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PCB設計中封裝規范及要求有哪些?

凡億PCB ? 來源:凡億PCB ? 作者:凡億PCB ? 2021-01-21 11:27 ? 次閱讀

PCB的封裝是器件物料在PCB中的映射,封裝是否處理規范牽涉到器件的貼片裝配,我們需要正確的處理封裝數據,滿足實際生產的需求,有的工程師做的封裝無法滿足手工貼片,有的無法滿足機器貼片,也有的封裝未創建一腳標示,手工貼片的時候無法識別正反,造成PCB板短路的現象時有發生,這個時候需要我們設計師對我們自己創建的封裝進行一定的約束。

封裝、焊盤設計統一采用公制單位,對于特殊器件,資料上沒有采用公制標注的,為了避免英公制的轉換誤差,可以按照英制單位。精度要求:采用mil為單位時,精確度為2;采用mm為單位時,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貼片封裝尺寸數據,給出如下數據定義說明:

A—器件的實體長度 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 均取數據手冊推薦的平均值

2262db48-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

圖3-39 無引腳延伸型SMD貼片封裝

定義:

T1為T尺寸的外側補償常數,取值范圍:0.3~1mm

T2為T尺寸的內側補償常數,取值范圍:0.1~0.6mm

W1為W尺寸的側邊補償常數,取值范圍:0~0.2mm

通過實踐經驗并結合數據規格書參數得出以下經驗公式:

X = T1 + T + T2

Y = W1 + W + W1

S = A + T1 + T1 – X

實例演示:

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圖3-40 無引腳延伸型SMD貼片封裝實例數據

如圖3-40所示,根據圖上數據及結合經驗公式可以得到如下實際封裝的創建數據:

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封裝尺寸數據,給出如下數據定義說明:

A—器件的實體長度 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

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圖3-41 翼形引腳型SMD封裝

定義:

T1為T尺寸的外側補償常數,取值范圍:0.3~1mm

T2為T尺寸的內側補償常數,取值范圍:0.3~1mm

W1為W尺寸的側邊補償常數,取值范圍:0~0.2mm

通過實踐經驗并結合數據規格書參數得出以下經驗公式:

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封裝封裝尺寸數據,給出如下數據定義說明:

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 均取數據手冊推薦的平均值

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圖3-42 平臥型SMD封裝

定義:

A1為A尺寸的外側補償常數,取值范圍:0.3~1mm

A2為A尺寸的內側補償常數,取值范圍:0.2~0.5mm

W1為W尺寸的側邊補償常數,取值范圍:0~0.5mm

通過實踐經驗并結合數據規格書參數得出以下經驗公式:

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貼片封裝尺寸數據,給出如下數據定義說明:

A—器件的實體長度 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 均取數據手冊推薦的平均值

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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尺寸的外側補償常數,取值范圍:0.2~0.6mm

T2為T尺寸的內側補償常數,取值范圍:0.2~0.6mm

W1為W尺寸的側邊補償常數,取值范圍:0~0.2mm

通過實踐經驗并結合數據規格書參數得出以下經驗公式:

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封裝封裝尺寸數據,其公式可以參考我們列出的第一條,無引腳延伸型SMD貼片封裝的經驗公式。

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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BGA的Pitch間距來進行常數的添加補償,如表3-7所示。

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圖3-45 常見BGA封裝模型

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表3-7常見BGA焊盤補償常數推薦

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驗公式;

焊盤尺寸計算規則

(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)

24af6f10-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

(2)矩形或正方形 Pin 腳,使用圓形鉆孔

D’ =

24e0c254-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

+ 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

25032966-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png25472f3a-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png25ab7724-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

(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 mm25eeee8c-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png24e0c254-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png25ab7724-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

沉板器件的特殊設計要求

1) 開孔尺寸

器件四周開孔尺寸應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候能正常放進去。有的設計者按照數據手冊做了封裝,但是實際中做出板子來放不下,往往就是因為這個原因。

2) 絲印標注

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上外擴0.25mm,保證絲印在板上,絲印須避讓焊盤的SOLDERMASK,根據具體情況向外讓或切斷絲印。

如圖3-46所示,在此列出了一個沉板的RJ45接口進行示例:

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圖3-46RJ45沉板式封裝

3.4.4 阻焊層設計

阻焊層就是Solder Mask,是指印刷電路板子上要上綠油的部分。實際上這阻焊層使用的是負片輸出,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橋連現象的產生。

一般常規設計的時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,需要在封裝里面設計或者利用軟件的規則進行約束。

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圖3-47阻抗開窗單邊2.5mil

絲印設計

1、元件絲印,一般默認字符線寬0.2032mm(8mil),建議不小于0.127mm(5mil)。

2、焊盤在器件體之內時,輪廓絲印應與器件體輪廓等大,或者絲印比器件體輪廓外擴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,輪廓絲印與焊盤之間保持6mil及以上的間隙, 如圖3-48所示。

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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,輪廓絲印應比器件體大0.1至0.5mm,絲印為斷續線,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。

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圖3-49絲印為斷續線的標示方法

3.4.6 器件1腳、極性及安裝方向的設計

器件一腳標示可以標示器件的方向,防止在裝配的時候出線芯片二極管、極性電容等裝反的現象,有效的提高了生產效率和良品率。

1、1腳、極性、安裝方向用以下五種標識,放置時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”

27606d40-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

2)正極“+”號

2781c904-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

3)片式元件、IC等器件的安裝標識端用0.6~0.8mm的45度斜角表示

27ba7786-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

4)BGA的A、1(2號字)

27dad328-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

5)IC類器件引腳超過64,應標注引腳分組標識符號。分組標識用線段表示,逢5、逢10分別用長為0.6mm、1mm表示

2854ab94-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

6)接插件等類型的器件一般用文字“1”..“N”標示第“1”、“2”和第“N-1”、“N”腳。

289f90aa-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

28bf8b76-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

表3-8器件1腳、極性及安裝方向的設計

常用元器件絲印圖形式樣

為了方便設計師設計標準的封裝,在此列出了一些常見的標準規范封裝的式樣,可供參考,如表3-9。

元器件類型 常見圖形式樣 備 注
電 阻 28df31b0-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png
電 容 29230c78-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)無極性
2)中間絲印未鏈接
膽電容 295efe18-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)要標出正極極性符號。
2)有雙線一邊為正極。
二極管 298cfffc-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)要標出正極極性符號。
三極管/MOS管 29b4caaa-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png
SOP 29eac600-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)一腳標示清晰
2)管腳序號正確
BGA 2a226510-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)用字母“A”及數字“1”標示器件一腳及方向
插裝電阻 2a5df4d6-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png?
水平安裝
2aa0b550-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png?
立式安裝
1)注意安裝空間
插裝電容 2ac3da94-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png?
極性電容
2af8d668-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png?
非極性電容
1)注意極性方向標示

表3-9常用元器件絲印圖形式樣

原文標題:PCB設計中封裝規范及要求

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責任編輯:haq

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