SMT設(shè)計須知

一，元件貼裝
  類型相似的元件應(yīng)該以相同的方向排列在板上，使得元件的貼裝、檢查和焊接更容易。還有，相似的元件類型應(yīng)該盡可能接地在一起，使網(wǎng)表或連通性和電路性能要求*終推動貼裝。例如，在內(nèi)存板上，所有的內(nèi)存芯片都貼放在一個清晰界定的矩陣內(nèi)，所有元件的**腳在同一個方向。這是在邏輯設(shè)計上實施的一個很好的設(shè)計方法，在邏輯設(shè)計中有許多在每個封裝上有不同邏輯功能的相似元件類型。在另一方面，模擬設(shè)計經(jīng)常要求大量的各種元件類型，使得將類似的元件集中在一起頗為困難。不管是否設(shè)計為內(nèi)存的、一般邏輯的、或者模擬的，都推薦所有元件方向為**腳方向相同。


二，基于柵格的元件放置
   SMT元件貼裝與方向通常比通孔技術(shù)（THT）的印制板更加困難，有兩個原因：更高的元件密度，和將元件放在板的兩面的能力。
  對于THT設(shè)計，元件是以2.54mm[0.100"]的中心間距放置的，假設(shè)1.3mm[0.065"]的焊盤，焊盤之間的間隔為1.2mm?？墒?，在高密度SMT設(shè)計中，焊盤之間的間隔經(jīng)常較小，小至0.63mm[0.025"]或更小?；跂鸥竦脑胖茫?.100"的柵格是THT的標(biāo)準(zhǔn)）被大量與現(xiàn)在可購買到的SMT元件封裝有關(guān)的焊盤尺寸所復(fù)雜化了。　
　
  今天所完成的大多數(shù)SMT設(shè)計已經(jīng)放棄了THT板的標(biāo)準(zhǔn)柵格放置規(guī)則。這*終造成元件的隨機(jī)放置，通路孔甚至更加隨機(jī)地在板上放置。
由于隨機(jī)元件放置所產(chǎn)生的兩個問題，一是失去了均勻的基于柵格的測試節(jié)點的可訪問性，二是失去了在所有層面上邏輯的、可預(yù)測的路由通道（可能使板層數(shù)增加）。除此之外在IEC出版物IEC97中確認(rèn)的已接受的國際柵格對于新的設(shè)計應(yīng)該為0.5mm，進(jìn)一步分割為0.05mm。對這個問題的一個解決方法是，用所有的用于測試、路由和翻修點的、以0.05mm中心（或更大，基于設(shè)計）連接到通路孔的元件焊盤建立CAD數(shù)據(jù)庫。然后，當(dāng)在CAD系統(tǒng)上作元件的放置時，簡單地放置元件以使得在焊盤之間有*少0.5mm的間隔，然后將正在放置的元件的通路孔跳出到下一個1.0mm的柵格點。

  以這個方法，所有元件應(yīng)該有介于0.4mm~0.6mm（或平均05mm）的焊盤之間的間隔。從裝配的角度看，處理元件形心在1.0mm柵格上的、板上所有焊盤之間的間隔在兩個方向上大約相等的PCB較為容易。


三，元件間隔
  元件考慮現(xiàn)在已經(jīng)討論過的焊盤結(jié)構(gòu)設(shè)計的信息對于表面貼裝裝配的可靠性是重要的。可是設(shè)計者不應(yīng)該忽視SMT裝配的可制造性、可測試性和可修理性。*小的封裝元件之間的間隔要求滿足所有這些制造要求。*大的封裝元件之間的間隔是沒有限制的；越大越好。有些設(shè)計要求，表面貼裝元件盡可能地靠近?；诮?jīng)驗，所顯示的例子都滿足可制造性的要求。

  在相鄰元件之間的焊盤對焊盤的間隔應(yīng)該是1.25mm[0.050"]的沿印制板所有邊緣空隔，如果板是脫離連接器測試的；或者*少2.5mm[0.100"]，如果測試使用真空密封。這里規(guī)定的要**推薦的*小值，除了導(dǎo)體幾何公差。


四，波峰焊接元件的方向 
  所有的有極性的表面貼裝元件在可能的時候都要以相同的方向放置。在任何**面要用波峰焊接的印制板裝配上，在該面的元件優(yōu)選的方向。使用這個優(yōu)選方向是要使裝配在退出焊錫波峰時得到的焊點質(zhì)量*佳。
  
所有無源元件要相互平行 所有SOIC要垂直于無源元件的長軸 SOIC和無源元件的較長軸要互相垂直無源元件的長軸要垂直于板沿著波峰焊接機(jī)傳送帶的運動方向


五，單面板與雙面板的比較   
  單面與雙面這兩個術(shù)語說的是在表面貼裝出現(xiàn)之前，在一塊印制電路板上的一個或兩個導(dǎo)體層?？墒牵F(xiàn)在，單面的術(shù)語指的是元件貼裝在一個面上（**類型的裝配）。雙面指的是元件貼裝在板的兩面（**類型的裝配）。已經(jīng)觀察到許多SMT設(shè)計者，特別是新手，太急于將元件放置在板的**面，迫使裝配工藝過程執(zhí)行兩次而不是一次。設(shè)計者應(yīng)該集中考慮盡可能地將所有元件放在板的主面上，并且不產(chǎn)生元件間隔的沖突。其結(jié)果是較低的裝配成本。

  如果一定要求雙面貼裝，那么基于柵格的元件放置，雖然更困難，但對于**的*終元件貼裝、電路的可布線性、和可測試性是甚至更加關(guān)鍵的。使用傳統(tǒng)SMT設(shè)計規(guī)則的雙面板經(jīng)常要求雙面的，或者蛤殼式的測試夾具，其成本為單面測試夾具的3~5倍。人們知道，基于柵格的元件貼裝改進(jìn)節(jié)點的可訪問性，以及消除雙面測試的需要。


六，焊錫模板設(shè)計
  焊錫模板是主要的媒介物，通過它將錫膏施用到SMT印制板上。使用它，可**地控制錫膏沉淀的準(zhǔn)確位置和體積。模板的布孔圖通常由板外層的元件貼裝焊盤組成，板面上的其它所有電路都去掉了。模板上的開孔應(yīng)該是板上所有元件焊盤的相同大小。密間距（finepitch）的元件例外。密間距的元件使用相同的寬度，但是開孔的長度縮短1/3，并對中。印制板裝配商可以自己選擇，在制造模板之前改變模板開孔的尺寸，以改變沉積在焊盤上錫膏的量。


七，用于清潔的元件離地高度
  用于清潔的*小元件離地高度是基于該元件的對角線距離。這個尺寸表示如果小心可能集聚污垢的元件表面積。如果不能達(dá)到*小的離地高度，對元件下的適當(dāng)清潔是不可能的。這種情況下推薦使用免洗助焊劑。


八，基準(zhǔn)點標(biāo)記（Fiducial Marks）
  基準(zhǔn)點標(biāo)記是一個在電路布線圖的同一個工藝中產(chǎn)生的印制圖特征?；鶞?zhǔn)點和電路布線圖必須在同一個步驟中腐蝕出來。

   基準(zhǔn)點標(biāo)記為裝配工藝中的所有步驟提供共同的可測量點。這允許裝配使用的每個設(shè)備**地定位電路圖案。

   有兩種類型的基準(zhǔn)點標(biāo)記，它們是：
   A. 全局基準(zhǔn)點（Global Fiducials）
基準(zhǔn)點標(biāo)記用于在單塊板上定位所有電路特征的位置。當(dāng)一個多重圖形電路以組合板（panel）的形式處理時，全局基準(zhǔn)點叫做組合板基準(zhǔn)點。（
   B. 局部基準(zhǔn)點（Local Fiducials）

  用于定位單個元件的基準(zhǔn)點標(biāo)記。　要求至少兩個全局基準(zhǔn)點標(biāo)記來糾正平移偏移（X與Y位置）和旋轉(zhuǎn)偏移（θ位置）。這些點在電路板或組合板上應(yīng)該位于對角線的相對位置，并盡可能地距離分開。

  要求至少兩個局部基準(zhǔn)點標(biāo)記來糾正平移偏移（X與Y位置）和旋轉(zhuǎn)偏移（θ位置）。這可以是兩個位于焊盤圖案范圍內(nèi)對角線相對的兩個標(biāo)記。
如果空間有限，則至少可用一個基準(zhǔn)點來糾正平移偏差（X與Y位置）。單個基準(zhǔn)點應(yīng)該位于焊盤圖案的范圍內(nèi)，作為中心參考點。
局部、全局或組合板基準(zhǔn)點的*小尺寸是1.0mm。一些公司已經(jīng)為組合板基準(zhǔn)點選用較大的基準(zhǔn)點（達(dá)到1.5mm）。保持所有的基準(zhǔn)點為同一尺寸是個很好的方法。


九，基準(zhǔn)點標(biāo)記設(shè)計規(guī)格
  表面貼裝設(shè)備制造商協(xié)會（SMEMA）已經(jīng)將基準(zhǔn)點的設(shè)計原則標(biāo)準(zhǔn)化。這些原則得到IPC的支持，由下列事項組成：
   A. 形狀　*佳的基準(zhǔn)點標(biāo)記是實心圓。
   B.尺寸　基準(zhǔn)點標(biāo)記*小的直徑為1mm[0.040"]。*大直徑是3mm[0.120"]?；鶞?zhǔn)點標(biāo)記不應(yīng)該在同一塊印制板上尺寸變化超過25微米[0.001"]。
   C. 空曠度（clearance）　　在基準(zhǔn)點標(biāo)記周圍，應(yīng)該有一塊沒有其它電路特征或標(biāo)記的空曠面積?？諘鐓^(qū)的尺寸要等于標(biāo)記的半徑。標(biāo)記周圍優(yōu)選的空地等于標(biāo)記的直徑。
   D. 材料　基準(zhǔn)點可以是裸銅、由清澈的防氧化涂層保護(hù)的裸銅、鍍鎳或鍍錫、或焊錫涂層（熱風(fēng)均勻的）
　　電鍍或焊錫涂層的優(yōu)選厚度為5~10微米[0.0002~0.0004"]。焊錫涂層不應(yīng)該超過25微米[0.001"]。
　　如果使用阻焊（solder mask），不應(yīng)該覆蓋基準(zhǔn)點或其空曠區(qū)域。應(yīng)該注意，基準(zhǔn)點標(biāo)記的表面氧化可能降低它的可讀性。
   E. 平整度（flatness） 基準(zhǔn)點標(biāo)記的表面平整度應(yīng)該在15微米[0.0006"]之內(nèi)。
   F.邊緣距離　基準(zhǔn)點要距離印制板邊緣至少5.0mm[0.200"]（SMEMA的標(biāo)準(zhǔn)傳輸空隙），并滿足*小的基準(zhǔn)點空曠度要求。
   G. 對比度　當(dāng)基準(zhǔn)點標(biāo)記與印制板的基質(zhì)材料之間出現(xiàn)高對比度時可達(dá)到*佳的性能。

  將全局或組合板的基準(zhǔn)點位于一個三點基于格柵的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中是一個很好的設(shè)計。**個基準(zhǔn)點位于0,0位置。**和第三個基準(zhǔn)點位于正象限中從0,0點出發(fā)的X與Y的方向上。全局基準(zhǔn)點應(yīng)該位于那些含有表面貼裝以及通孔元件的所有印制板的頂層和底層，因為甚至通孔裝配系統(tǒng)也正開始利用視覺對準(zhǔn)系統(tǒng)。

  所有的密間距元件都應(yīng)該有兩個局部基準(zhǔn)點系統(tǒng)設(shè)計在該元件焊盤圖案內(nèi)，以保證每次當(dāng)元件在板上貼裝、取下和/或更換時有足夠的基準(zhǔn)點。所有基準(zhǔn)點都應(yīng)該有一個足夠大的阻焊（soldermask）開口，以保持光學(xué)目標(biāo)**不受阻焊的干擾。如果阻焊要在光學(xué)目標(biāo)上，那么一些視覺對中系統(tǒng)可能造成由于目標(biāo)點的對比度不夠而不起作用。

  對于所有基準(zhǔn)點的內(nèi)層背景必須相同。即，如果實心銅板在基準(zhǔn)點下面表層以下的層面上，所有基準(zhǔn)點都必須也是這樣。如果基準(zhǔn)點下沒有銅，那么所有都必須沒有。3.6.2 導(dǎo)體 3.6.2.1 導(dǎo)線寬度與空隙在SMT設(shè)計中元件密度的增加要求使用更細(xì)的導(dǎo)線密度和導(dǎo)線之間間隙，印制板層數(shù)的增加要求使用更多的通路孔來這些所增加層之間的必要連接。

   今天，0.15mm[0.006"]的導(dǎo)線寬度/間隙已經(jīng)變得普遍了，已經(jīng)基本上取代0.3mm[0.012"]的線/空隙作為一個普遍使用的幾何參數(shù)。隨著越來越多的密間距（包括Tape AutomatedBonding）元件在印制板上使用，0.125mm[0.005"]的幾何參數(shù)可能用于更多的SMT板中，以減少層數(shù)。


十，表面導(dǎo)線
  連接到焊盤區(qū)域的寬導(dǎo)線可能有偷錫的作用，將焊錫從焊盤上吸到導(dǎo)線上。而且，如果導(dǎo)線去到連接內(nèi)層電源或地線板的通路孔，寬的導(dǎo)線可以起散熱片的作用，在回流焊接期間將熱量從焊盤/引腳區(qū)域帶走，造成冷焊錫點。當(dāng)導(dǎo)線進(jìn)入焊盤區(qū)域時將它變窄。*大的導(dǎo)線寬度應(yīng)該是0.25mm[0.010"]。*小的導(dǎo)線長度應(yīng)該是0.25mm。這個縮頸提供一個有效的焊錫堤檔，消除使用阻焊來防止焊錫從元件焊盤遷移走的需要。
這防止分立元件在回流焊接期間的移動。在有源IC的情況中，這種布線幾何形狀將允許設(shè)計者為表面布線或焊盤帽（無表面布線）的印制板結(jié)構(gòu)使用相同的庫形狀。

  另外，使用這個通用庫形狀允許在設(shè)計過程中兩種結(jié)構(gòu)中流之間的轉(zhuǎn)換容易，不需要改變或編輯元件庫。無任在哪一種情況，都保持了100%的測試點訪問。如果要求較寬的導(dǎo)線，通路孔焊盤尺寸要相應(yīng)地減小，以允許在導(dǎo)線和焊盤之間有足夠的空隙。使用裸銅上的阻焊涂層（SMOBC, Solder Mask Over BareCopper）或者已經(jīng)選擇性地去掉電鍍層的銅。阻焊與裸銅提供焊錫遷移的一個有效障礙。這可能提供足夠的保護(hù)，甚至如果選項A和B被忽視。


十一，內(nèi)層導(dǎo)線
  使用0.2mm[0.008"]的導(dǎo)線和間隙經(jīng)常是層數(shù)增加，因為在1.27mm[0.050"]中心上通路孔之間沒有可用的布線通道。就是由于這個原因，SMT設(shè)計使用越來越多的0.15mm[0.006"]導(dǎo)線，大量使用FPT的設(shè)計也增加使用0.125mm[0.005"]的導(dǎo)線和空隙。

  由于導(dǎo)線寬度控制在印制板外層上的維持困難得多，所以將這些細(xì)的幾何形狀只保持在多層印制板的內(nèi)層會更好一點。這樣做可以減少阻焊的需要，戲劇性的改善制造合格率。一般，選擇使用較細(xì)的幾何形狀是由于要減少層數(shù)的需要所推動的。減少層數(shù)經(jīng)?？梢詼p少整個板的厚度，改善小孔鉆孔的縱橫比。


SMT設(shè)計須知講解完畢。