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PCB设计中封装规范及要求有哪些?

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描述

PCB的封装是器件物料在PCB中的映射,封装是否处理规范牵涉到器件的贴片装配,我们需要正确的处理封装数据,满足实际生产的需求,有的工程师做的封装无法满足手工贴片,有的无法满足机器贴片,也有的封装未创建一脚标示,手工贴片的时候无法识别正反,造成PCB板短路的现象时有发生,这个时候需要我们设计师对我们自己创建的封装进行一定的约束。

封装、焊盘设计统一采用公制单位,对于特殊器件,资料上没有采用公制标注的,为了避免英公制的转换误差,可以按照英制单位。精度要求:采用mil为单位时,精确度为2;采用mm为单位时,精确度为4。

SMD贴片焊盘图形及尺寸

1、无引脚延伸型SMD贴片封装

如图3-39所示,列出了常见的SMD贴片封装尺寸数据,给出如下数据定义说明:

A—器件的实体长度       X—PCB封装焊盘宽度

H—器件管脚的可焊接高度      Y—PCB封装焊盘长度

T—器件管脚的可焊接长度      S—两焊盘之间的间距

W—器件管脚宽度               

注:A, T, W 均取数据手册推荐的平均值

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图3-39 无引脚延伸型SMD贴片封装

定义:

T1为T尺寸的外侧补偿常数,取值范围:0.3~1mm

T2为T尺寸的内侧补偿常数,取值范围:0.1~0.6mm

W1为W尺寸的侧边补偿常数,取值范围:0~0.2mm

通过实践经验并结合数据规格书参数得出以下经验公式:

X = T1 + T + T2      

Y = W1 + W + W1

S = A + T1 + T1 – X

实例演示:

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图3-40 无引脚延伸型SMD贴片封装实例数据

如图3-40所示,根据图上数据及结合经验公式可以得到如下实际封装的创建数据:

X  =  0.6mm(T1)+0.4mm(T)+0.3mm(T2)              =   1.3mm

Y  =  0.2mm(W1)+1.2mm(W)+0.2mm(W1)            =   1.4mm

S  =  2.0mm(A)+0.6mm(T1)+0.6mm(T1)-1.3mm(X)   =  1.9mm  

2、翼形引脚型SMD贴片封装

如图3-41所示,列出了翼形引脚型SMD封装尺寸数据,给出如下数据定义说明:

A—器件的实体长度      X—PCB封装焊盘宽度

T—零器件管脚的可焊接长度       Y—PCB封装焊盘长度

W—器件管脚宽度              S—两焊盘之间的间距

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图3-41 翼形引脚型SMD封装

定义:

T1为T尺寸的外侧补偿常数,取值范围:0.3~1mm

T2为T尺寸的内侧补偿常数,取值范围:0.3~1mm

W1为W尺寸的侧边补偿常数,取值范围:0~0.2mm

通过实践经验并结合数据规格书参数得出以下经验公式:

X = T1 + T + T2      

Y = W1 + W + W1

S = A + T1 + T1 – X

3、平卧型SMD贴片封装

如图3-42所示,列出了平卧型SMD封装封装尺寸数据,给出如下数据定义说明:

A—器件管脚可焊接长度       X—PCB封装焊盘宽度

C—器件管脚脚间隙                         Y—PCB封装焊盘长度

W—器件管脚宽度                         S—两焊盘之间的间距     

注:A, C, W 均取数据手册推荐的平均值

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图3-42 平卧型SMD封装

定义:

A1为A尺寸的外侧补偿常数,取值范围:0.3~1mm

A2为A尺寸的内侧补偿常数,取值范围:0.2~0.5mm

W1为W尺寸的侧边补偿常数,取值范围:0~0.5mm

通过实践经验并结合数据规格书参数得出以下经验公式:

X=A1 + A + A2       Y = W1 + W + W1

S = A + A + C + T1 + T1 – X

4、J形引脚SMD封装

如图3-43所示,列出了J形引脚SMD贴片封装尺寸数据,给出如下数据定义说明:

A—器件的实体长度          X—PCB封装焊盘宽度

D—器件管脚中心间距                         Y—PCB封装焊盘长度

W—器件管脚宽度                         S—两焊盘之间的间距     

注:A, D, W 均取数据手册推荐的平均值

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图3-43   J形引脚SMD封装

定义:

T为器件管脚的脚可焊接长度

T1为T尺寸的外侧补偿常数,取值范围:0.2~0.6mm

T2为T尺寸的内侧补偿常数,取值范围:0.2~0.6mm

W1为W尺寸的侧边补偿常数,取值范围:0~0.2mm

通过实践经验并结合数据规格书参数得出以下经验公式:

T = (A – D)/ 2       X = T1 + T + T2

Y = W1 + W + W1       S  = A + T1 + T1 – X

5、圆柱式引脚SMD封装

如图3-44所示,列出了圆柱式引脚SMD封装封装尺寸数据,其公式可以参考我们列出的第一条,无引脚延伸型SMD贴片封装的经验公式。

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图3-44 圆柱式引脚SMD贴片封装

6、BGA类型封装

如图3-45,列出了常见BGA类型的封装,此类封装我们可以根据BGA的Pitch间距来进行常数的添加补偿,如表3-7所示。

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图3-45 常见BGA封装模型

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表3-7常见BGA焊盘补偿常数推荐

插件封装类型焊盘图形及尺寸

除了贴片封装外剩下就是我们的插件类型封装,常见在一些接插件,对接座子等器件上面,对于它的焊盘及孔径,我们对其大概定义了一些经验公式;

焊盘尺寸计算规则

(1)圆形 Pin 脚,使用圆形钻孔        Lead Pin     Physical Pin

D’ = 管脚直径D + 0.2 mm(D < 1 mm)   

= 管脚直径D + 0.3 mm(D ≥ 1 mm)

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(2)矩形或正方形 Pin 脚,使用圆形钻孔

D’  =

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+  0.1 mm 

(3)矩形或正方形 Pin 脚,使用矩形钻孔

W’ =W + 0.5 mm

H’=H + 0.5 mm

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(4)矩形或正方形 Pin 脚,使用椭圆形钻孔

W’ =W + H + 0.5 mm

H’=H + 0.5 mm

(5)椭圆形 Pin 脚,使用圆形钻孔

D’  = W + 0.5 mm

(6)椭圆形 Pin 脚,使用椭圆形钻孔

W’ =W + 0.5 mm

H’=H + 0.5 mm25eeee8c-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png24e0c254-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png25ab7724-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png

沉板器件的特殊设计要求

1) 开孔尺寸

器件四周开孔尺寸应保证比器件最大尺寸单边大0.2mm(8mil),这样可以保证器件装配的时候能正常放进去。有的设计者按照数据手册做了封装,但是实际中做出板子来放不下,往往就是因为这个原因。

2) 丝印标注

为了在板上能清楚地看到该器件所处位置,它的丝印在原有基础上外扩0.25mm,保证丝印在板上,丝印须避让焊盘的SOLDERMASK,根据具体情况向外让或切断丝印。

如图3-46所示,在此列出了一个沉板的RJ45接口进行示例:

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图3-46 RJ45沉板式封装

3.4.4  阻焊层设计

阻焊层就是Solder Mask,是指印刷电路板子上要上绿油的部分。实际上这阻焊层使用的是负片输出,所以在阻焊层的形状映射到板子上以后,并不是上了绿油阻焊,反而是露出了铜皮。阻焊层主要目的是防止波峰焊焊接时桥连现象的产生。

一般常规设计的时候我们采取单边开窗2.5mil的方式即可,如图3-47所示,如果有特殊要求的,需要在封装里面设计或者利用软件的规则进行约束。

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图3-47 阻抗开窗单边2.5mil

丝印设计

1、元件丝印,一般默认字符线宽0.2032mm(8mil), 建议不小于0.127mm(5mil)。

2、焊盘在器件体之内时,轮廓丝印应与器件体轮廓等大,或者丝印比器件体轮廓外扩0.1至0.5 mm;以保证丝印与焊盘之间保持6mil以上的间隙。焊盘在器件体之外时,轮廓丝印与焊盘之间保持6mil及以上的间隙, 如图3-48所示。

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图3-48丝印与焊盘之间的间隙

3、引脚在器件体的边缘上时,轮廓丝印应比器件体大0.1至0.5mm,丝印为断续线,丝印与焊盘之间保持6mil以上的间隙。丝印不要上焊盘,以免引起焊接不良,如图3-49所示。

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图3-49 丝印为断续线的标示方法

3.4.6 器件1脚、极性及安装方向的设计

器件一脚标示可以标示器件的方向,防止在装配的时候出线芯片、二极管、极性电容等装反的现象,有效的提高了生产效率和良品率。

1、1脚、极性、安装方向用以下五种标识,放置时注意丝印与焊盘之间任然需要保持6mil以上的间隙,如表3-8:

 

文字描述 图形描述
1)圆圈“o”  

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2)正极“+”号  

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3)片式元件、IC等器件的安装标识端用0.6~0.8mm的45度斜角表示  

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4)BGA的A、1(2号字)  

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5)IC类器件引脚超过64,应标注引脚分组标识符号。分组标识用线段表示,逢5、逢10分别用长为0.6mm、1mm表示  

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6)接插件等类型的器件一般用文字“1”..“N”标示第“1”、“2”和第“N-1”、“N”脚。  

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表3-8  器件1脚、极性及安装方向的设计

常用元器件丝印图形式样

为了方便设计师设计标准的封装,在此列出了一些常见的标准规范封装的式样,可供参考,如表3-9。

 

元器件类型 常见图形式样 备  注
电   阻 28df31b0-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png
电   容 29230c78-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)无极性
2)中间丝印未链接
胆电容 295efe18-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)要标出正极极性符号。
2)有双线一边为正极。
二极管 298cfffc-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)要标出正极极性符号。
三极管/MOS管 29b4caaa-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png
SOP 29eac600-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)一脚标示清晰
2)管脚序号正确
BGA 2a226510-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 1)用字母“A”及数字“1”标示器件一脚及方向
插装电阻 2a5df4d6-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 
水平安装
2aa0b550-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 
立式安装
1)注意安装空间
插装电容 2ac3da94-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 
极性电容
2af8d668-4fbb-11eb-8b86-12bb97331649.png 
非极性电容
1)注意极性方向标示

 

表3-9  常用元器件丝印图形式样

 

原文标题:PCB设计中封装规范及要求

文章出处:【微信公众号:凡亿PCB】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

责任编辑:haq

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