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從焊接角度談,設(shè)計(jì)PCB需要注意哪些問題?

發(fā)布時(shí)間 :2023-02-16 18:06 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計(jì)部
 
深圳宏力捷電子是一家專業(yè)從事電子產(chǎn)品電路板設(shè)計(jì)(layout布線設(shè)計(jì))的PCB設(shè)計(jì)公司,主要承接多層、高密度的PCB設(shè)計(jì)畫板及電路板設(shè)計(jì)打樣業(yè)務(wù)。接下來從焊接角度,聊一聊設(shè)計(jì)PCB時(shí)需要注意哪些點(diǎn)。
 
一、影響PCB焊接質(zhì)量的因素
 
從PCB設(shè)計(jì),到所有元件焊接完成,成為一個(gè)高質(zhì)量的電路板,需要PCB工程師、焊接工藝、焊接工人等諸多環(huán)節(jié)的把控。
 
主要有以下影響因素:PCB圖、電路板的質(zhì)量、器件的質(zhì)量、器件管腳的氧化程度、錫膏的質(zhì)量、錫膏的印刷質(zhì)量、貼片機(jī)的程序編制的精確程度、貼片機(jī)的貼裝質(zhì)量、回流焊爐的溫度曲線等等。
 
焊接廠本身無法逾越的環(huán)節(jié)就是PCB畫圖的。
 
電路設(shè)計(jì)的人很少焊接電路板,無法獲得豐富的焊接經(jīng)驗(yàn),而焊接廠的工人不懂畫板,只管完成生產(chǎn)任務(wù),沒有心思、更沒有能力分析造成不良焊接的原因。
 
這兩方面的人才各司其職,難以有機(jī)結(jié)合。
 
二、畫PCB時(shí)的建議
 
下面是一些建議,避免出現(xiàn)影響焊接質(zhì)量的各種不良畫法。
 
1、關(guān)于定位孔
 
 
PCB板的四角要留四個(gè)孔(最小孔徑 2.5mm),用于印刷錫膏時(shí)定位電路板。要求X軸或Y軸方向圓心在同一軸線上,如下圖:
    
關(guān)于定位孔
 
2、關(guān)于MARK點(diǎn)
 
 
PCB板上要標(biāo)注Mark點(diǎn),用于貼片機(jī)定位。
 
具體位置:在板的斜對角,可以是圓形,或方形的焊盤,不要跟其它器件的焊盤混在一起。如果雙面有器件,雙面都要標(biāo)注。
 
也可以考慮在拼版上加MARK點(diǎn)。
 
3、設(shè)計(jì)PCB時(shí),請注意以下幾點(diǎn):
 
 
a、Mark點(diǎn)的形狀如下圖案參考,上下對稱或者左右對稱。
    
關(guān)于MARK點(diǎn)
 
b、A的尺寸為2.0mm。
c、從Mark點(diǎn)的外緣離2.0mm的范圍內(nèi),不應(yīng)有可能引起錯(cuò)誤的識別的形狀和顏色變化。(焊盤、焊膏)
d、Mark點(diǎn)的顏色要和周圍PCB的顏色有明暗差異。
e、為了確保識別精度,Mark點(diǎn)的表面上電鍍銅或錫來防止反射。對形狀只有線條的標(biāo)記,光點(diǎn)不能識別。
 
如下圖所示:
 
關(guān)于MARK點(diǎn)
 
4、關(guān)于留5mm邊 
 
畫PCB時(shí),在長邊方向要留不少于3mm的邊,用于貼片機(jī)運(yùn)送電路板,此范圍內(nèi)貼片機(jī)無法貼裝器件。此范圍內(nèi)不要放置貼片器件。
 
如圖:   
 
關(guān)于留5mm邊
 
雙面擺件的電路板,考慮二次回流焊時(shí),器件蹭掉、焊盤蹭掉等問題。
 
關(guān)于留5mm邊
 
建議芯片少的一面,長邊離邊5mm范圍內(nèi),不要放置貼片器件,如果確實(shí)由于電路板面積受限,可以在長邊加工藝邊。
 
5、不要直接在焊盤上過孔
 
焊盤上打過孔,回流焊會(huì)有錫膏流入過孔,造成器件焊盤缺錫,引起虛焊,如下圖所示。
 
不要直接在焊盤上過孔
 
6、關(guān)于二極管、鉭電容的極性標(biāo)注
 
二極管、鉭電容的極性標(biāo)注符合行規(guī),以免工人憑經(jīng)驗(yàn)焊錯(cuò)方向。如圖:
 
關(guān)于二極管、鉭電容的極性標(biāo)注
 
7、關(guān)于絲印和標(biāo)識
 
請將器件型號隱藏。尤其是器件密度高的電路板。否則,眼花繚亂影響找到焊接位置。如下圖:
    
關(guān)于絲印和標(biāo)識
 
也不要只標(biāo)型號,不標(biāo)標(biāo)號。如下圖所示,造成貼片機(jī)編程時(shí)無法進(jìn)行。
    
關(guān)于絲印和標(biāo)識
 
絲印字符的字號不宜太小,字符放置位置應(yīng)錯(cuò)開過孔,以免誤讀。  
 
關(guān)于絲印和標(biāo)識
 
8、關(guān)于IC焊盤應(yīng)延長
 
SOP、PLCC、QFP等封裝的IC,PCB上焊盤長度=IC腳部長度×1.5為適宜,便于手工用烙鐵焊接時(shí),芯片管腳與PCB焊盤、錫三者熔為一體。如圖:
 
關(guān)于IC焊盤應(yīng)延長
 
9、關(guān)于IC焊盤的寬度
 
SOP、PLCC、QFP等封裝的IC,畫PCB時(shí)應(yīng)注意焊盤的寬度,PCB上焊盤a的寬度=IC腳部寬度(datasheet中的Nom.值),不建議加寬,保證兩焊盤間距b有足夠的寬度,避免造成連焊。如圖:
    
關(guān)于IC焊盤的寬度
 
10、放置器件不要旋轉(zhuǎn)任意角度
 
由于貼片機(jī)無法旋轉(zhuǎn)任意角度,只能旋轉(zhuǎn)90℃、180℃、270℃、360℃。
 
如下圖B旋轉(zhuǎn)了1℃,貼裝后器件管腳與電路板上的焊盤,就會(huì)錯(cuò)開1℃的角度,從而影響焊接質(zhì)量。
    
放置器件不要旋轉(zhuǎn)任意角度
 
11、相鄰管腳短接時(shí)應(yīng)注意的問題
 
下圖a的短接方法,不利于工人識別,且焊接后不美觀。
 
如果畫圖時(shí)按圖b、圖c的方法短接并加上阻焊,焊接出來的效果就不一樣。
 
只要保證每個(gè)管腳都不相連,該芯片就無短路現(xiàn)象,而且外觀也美觀。
    
相鄰管腳短接時(shí)應(yīng)注意的問題
 
12、關(guān)于芯片底下中間焊盤的問題
 
帶肚子的芯片,建議將中間焊盤縮小,使它與周圍焊盤距離增大,減少短路的機(jī)會(huì)。如下圖:
    
關(guān)于芯片底下中間焊盤的問題
 
13、厚度較高的兩個(gè)器件不要緊密排在一起
 
如下圖所示,這樣布板會(huì)造成貼片機(jī)貼裝第二個(gè)器件時(shí)碰到前面已貼的器件,機(jī)器會(huì)檢測到危險(xiǎn),造成機(jī)器自動(dòng)斷電。
    
厚度較高的兩個(gè)器件不要緊密排在一起
 
14、關(guān)于BGA
 
由于BGA封裝比較特殊,其焊盤都在芯片底下,外面看不到焊接效果。
 
為了返修方便,建議在PCB板上打兩個(gè)Hole Size:30mil 的定位孔,以便返修時(shí)定位鋼網(wǎng)。
 
溫馨提示:定位孔的大小不宜過大或過小,要使針插入后不掉、不晃動(dòng)、插入時(shí)稍微有點(diǎn)緊為宜,否則定位不準(zhǔn)。如下圖:
    
關(guān)于BGA
 
15、關(guān)于PCB板顏色
 
建議不做成紅色。紅色電路板在貼片機(jī)攝像機(jī)的紅色光源下呈白色,無法進(jìn)行編程,不便于貼片機(jī)進(jìn)行焊接。
 
16、關(guān)于大器件下面的小器件
 
有的人喜歡將小的器件排在同一層的大器件底下,比如:數(shù)碼管底下有電阻,如下圖:
    
關(guān)于大器件下面的小器件
 
如此排版會(huì)給返修造成困難,返修時(shí)必須先拆數(shù)碼管,還有可能造成數(shù)碼管損壞。建議將數(shù)碼管底下的電阻排到Bottom面,如下圖:
    
關(guān)于大器件下面的小器件
 
17、關(guān)于覆銅與焊盤相連影響熔錫
 
由于覆銅會(huì)吸收大量熱量,造成焊錫難以充分熔化,從而形成虛焊。如圖所示:
    
關(guān)于覆銅與焊盤相連影響熔錫
 
圖a中器件焊盤直接與覆銅相連;圖b中50Pins連接器雖然沒直接與覆銅相連,但由于四層板的中間兩層為大面積覆銅,所以圖a、圖b都會(huì)因?yàn)楦层~吸收大量熱量而造成錫膏不能充分熔化。
 
圖b中50Pins連接器的本體是不耐高溫的塑料,若溫度設(shè)定高了,連接器的本體會(huì)熔化或變形,若溫度設(shè)定低了,覆銅吸收大量熱量而造成錫膏不能充分熔化。因此,建議焊盤與大面積覆銅隔離。如圖所示:
    
關(guān)于覆銅與焊盤相連影響熔錫
 
18、關(guān)于拼板的建議及加工藝邊
 
關(guān)于拼板的建議及加工藝邊
 
關(guān)于拼板的建議及加工藝邊
 
總結(jié)
 
現(xiàn)如今,能用軟件進(jìn)行畫圖,設(shè)計(jì)并布線PCB的工程師越來越多,設(shè)計(jì)完成,并能很好的提高焊接效率,作者認(rèn)為需要重點(diǎn)注意以上要素。
 


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