SMT工艺设计规范

SMT工艺设计规范制作：王旭辉一.贴片机参数1.本公司目前SMT生产线的贴片机参数如下：●G5自动印刷机可处理的PCB板：L410×W330-L50×W50（mm）●K+自动印刷机可处理的PCB板：L600×W330-L50×W50（mm）●YG12可处理的PCB板：L510×W460-L50×W50（mm）●YS24可处理的PCB板：L330×W460-L50×W50（mm）●可处理元件大小：01005（英制0402）－32×32（mm）（包括SOP,SOJ,PLCC，QFP）●可处理元件高度：最大6.5mm●可放置供料器数量（Tape）：YS24机器最多摆放120种8mm载带包装的最小尺寸物料，大尺寸物料加入后，综合起来一般只能放约80种物料，研发人员尽量控制单板的贴片元器件种类，超过80种的时候应考虑和并相似种类元件或分成两块PCB布放。YG12最多摆放60种8mm载带包装的最小尺寸物料，因我们有两台YG12，综合起来也是可放120种8mm载带包装的最小尺寸物料PCB固定方式：边定位注意：超出以上尺寸的元器件都是不能进行机器贴片的，包括耐温不能满足230℃的元器件，设计人员应预先知会SMT工艺人员，以便提前准备。二.PCB设计2.1PCB尺寸设计因为机器的限制，PCB的长宽尺寸目前必须在L510×W460-L50×W50（mm）之间，否则将无法生产，厚度必在0.5-4mm之间。如果能将PCB分成一个一个系列，一个系列一个固定的尺寸，这样将提高生产线上测试和装配夹具的通用性，带来方便。2.2PCB元件布局2.2.1从装配角度来看，元件通常按四个角度的方式摆放，即：00°、90°、180°、270°，如下图所示，不提倡45°角度等非垂直角度摆放。0°90°180°270°如图为各种元件的0°时的摆放情形，其他角度可依此类推，以便输出标准统一的元件角度坐标。文字方向小型晶体管，大型放大管（0°）钽电容（0°）十字型放大管（0°）电位器（0°）铝电解电容（0°）IC（0°）MELF二极管（0°）电阻、电容、电感（0°）其他元件（0°）2.2.2QFP、PLCC、BGA等精密脚距及功分器等大尺寸，吸热量大的元件一般排放在PCB的中间位置，而且周围需要留有5mm以上的维修的空间，布有BGA芯片的PCB要求翘曲度0.5%。2.2.3PCB四周距板边5mm的范围内不能布放元件及元件焊盘、金属屏蔽框和MARK点，因为贴片机是边定位，板边必须留有余地以便机器定位。如果电气和结构上强烈需要元件靠边布放，则需在PCB的长边设计可分离的5mm宽的工艺边（见图3），工艺边与PCB之间采用1/3的V-CUT连接，待贴片完成后分离掉（参考后续的“4.3PCB拼板设计”）。5mm宽的工艺边贴片完成后去除2.3PCB拼板设计2.3.1对于尺寸小于50×50mm的PCB，可以设计成拼板，如图所示。但拼板后的总尺寸又不能超出L510×W460mm的范围(包括附加的工艺边)，各小拼板的方向尽量保持一致，并维持长边在PCB的流向方向，丝印文字正对人眼。各拼板之间采用V-CUT半切口连接，如图7所示。即两面各切入1/3的深度，中间保留1/3的板厚，可用手工很方便的分离。在电路设计中可直接将PCB实体拷贝拼接在一起，板间留0.3mm的余量用于切口，但注意应将完全靠边的铜箔线路从板边往内收缩至少0.75mm，避免PCB切口加工时刀具伤及铜箔线路。采用V-CUT拼板的PCB厚度一般不超过3.5mm。2.3.2从设备的综合利用率和生产效率出发，我们公司自动贴片机基本按1+1配置，为最大限度的提高设备单位产能，这样对我们前期拼板及拼板后元件有一个基本的规定，当拼板后元件点数不少于420点，这样就达到SMT设备生产效率最大化。2.4PCB焊盘设计焊盘设计总的规则是元件的焊盘投影必须落在PCB焊盘之内，且周围留有一定的剩余面积以利形成带弧度的焊接表面，焊盘设计应对称，双端元件两个焊盘尺寸一致。各类型元件的焊盘具体尺寸见图表1及图示。LWD1）焊盘长度L＝元件焊盘长度＋元件焊盘高度＋0.25（mm）2）焊盘宽度W=元件宽度＋0.25（mm）3）焊盘间距D=元件焊盘间距－0.25（mm）4）具体尺寸见表1表1普通片状元件的焊盘设计尺寸备查表焊盘从引脚弯折处开始，到元件脚边缘结束，四周再向外延伸0.3mm。晶体管焊盘设计焊盘从元件脚弯折处开始，到元件脚边沿结束，四周再向外延伸0.3mm。普通集成电路芯片焊盘设计1-2mm由于芯片引脚的间距很小，小于0.5mm，因此焊盘一般设计成与芯片引脚同宽，不再向两侧扩展，此时应将焊盘径向向外延伸1-2mm，倒装的PLCC及SOJ芯片都应考虑延长焊盘精密间距芯片的焊盘设计2.5PCB丝印设计丝印文字的方向尽量一致，空间不够时可用连线引出再标注丝印文字。二极管、钽电容等有极性的元件和集成电路等外观对称型元件要标明装配方向。见图。＋二极管用横杠标出负极钽电容用＋号标出正极放大管用色点标明方向集成电路用色点或缺口标明方向QFP/PLCC元件用缺口或色点标明方向注意事项：1）焊盘上不能设计丝印图框，不能设计过孔，以免引起虚焊；2）当需要在大面积裸露的铜箔上设计小面积焊盘时，焊盘四周要加丝印框；3）相邻而又短联的两焊盘之间要用阻焊层或丝印框隔开，以阻挡焊锡任意流动。4）元器件流水号应按元件在PCB上的实际位置的顺序依次编号，以方便查找。5)丝印文字应放置在元件安装位置的旁边，避免装配后丝印被元件挡住。6）QFN丝印框应尽量与元件外尺寸同宽。7）PCB所有过孔不可设计在焊盘上，这样可防止焊盘过孔漏锡。4.7PCB的MARK点设计所有PCB都必须设计MARK点。贴片机能识别圆形、十字形、方形等裸铜、镀铅锡、镀金的MARK点，一般使用直径为0.5-3mm的圆形独立焊盘作为MARK点，MARK点外围必须是一个没有涂敷金属的环形区域，圆环区域还需覆盖绿油阻焊层，每板设计2个，成对角分布，但要避免中心对称，间隔尽量拉大，离四周板边距离不小于5mm，拼板时除每大板要设计2个MARK点外，每小板还要设计2个，如图所示。对脚距小于0.5mm的精细间距IC还要设计独立的元件MARK点，以便实现精确贴片，如图所示。PCB板的MARK点设计精细间距元件的MARK点设计2.6双面PCB的设计双面板的处理是先贴装和焊接其中的一面，再返回来贴装和焊接另一面，为方便第2面的处理，应注意的是：尽量将重量大，体积大的一些元件集中布放到第二面（第2次焊接）。重量轻，体积小的元件集中布放到第一面（第1次焊接），并在板四周至少留5mm的空余，中间留有至少4个直径Φ5的空余地，留作顶针的位置。第一面所有小尺寸元件重量（A＝元件重量/引脚与焊盘接触面积）要求如下：片式元件：A≤0.075g/mm2翼形元件：A≤0.3g/mm2J形元件：A≤0.200g/mm2面阵列元件：A≤0.300g/mm22.7元器件包装选择2.7.1贴片元件包装形式包括带装、管装、盘装、散装四种，带装是最常见的包装形式，容易处理，上料和贴装都比较方便，因此应为元件包装的首选，业界也已形成标准的8mm、12mm，16mm、24mm等带宽系列，一般大于24mm就考虑选用管装、盘装形式。2.7.2管装供料器主要适用于长条形的IC器件、接插件，贴片时需用特殊的STICK供料器，目前公司虽配备1个这样的供料器，但最多也只能处理4－8个器件，加上贴装效率低，吸取问题多，应尽量避免采用。2.7.3盘装供料器主要是针对大尺寸精密元件而设计的，特别是PLCC、QFP、BGA等器件，装料和贴装都比较麻烦，而且包装和运输过程中需注意直立放置（不能倾倒和翻转），密封防潮，防振动，防静电等。