SMT工藝對元器件布局設(shè)計(jì)的基本要求如下:
印制電路板上元器件的分布應(yīng)盡可能均勻,大質(zhì)量元器件回流焊時(shí)熱容量較大,過于集中容易造成局部溫度低而導(dǎo)致虛焊;同時(shí)布局均勻也有利于重心平衡,在振動沖擊實(shí)驗(yàn)中,不容易出現(xiàn)元器件、金屬化孔和焊盤被破壞的現(xiàn)象。
元器件在印制電路板上的排列方向,同類元器件盡可能按相同的方向排列,特征方向應(yīng)一致,便于元器件的貼裝、焊接和檢測。如電解電容器正極、二極管的正極、三極管的單引腳端、集成電路的第一引腳排列方向盡量一致。所有元器件編號的印刷方位相同。
大型元器件的四周要留出SMD返修設(shè)備加熱頭能夠進(jìn)行操作的尺寸。
發(fā)熱元器件應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離其他元器件,一般置于邊角、機(jī)箱內(nèi)通風(fēng)位置。發(fā)熱元器件應(yīng)用其他引線或其他支撐物進(jìn)行支撐(如可加散熱片),使發(fā)熱元器件與印制電路板表面保持一定的距離,最小距離為2mm。發(fā)熱元器件在多層板中將發(fā)熱元器件體與印制電路板連接,設(shè)計(jì)時(shí)做金屬焊盤,加工時(shí)用焊錫連接,使熱量通過印制電路板散發(fā)。
溫度敏感元器件要遠(yuǎn)離發(fā)熱元器件。如三極管、集成電路、電解電容器及有些塑殼元器件等,應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離橋堆、大功率元器件、散熱器和大功率電阻。
需要調(diào)節(jié)或經(jīng)常更換的元器件和零部件,如電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器微動開關(guān)、保險(xiǎn)管、按鍵、插拔器等元器件的布局,應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求,將其置于便于調(diào)節(jié)和更換的位置。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié),應(yīng)放在印制電路板上便于調(diào)節(jié)的地方;若是機(jī)外調(diào)節(jié),其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng),防止三維空間和二維空間發(fā)生沖突。例如,鈕子開關(guān)的面板開口和印制電路板上開關(guān)空的位置應(yīng)當(dāng)相匹配。
接線端子、插拔件附近、長串端子的中央及經(jīng)常受力作用的部位應(yīng)設(shè)置固定孔,并且固定孔周圍應(yīng)留有相應(yīng)的空間,以防止因受熱膨脹而變形。如長串端子受熱膨脹比印制電路板還嚴(yán)重,波峰焊時(shí)易發(fā)生翹起現(xiàn)象。
一些體(面)積公差大、精度低,需二次加工的元器件、零部件(如變壓器、電解電容器、壓敏電阻、橋堆、散熱器等),與其他元器件之間的間隔在原設(shè)定的基礎(chǔ)上再增加一定的裕量。
建議電解電容器、壓敏電阻、橋堆、滌綸電容器等增加裕量不小于1mm,變壓器、散熱器和超過5W(含5W)的電阻不小于3mm。
電解電容器不可觸及發(fā)熱元器件,如大功率電阻熱敏電阻、變壓器、散熱器等。電解電容器與散熱器的間隔最小為10mm,其他元器件到散熱器的間隔最小為20mm。
應(yīng)力敏感元器件不要布放在印制電路板的角、邊緣或靠近接插件、安裝孔、槽、拼板的切口、豁口和拐角等處,以上這些位置是印制電路板的高應(yīng)力區(qū),容易造成焊點(diǎn)和元器件的開裂或裂紋。
元器件布局要滿足回流焊、波峰焊的工藝要求和間距要求。減少波峰焊時(shí)產(chǎn)生的陰影效應(yīng)。
在面積超過500cm2的大面積印制電路板設(shè)計(jì)中,為防止過錫爐時(shí)印制電路板彎曲,應(yīng)在印制電路板中間留一條5~10mm寬的空隙,不放元器件(可走線),以用來在過錫爐時(shí)加上防止印制電路板彎曲的壓條。
回流焊工藝的元器件排布方向。
①元器件的布放方向要考慮印制電路板進(jìn)入回流焊爐的方向。
②為了使兩個端頭片式元器件的兩側(cè)焊端及SMD元器件兩側(cè)引腳同步受熱,減少由于元器件兩側(cè)焊端不能同步受熱而產(chǎn)生立碑、移位、焊端脫離焊盤等焊接缺陷,要求印制電路板上兩個端頭片式元器件的長軸應(yīng)垂直于回流焊爐的傳送帶方向。
③SMD元器件長軸應(yīng)平行于回流焊爐的傳送方向,兩個端頭的Chip元器件長軸與SMD元器件長軸應(yīng)互相垂直。
④一個好的元器件布局設(shè)計(jì)除了要考慮熱容量的均勻外,還要考慮元器件的排布方向與順序,
⑤對于大尺寸印制電路板,為了使印制電路板兩側(cè)溫度盡量保持一致,印制電路板長邊應(yīng)平行于回流焊爐的傳送帶方向。因此,當(dāng)印制電路板尺寸大于200mm時(shí),要求如下:
a)兩個端頭的Chip元器件長軸與印制電路板長邊相垂直。
b)SMD元器件長軸與印制電路板長邊平行。
c)雙面組裝的印制電路板,兩個面上的元器件取向一致。
d)元器件在印制電路板上的排列方向,同類元器件盡可能按相同的方向排列,特征方向應(yīng)一致,便于元器件的貼裝、焊接和檢測。如電解電容器正極、二極管的正極、三極管的單引腳端、集成電路的第1引腳排列方向盡量一致。
為防止PCB加工時(shí)觸及印制導(dǎo)線造成層間短路,內(nèi)層及外層邊緣的導(dǎo)電圖形距離PCB邊緣應(yīng)大于1.25mm。當(dāng)PCB外層的邊緣已經(jīng)布設(shè)了接地線時(shí),接地線可以占據(jù)邊緣位置。對因結(jié)構(gòu)要求已經(jīng)占據(jù)的PCB板面位置,不能再布設(shè)元器件和印制導(dǎo)線在SMD/SMC的底面焊盤區(qū)不能有通孔,避免在回流焊之后的波峰焊中焊料被加熱重熔后分流。
元器件的安裝間距:元器件的最小安裝間距必須滿足SMT貼片加工的可制造性、可測試性和可維修性等要求。
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