SMT贴片加工的元器件布局设计需要注意什么

时间:2020-10-13 作者:www.pcba-smt.cn

元器件布局要根据SMT贴片加工生产设备和工艺特点与要求进行设计。不同的工艺,如回流焊和波峰焊,对元器件的布局是不一样的。双面回流焊时,对A面和B面的布局也有不同的要求;选择性波峰焊与传统的波峰焊,也有不一样的要求。

  SMT工艺对元器件布局设计的基本要求如下:

  印制电路板上元器件的分布应尽可能均匀,大质量元器件回流焊时热容量较大,过于集中容易造成局部温度低而导致虚焊;同时布局均匀也有利于重心平衡,在振动冲击实验中,不容易出现元器件、金属化孔和焊盘被破坏的现象。

  元器件在印制电路板上的排列方向,同类元器件尽可能按相同的方向排列,特征方向应一致,便于元器件的贴装、焊接和检测。如电解电容器正极、二极管的正极、三极管的单引脚端、集成电路的第一引脚排列方向尽量一致。所有元器件编号的印刷方位相同。

  大型元器件的四周要留出SMD返修设备加热头能够进行操作的尺寸。  

  发热元器件应尽可能远离其他元器件,一般置于边角、机箱内通风位置。发热元器件应用其他引线或其他支撑物进行支撑(如可加散热片),使发热元器件与印制电路板表面保持一定的距离,最小距离为2mm。发热元器件在多层板中将发热元器件体与印制电路板连接,设计时做金属焊盘,加工时用焊锡连接,使热量通过印制电路板散发。

  温度敏感元器件要远离发热元器件。如三极管、集成电路、电解电容器及有些塑壳元器件等,应尽可能远离桥堆、大功率元器件、散热器和大功率电阻。

  需要调节或经常更换的元器件和零部件,如电位器、可调电感线圈、可变电容器微动开关、保险管、按键、插拔器等元器件的布局,应考虑整机的结构要求,将其置于便于调节和更换的位置。若是机内调节,应放在印制电路板上便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应,防止三维空间和二维空间发生冲突。例如,钮子开关的面板开口和印制电路板上开关空的位置应当相匹配。

  接线端子、插拔件附近、长串端子的中央及经常受力作用的部位应设置固定孔,并且固定孔周围应留有相应的空间,以防止因受热膨胀而变形。如长串端子受热膨胀比印制电路板还严重,波峰焊时易发生翘起现象。

  一些体(面)积公差大、精度低,需二次加工的元器件、零部件(如变压器、电解电容器、压敏电阻、桥堆、散热器等),与其他元器件之间的间隔在原设定的基础上再增加一定的裕量。

  建议电解电容器、压敏电阻、桥堆、涤纶电容器等增加裕量不小于1mm,变压器、散热器和超过5W(含5W)的电阻不小于3mm

  电解电容器不可触及发热元器件,如大功率电阻热敏电阻、变压器、散热器等。电解电容器与散热器的间隔最小为10mm,其他元器件到散热器的间隔最小为20mm。

  应力敏感元器件不要布放在印制电路板的角、边缘或靠近接插件、安装孔、槽、拼板的切口、豁口和拐角等处,以上这些位置是印制电路板的高应力区,容易造成焊点和元器件的开裂或裂纹。

  元器件布局要满足回流焊、波峰焊的工艺要求和间距要求。减少波峰焊时产生的阴影效应。

  应留出印制电路板定位孔及固定支架需占用的位置。

  在面积超过500cm2的大面积印制电路板设计中,为防止过锡炉时印制电路板弯曲,应在印制电路板中间留一条5~10mm宽的空隙,不放元器件(可走线),以用来在过锡炉时加上防止印制电路板弯曲的压条。

  回流焊工艺的元器件排布方向。

  ①元器件的布放方向要考虑印制电路板进入回流焊炉的方向。

  ②为了使两个端头片式元器件的两侧焊端及SMD元器件两侧引脚同步受热,减少由于元器件两侧焊端不能同步受热而产生立碑、移位、焊端脱离焊盘等焊接缺陷,要求印制电路板上两个端头片式元器件的长轴应垂直于回流焊炉的传送带方向。

  ③SMD元器件长轴应平行于回流焊炉的传送方向,两个端头的Chip元器件长轴与SMD元器件长轴应互相垂直。

  ④一个好的元器件布局设计除了要考虑热容量的均匀外,还要考虑元器件的排布方向与顺序,

  ⑤对于大尺寸印制电路板,为了使印制电路板两侧温度尽量保持一致,印制电路板长边应平行于回流焊炉的传送带方向。因此,当印制电路板尺寸大于200mm时,要求如下:

  a)两个端头的Chip元器件长轴与印制电路板长边相垂直。

  b)SMD元器件长轴与印制电路板长边平行。

  c)双面组装的印制电路板,两个面上的元器件取向一致。

  d)元器件在印制电路板上的排列方向,同类元器件尽可能按相同的方向排列,特征方向应一致,便于元器件的贴装、焊接和检测。如电解电容器正极、二极管的正极、三极管的单引脚端、集成电路的第1引脚排列方向尽量一致。

  为防止PCB加工时触及印制导线造成层间短路,内层及外层边缘的导电图形距离PCB边缘应大于1.25mm。当PCB外层的边缘已经布设了接地线时

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