引腳間距在0.65mm以下的細(xì)間距貼裝IC，應(yīng)在其焊盤圖形附近增設(shè)基準(zhǔn)標(biāo)志，一般在焊盤圖形對(duì)角線上設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志，作為貼片機(jī)光學(xué)定位和校準(zhǔn)用。

5 其他要求

過渡孔處理

焊盤內(nèi)不允許有過渡孔，且應(yīng)避免過濾孔與焊盤相連，以避免因焊料流失所引起的焊接不良。如過渡孔確需與焊盤互連，且過渡孔與焊盤邊緣之間的距離大于1mm.

字符、圖形的要求

字符、圖形等標(biāo)志符號(hào)不得印在焊盤上，以避免引起焊接不良。

6 結(jié)束語

作為表面貼裝印制板設(shè)計(jì)技術(shù)人員除了要熟悉電路設(shè)計(jì)方面的有關(guān)理論知識(shí)外，還必須了解表面貼裝生產(chǎn)工藝流程，熟知經(jīng)常用到的各個(gè)公司的元器件外形封裝，許多焊接質(zhì)量問題與設(shè)計(jì)不良有直接關(guān)系。按照生產(chǎn)全過程控制的觀念，表面貼裝印制板設(shè)計(jì)是保證表面貼裝質(zhì)量的關(guān)鍵并重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。