PCB的封裝是器件物料在PCB中的映射,封裝是否處理規(guī)范牽涉到器件的貼片裝配,我們需要正確的處理封裝數(shù)據(jù),滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求,有的工程師做的封裝無法滿足手工貼片,有的無法滿足機(jī)器貼片,也有的封裝未創(chuàng)建一腳標(biāo)示,手工貼片的時(shí)候無法識(shí)別正反,造成PCB板短路的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,這個(gè)時(shí)候需要我們設(shè)計(jì)師對我們自己創(chuàng)建的封裝進(jìn)行一定的約束。
封裝、焊盤設(shè)計(jì)統(tǒng)一采用公制單位,對于特殊器件,資料上沒有采用公制標(biāo)注的,為了避免英公制的轉(zhuǎn)換誤差,可以按照英制單位。精度要求:采用mil為單位時(shí),精確度為2;采用mm為單位時(shí),精確度為4。
SMD貼片焊盤圖形及尺寸
1、無引腳延伸型SMD貼片封裝
如圖3-39所示,列出了常見的SMD貼片封裝尺寸數(shù)據(jù),給出如下數(shù)據(jù)定義說明:
A—器件的實(shí)體長度 X—PCB封裝焊盤寬度
H—器件管腳的可焊接高度 Y—PCB封裝焊盤長度
T—器件管腳的可焊接長度 S—兩焊盤之間的間距
W—器件管腳寬度
注:A, T, W 均取數(shù)據(jù)手冊推薦的平均值
圖3-39 無引腳延伸型SMD貼片封裝
定義:
T1為T尺寸的外側(cè)補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0.3~1mm
T2為T尺寸的內(nèi)側(cè)補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0.1~0.6mm
W1為W尺寸的側(cè)邊補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0~0.2mm
通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)得出以下經(jīng)驗(yàn)公式:
X = T1 + T + T2
Y = W1 + W + W1
S = A + T1 + T1 – X
實(shí)例演示:
圖3-40 無引腳延伸型SMD貼片封裝實(shí)例數(shù)據(jù)
如圖3-40所示,根據(jù)圖上數(shù)據(jù)及結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式可以得到如下實(shí)際封裝的創(chuàng)建數(shù)據(jù):
X = 0.6mm(T1)+0.4mm(T)+0.3mm(T2) = 1.3mm
Y = 0.2mm(W1)+1.2mm(W)+0.2mm(W1) = 1.4mm
S = 2.0mm(A)+0.6mm(T1)+0.6mm(T1)-1.3mm(X) = 1.9mm
2、翼形引腳型SMD貼片封裝
如圖3-41所示,列出了翼形引腳型SMD封裝尺寸數(shù)據(jù),給出如下數(shù)據(jù)定義說明:
A—器件的實(shí)體長度 X—PCB封裝焊盤寬度
T—零器件管腳的可焊接長度 Y—PCB封裝焊盤長度
W—器件管腳寬度 S—兩焊盤之間的間距
圖3-41 翼形引腳型SMD封裝
定義:
T1為T尺寸的外側(cè)補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0.3~1mm
T2為T尺寸的內(nèi)側(cè)補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0.3~1mm
W1為W尺寸的側(cè)邊補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0~0.2mm
通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)得出以下經(jīng)驗(yàn)公式:
X = T1 + T + T2
Y = W1 + W + W1
S = A + T1 + T1 – X
3、平臥型SMD貼片封裝
如圖3-42所示,列出了平臥型SMD封裝封裝尺寸數(shù)據(jù),給出如下數(shù)據(jù)定義說明:
A—器件管腳可焊接長度 X—PCB封裝焊盤寬度
C—器件管腳腳間隙Y—PCB封裝焊盤長度
W—器件管腳寬度 S—兩焊盤之間的間距
注:A, C, W 均取數(shù)據(jù)手冊推薦的平均值
圖3-42 平臥型SMD封裝
定義:
A1為A尺寸的外側(cè)補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0.3~1mm
A2為A尺寸的內(nèi)側(cè)補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0.2~0.5mm
W1為W尺寸的側(cè)邊補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0~0.5mm
通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)得出以下經(jīng)驗(yàn)公式:
X=A1 + A + A2 Y = W1 + W + W1
S = A + A + C + T1 + T1 – X
4、J形引腳SMD封裝
如圖3-43所示,列出了J形引腳SMD貼片封裝尺寸數(shù)據(jù),給出如下數(shù)據(jù)定義說明:
A—器件的實(shí)體長度 X—PCB封裝焊盤寬度
D—器件管腳中心間距Y—PCB封裝焊盤長度
W—器件管腳寬度 S—兩焊盤之間的間距
注:A, D, W 均取數(shù)據(jù)手冊推薦的平均值
圖3-43 J形引腳SMD封裝
定義:
T為器件管腳的腳可焊接長度
T1為T尺寸的外側(cè)補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0.2~0.6mm
T2為T尺寸的內(nèi)側(cè)補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0.2~0.6mm
W1為W尺寸的側(cè)邊補(bǔ)償常數(shù),取值范圍:0~0.2mm
通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)得出以下經(jīng)驗(yàn)公式:
T = (A – D)/ 2 X = T1 + T + T2
Y = W1 + W + W1 S = A + T1 + T1 – X
5、圓柱式引腳SMD封裝
如圖3-44所示,列出了圓柱式引腳SMD封裝封裝尺寸數(shù)據(jù),其公式可以參考我們列出的第一條,無引腳延伸型SMD貼片封裝的經(jīng)驗(yàn)公式。
圖3-44 圓柱式引腳SMD貼片封裝
6、BGA類型封裝
如圖3-45,列出了常見BGA類型的封裝,此類封裝我們可以根據(jù)BGA的Pitch間距來進(jìn)行常數(shù)的添加補(bǔ)償,如表3-7所示。
圖3-45 常見BGA封裝模型
表3-7常見BGA焊盤補(bǔ)償常數(shù)推薦
插件封裝類型焊盤圖形及尺寸
除了貼片封裝外剩下就是我們的插件類型封裝,常見在一些接插件,對接座子等器件上面,對于它的焊盤及孔徑,我們對其大概定義了一些經(jīng)驗(yàn)公式;
焊盤尺寸計(jì)算規(guī)則
(1)圓形 Pin 腳,使用圓形鉆孔 Lead Pin Physical Pin
D’ = 管腳直徑D + 0.2 mm(D < 1 mm) ??
= 管腳直徑D + 0.3 mm(D ≥ 1 mm)
(2)矩形或正方形 Pin 腳,使用圓形鉆孔
D’ =
+ 0.1 mm
(3)矩形或正方形 Pin 腳,使用矩形鉆孔
W’ =W + 0.5 mm
H’=H + 0.5 mm
(4)矩形或正方形 Pin 腳,使用橢圓形鉆孔
W’ =W + H + 0.5 mm
H’=H + 0.5 mm
(5)橢圓形 Pin 腳,使用圓形鉆孔
D’ = W + 0.5 mm
(6)橢圓形 Pin 腳,使用橢圓形鉆孔
W’ =W + 0.5 mm
H’=H + 0.5 mm
沉板器件的特殊設(shè)計(jì)要求
1) 開孔尺寸
器件四周開孔尺寸應(yīng)保證比器件最大尺寸單邊大0.2mm(8mil),這樣可以保證器件裝配的時(shí)候能正常放進(jìn)去。有的設(shè)計(jì)者按照數(shù)據(jù)手冊做了封裝,但是實(shí)際中做出板子來放不下,往往就是因?yàn)檫@個(gè)原因。
2) 絲印標(biāo)注
為了在板上能清楚地看到該器件所處位置,它的絲印在原有基礎(chǔ)上外擴(kuò)0.25mm,保證絲印在板上,絲印須避讓焊盤的SOLDERMASK,根據(jù)具體情況向外讓或切斷絲印。
如圖3-46所示,在此列出了一個(gè)沉板的RJ45接口進(jìn)行示例:
圖3-46RJ45沉板式封裝
3.4.4 阻焊層設(shè)計(jì)
阻焊層就是Solder Mask,是指印刷電路板子上要上綠油的部分。實(shí)際上這阻焊層使用的是負(fù)片輸出,所以在阻焊層的形狀映射到板子上以后,并不是上了綠油阻焊,反而是露出了銅皮。阻焊層主要目的是防止波峰焊焊接時(shí)橋連現(xiàn)象的產(chǎn)生。
一般常規(guī)設(shè)計(jì)的時(shí)候我們采取單邊開窗2.5mil的方式即可,如圖3-47所示,如果有特殊要求的,需要在封裝里面設(shè)計(jì)或者利用軟件的規(guī)則進(jìn)行約束。
圖3-47阻抗開窗單邊2.5mil
絲印設(shè)計(jì)
1、元件絲印,一般默認(rèn)字符線寬0.2032mm(8mil),建議不小于0.127mm(5mil)。
2、焊盤在器件體之內(nèi)時(shí),輪廓絲印應(yīng)與器件體輪廓等大,或者絲印比器件體輪廓外擴(kuò)0.1至0.5 mm;以保證絲印與焊盤之間保持6mil以上的間隙。焊盤在器件體之外時(shí),輪廓絲印與焊盤之間保持6mil及以上的間隙, 如圖3-48所示。
圖3-48絲印與焊盤之間的間隙
3、引腳在器件體的邊緣上時(shí),輪廓絲印應(yīng)比器件體大0.1至0.5mm,絲印為斷續(xù)線,絲印與焊盤之間保持6mil以上的間隙。絲印不要上焊盤,以免引起焊接不良,如圖3-49所示。
圖3-49絲印為斷續(xù)線的標(biāo)示方法
3.4.6 器件1腳、極性及安裝方向的設(shè)計(jì)
器件一腳標(biāo)示可以標(biāo)示器件的方向,防止在裝配的時(shí)候出線芯片、二極管、極性電容等裝反的現(xiàn)象,有效的提高了生產(chǎn)效率和良品率。
1、1腳、極性、安裝方向用以下五種標(biāo)識(shí),放置時(shí)注意絲印與焊盤之間任然需要保持6mil以上的間隙,如表3-8:
文字描述 | 圖形描述 |
1)圓圈“o” |
2)正極“+”號(hào) |
3)片式元件、IC等器件的安裝標(biāo)識(shí)端用0.6~0.8mm的45度斜角表示 |
4)BGA的A、1(2號(hào)字) |
5)IC類器件引腳超過64,應(yīng)標(biāo)注引腳分組標(biāo)識(shí)符號(hào)。分組標(biāo)識(shí)用線段表示,逢5、逢10分別用長為0.6mm、1mm表示 |
6)接插件等類型的器件一般用文字“1”..“N”標(biāo)示第“1”、“2”和第“N-1”、“N”腳。 |
表3-8器件1腳、極性及安裝方向的設(shè)計(jì)
常用元器件絲印圖形式樣
為了方便設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的封裝,在此列出了一些常見的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范封裝的式樣,可供參考,如表3-9。
元器件類型 | 常見圖形式樣 | 備 注 |
電 阻 | 無 | |
電 容 |
1)無極性 2)中間絲印未鏈接 |
|
膽電容 |
1)要標(biāo)出正極極性符號(hào)。 2)有雙線一邊為正極。 |
|
二極管 | 1)要標(biāo)出正極極性符號(hào)。 | |
三極管/MOS管 | 無 | |
SOP |
1)一腳標(biāo)示清晰 2)管腳序號(hào)正確 |
|
BGA | 1)用字母“A”及數(shù)字“1”標(biāo)示器件一腳及方向 | |
插裝電阻 |
? 水平安裝 ? 立式安裝 |
1)注意安裝空間 |
插裝電容 |
? 極性電容 ? 非極性電容 |
1)注意極性方向標(biāo)示 |
表3-9常用元器件絲印圖形式樣
原文標(biāo)題:PCB設(shè)計(jì)中封裝規(guī)范及要求
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