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从焊接角度谈,设计PCB需要注意哪些问题?

发布时间 :2023-02-16 18:06 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCB设计部
 
深圳宏力捷电子是一家专业从事电子产品电路板设计(layout布线设计)的PCB设计公司,主要承接多层、高密度的PCB设计画板及电路板设计打样业务。接下来从焊接角度,聊一聊设计PCB时需要注意哪些点。
 
一、影响PCB焊接质量的因素
 
从PCB设计,到所有元件焊接完成,成为一个高质量的电路板,需要PCB工程师、焊接工艺、焊接工人等诸多环节的把控。
 
主要有以下影响因素:PCB图、电路板的质量、器件的质量、器件管脚的氧化程度、锡膏的质量、锡膏的印刷质量、贴片机的程序编制的精确程度、贴片机的贴装质量、回流焊炉的温度曲线等等。
 
焊接厂本身无法逾越的环节就是PCB画图的。
 
电路设计的人很少焊接电路板,无法获得丰富的焊接经验,而焊接厂的工人不懂画板,只管完成生产任务,没有心思、更没有能力分析造成不良焊接的原因。
 
这两方面的人才各司其职,难以有机结合。
 
二、画PCB时的建议
 
下面是一些建议,避免出现影响焊接质量的各种不良画法。
 
1、关于定位孔
 
 
PCB板的四角要留四个孔(最小孔径 2.5mm),用于印刷锡膏时定位电路板。要求X轴或Y轴方向圆心在同一轴线上,如下图:
    
关于定位孔
 
2、关于MARK点
 
 
PCB板上要标注Mark点,用于贴片机定位。
 
具体位置:在板的斜对角,可以是圆形,或方形的焊盘,不要跟其它器件的焊盘混在一起。如果双面有器件,双面都要标注。
 
也可以考虑在拼版上加MARK点。
 
3、设计PCB时,请注意以下几点:
 
 
a、Mark点的形状如下图案参考,上下对称或者左右对称。
    
关于MARK点
 
b、A的尺寸为2.0mm。
c、从Mark点的外缘离2.0mm的范围内,不应有可能引起错误的识别的形状和颜色变化。(焊盘、焊膏)
d、Mark点的颜色要和周围PCB的颜色有明暗差异。
e、为了确保识别精度,Mark点的表面上电镀铜或锡来防止反射。对形状只有线条的标记,光点不能识别。
 
如下图所示:
 
关于MARK点
 
4、关于留5mm边 
 
画PCB时,在长边方向要留不少于3mm的边,用于贴片机运送电路板,此范围内贴片机无法贴装器件。此范围内不要放置贴片器件。
 
如图:   
 
关于留5mm边
 
双面摆件的电路板,考虑二次回流焊时,器件蹭掉、焊盘蹭掉等问题。
 
关于留5mm边
 
建议芯片少的一面,长边离边5mm范围内,不要放置贴片器件,如果确实由于电路板面积受限,可以在长边加工艺边。
 
5、不要直接在焊盘上过孔
 
焊盘上打过孔,回流焊会有锡膏流入过孔,造成器件焊盘缺锡,引起虚焊,如下图所示。
 
不要直接在焊盘上过孔
 
6、关于二极管、钽电容的极性标注
 
二极管、钽电容的极性标注符合行规,以免工人凭经验焊错方向。如图:
 
关于二极管、钽电容的极性标注
 
7、关于丝印和标识
 
请将器件型号隐藏。尤其是器件密度高的电路板。否则,眼花缭乱影响找到焊接位置。如下图:
    
关于丝印和标识
 
也不要只标型号,不标标号。如下图所示,造成贴片机编程时无法进行。
    
关于丝印和标识
 
丝印字符的字号不宜太小,字符放置位置应错开过孔,以免误读。  
 
关于丝印和标识
 
8、关于IC焊盘应延长
 
SOP、PLCC、QFP等封装的IC,PCB上焊盘长度=IC脚部长度×1.5为适宜,便于手工用烙铁焊接时,芯片管脚与PCB焊盘、锡三者熔为一体。如图:
 
关于IC焊盘应延长
 
9、关于IC焊盘的宽度
 
SOP、PLCC、QFP等封装的IC,画PCB时应注意焊盘的宽度,PCB上焊盘a的宽度=IC脚部宽度(datasheet中的Nom.值),不建议加宽,保证两焊盘间距b有足够的宽度,避免造成连焊。如图:
    
关于IC焊盘的宽度
 
10、放置器件不要旋转任意角度
 
由于贴片机无法旋转任意角度,只能旋转90℃、180℃、270℃、360℃。
 
如下图B旋转了1℃,贴装后器件管脚与电路板上的焊盘,就会错开1℃的角度,从而影响焊接质量。
    
放置器件不要旋转任意角度
 
11、相邻管脚短接时应注意的问题
 
下图a的短接方法,不利于工人识别,且焊接后不美观。
 
如果画图时按图b、图c的方法短接并加上阻焊,焊接出来的效果就不一样。
 
只要保证每个管脚都不相连,该芯片就无短路现象,而且外观也美观。
    
相邻管脚短接时应注意的问题
 
12、关于芯片底下中间焊盘的问题
 
带肚子的芯片,建议将中间焊盘缩小,使它与周围焊盘距离增大,减少短路的机会。如下图:
    
关于芯片底下中间焊盘的问题
 
13、厚度较高的两个器件不要紧密排在一起
 
如下图所示,这样布板会造成贴片机贴装第二个器件时碰到前面已贴的器件,机器会检测到危险,造成机器自动断电。
    
厚度较高的两个器件不要紧密排在一起
 
14、关于BGA
 
由于BGA封装比较特殊,其焊盘都在芯片底下,外面看不到焊接效果。
 
为了返修方便,建议在PCB板上打两个Hole Size:30mil 的定位孔,以便返修时定位钢网。
 
温馨提示:定位孔的大小不宜过大或过小,要使针插入后不掉、不晃动、插入时稍微有点紧为宜,否则定位不准。如下图:
    
关于BGA
 
15、关于PCB板颜色
 
建议不做成红色。红色电路板在贴片机摄像机的红色光源下呈白色,无法进行编程,不便于贴片机进行焊接。
 
16、关于大器件下面的小器件
 
有的人喜欢将小的器件排在同一层的大器件底下,比如:数码管底下有电阻,如下图:
    
关于大器件下面的小器件
 
如此排版会给返修造成困难,返修时必须先拆数码管,还有可能造成数码管损坏。建议将数码管底下的电阻排到Bottom面,如下图:
    
关于大器件下面的小器件
 
17、关于覆铜与焊盘相连影响熔锡
 
由于覆铜会吸收大量热量,造成焊锡难以充分熔化,从而形成虚焊。如图所示:
    
关于覆铜与焊盘相连影响熔锡
 
图a中器件焊盘直接与覆铜相连;图b中50Pins连接器虽然没直接与覆铜相连,但由于四层板的中间两层为大面积覆铜,所以图a、图b都会因为覆铜吸收大量热量而造成锡膏不能充分熔化。
 
图b中50Pins连接器的本体是不耐高温的塑料,若温度设定高了,连接器的本体会熔化或变形,若温度设定低了,覆铜吸收大量热量而造成锡膏不能充分熔化。因此,建议焊盘与大面积覆铜隔离。如图所示:
    
关于覆铜与焊盘相连影响熔锡
 
18、关于拼板的建议及加工艺边
 
关于拼板的建议及加工艺边
 
关于拼板的建议及加工艺边
 
总结
 
现如今,能用软件进行画图,设计并布线PCB的工程师越来越多,设计完成,并能很好的提高焊接效率,作者认为需要重点注意以上要素。
 


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