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Technologie de conception détaillée des PCB dans l'environnement SMT
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Technologie de conception détaillée des PCB dans l'environnement SMT

2022-06-17
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Author:pcb

1.. Introduction

Le procédé de montage de surface utilise de la soudure ou de la pâte à souder pour former une connexion mécanique et électrique entre l'élément et le substrat. PCB board. Son principal avantage est sa petite taille, Poids léger, Bonne interconnexion; Les circuits à haute fréquence ont de bonnes performances et une impédance parasitaire. Réduction significative; Bonne résistance aux chocs et aux vibrations. Lors de l'utilisation du procédé de montage de surface, Le câblage n'a pas besoin de traverser la carte de circuit, Cela permet d'éviter la réception par fil ou la génération de signaux de rayonnement, Ainsi, le SNR du circuit est amélioré. Évaluer le rendement du processus SMT, Tout d'abord,, Les soudures doivent être correctement formées; La condition préalable à une formation correcte est: PCB board Doit être raisonnablement conçu; Deuxièmement,, La densité des composants doit être raisonnablement organisée au cours de l'essai. PCB board Mise en page. , Satisfaire aux exigences des points d'essai. Lors de la conception des circuits imprimés, it is done through DFM (Design for Manufacturability). DFM is an important part of the key technology of concurrent engineering (CE). Commencer par la conception du produit, Considérer la fabrication et la détectabilité, Est un outil efficace pour la conception de circuits imprimés, de la conception à la fabrication.

PCB board

2. PCB board material selection

Il existe deux types principaux de substrats de circuits imprimés: les substrats organiques et les substrats inorganiques, et la plupart des substrats organiques sont utilisés. Les substrats de PCB utilisés dans différentes couches sont également différents. Par exemple, les composites préfabriqués sont utilisés pour les tôles de 3 à 4 couches et l'époxy de verre est principalement utilisé pour les tôles à double face. Dans le processus d'assemblage électronique sans plomb, la flexion des circuits imprimés lorsqu'ils sont chauffés augmente en raison de l'augmentation de la température. Par conséquent, dans le SMT, des plaques de moindre courbure, comme le fr - 4 et d'autres types de substrats, sont nécessaires. En raison de l'effet des contraintes de dilatation et de retrait sur les composants après chauffage du substrat, les électrodes se décollent et la fiabilité diminue. Par conséquent, le coefficient de dilatation du matériau doit être pris en considération lors du choix du matériau, en particulier lorsque l'élément est supérieur à 3,2 — 1,6 MM. Les PCB utilisés dans les techniques d'assemblage de surface nécessitent une conductivité thermique élevée, une excellente résistance à la chaleur (150 ƒ, 60 min) et une soudabilité (260 ƒ, 10 s), une résistance à l'adhérence élevée de la Feuille de cuivre (supérieure à 1,5 — 104pa) et une résistance à la flexion (25 — 104pa), une conductivité élevée et une faible constante diélectrique, une bonne capacité d'estampage (précision ± 0,02 mm) et une compatibilité avec les détergents, De plus, l'apparence doit être lisse et plate sans déformation, fissures, cicatrices et taches de rouille. L'épaisseur de la carte de circuit imprimé est de 0,5 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 1 mm, 1,5 mm, 1,6 mm, (1,8mm), 2,7 mm, (3,0 mm), 3,2 mm, 4,0mm, 6,4 mm, où 0,7mm et 1,5 mm d'épaisseur de la carte de circuit imprimé sont utilisés pour la conception de la carte recto - verso avec des doigts d'or, et 1,8mm et 3,0mm sont des dimensions non standard. Du point de vue de la production, la taille de la carte de circuit imprimé ne doit pas être inférieure à 250 — 200 mm, et la taille idéale est généralement (250 — 350 mm) — (200 — 250 mm). Utilisez un puzzle. La technique d'assemblage de surface spécifie la quantité de flexion de la plaque de base d'une épaisseur de 1,6 mm comme étant la déformation supérieure - 0,5 mm et la déformation inférieure - 1,2 mm. En général, une flexion inférieure à 0065% est autorisée.


3. Disposition des trous de travers et des composants des PCB

3.1 disposition des trous

Évitez de placer le trou de travers à moins de 0,6 mm de la plaque de soudage de montage de surface.

Il ne doit pas y avoir de trous de passage (c'est - à - dire qu'il n'y a pas de trous de passage sous les éléments; le film de soudage par résistance peut être exclu) entre les plaques de soudage des éléments sans goupille externe (comme le condensateur de résistance à la puce, le potentiomètre réglable, le condensateur, Attendez..) pour assurer la qualité du nettoyage.

Lors de la conception de la disposition, il est nécessaire de tenir pleinement compte de l'espacement des sondes de différents diamètres lors des essais automatiques en ligne.

L'écart d'ajustement entre le diamètre du trou de travers et le plomb de l'élément est trop grand et facile à souder. En général, le diamètre du trou de travers est de 0,05 - 0,2 mm plus grand que le diamètre du fil de plomb. Lorsque le diamètre du disque de soudage est 2,5 - 3 fois le diamètre du trou de travers, il est facile de former une soudure qualifiée.

Les trous de travers et les tampons ne doivent pas être raccordés pour éviter la perte de soudure ou l'isolation thermique. S'il est nécessaire de raccorder le trou de travers au PAD, il doit être interconnecté autant que possible par des conducteurs fins (moins de 1 / 2 ou 0,3 mm à 0,4 mm de la largeur du PAD) et la distance entre le trou de travers et le bord du PAD doit être supérieure à 1 mm.


3.2 disposition des composants

Lors du soudage par Reflow, les points suivants doivent être notés dans la direction de disposition des composants:

La distribution des composants sur la plaque doit être aussi uniforme que possible (même chaleur et espace);

Les composants doivent être disposés dans la même direction autant que possible afin de réduire au minimum le mauvais soudage;

L'espacement entre les composants doit être supérieur à 0,5 mm afin d'éviter une compensation insuffisante de la température;

Il devrait y avoir un espace d'entretien et d'essai autour du PLCC, du SOIC, du qfp et d'autres gros équipements;

Les éléments de puissance ne doivent pas être centralisés et doivent être disposés séparément sur le bord de la carte PCB ou à un endroit bien ventilé et dissipant la chaleur;

Ne placez pas les pièces précieuses près des zones à forte concentration de contrainte, comme les bords, les coins ou les Inserts, les trous de montage, les fentes, les découpes de panneaux et les ouvertures de PCB, afin de réduire les fissures ou les fissures.


3.3 orientation des composants

Lors du soudage par ondes, les points suivants doivent être notés dans la direction de disposition des composants:

Tous les éléments passifs doivent être parallèles les uns aux autres;

L'axe long du SOIC et de l'élément passif doit être perpendiculaire l'un à l'autre;

L'axe long de l'élément passif doit être perpendiculaire à la direction de déplacement de la plaque le long de la bande transporteuse du soudeur à crête d'onde;

Les composants de montage de surface polarisés doivent être placés dans la même direction autant que possible;

Lors du soudage d'éléments Multi - broches tels que le SOIC, les deux broches de soudage dans le sens de l'écoulement de la soudure doivent être munies d'une plaque de soudage à soudure volée ou d'une surface de plaque de soudage ajoutée pour empêcher le pont;

Les éléments de type similaire doivent être disposés sur la plaque dans la même direction afin de faciliter le placement, l'inspection et le soudage des éléments;

Lors de l'utilisation de différents procédés d'assemblage, il faut tenir compte de l'adaptabilité des broches et du poids des composants aux procédés de soudage par Reflow ou par ondes afin d'éviter que les pièces ne tombent ou ne soient soudées. Quatre fixations latérales.


4. Conception du circuit PCB et du PAD

4.1 prescriptions relatives à la conception du procédé de circuit

Le bord de serrage du procédé PCB est de 5 mm.

Évitez de connecter le fil à la plaque de soudage à un certain angle et essayez de le rendre perpendiculaire à la plaque de soudage de la pièce. Le fil doit être relié à la plaque de soudage à partir du Centre du long bord de la plaque de soudage.

Réduire la largeur de la connexion entre le conducteur et le pad, à moins qu'elle ne soit limitée par la capacité de charge, les contraintes de traitement, etc., la largeur doit être de 0,4 mm ou la moitié de la largeur du PAD, la plus petite de ces deux valeurs étant retenue. L'un est d'éviter une dissipation trop rapide de la chaleur, l'autre est d'éviter que les tôles d'arrêt ne soient pas suffisamment précises, ce qui entraîne un flux de soudure et une mauvaise soudure.

Structure du conducteur de la carte de circuit imprimé: la marque est faite par la technologie de gravure commune, la largeur de ligne et l'espacement sont de 0,6mm; Des traces minces, d'une largeur de ligne de 0,3 mm et d'un espacement de 0,3 mm, ont été produites par la technique de gravure à fil fin. Traces ultrafines avec une largeur de ligne de 0,3mm et un espacement de 0,15mm.

Différentes méthodes d'assemblage ont des exigences de câblage différentes. La largeur du plomb pour la méthode d'insertion est supérieure à 0,2 mm, la largeur du plomb pour la méthode d'installation est de 0,1 à 0,2 mm et la largeur du plomb pour l'assemblage à espacement fin est de 0,05 à 0,1 mm.

Dans la mesure du possible, l'interconnexion entre les Pads (en particulier les pins à espacement fin) doit être évitée. Toute interconnexion à travers les Pads adjacents doit être protégée par des plaques de soudure résistantes.

Pour les composants Multi - broches (tels que s0ic, qfp, etc.), la connexion courte entre les tampons de broche n'est pas autorisée à passer. La séparation peut être exclue) afin d'éviter tout déplacement après soudage ou toute fausse interprétation du pont.

Lors de la conception d'une carte à PCB à l'aide d'une puce non encapsulée (puce nue), la plaque de soudage carrée de la puce nue doit être mise à la terre et non flottante; En outre, pour assurer une liaison fiable, les Pads doivent être plaqués uniformément en or. Pour les éléments directionnels, tels que les Triodes, les puces, etc., la polarité doit être notée lors du câblage.


4.2 prescriptions relatives à la conception électrique des circuits

Principe de passage du conducteur à l'intérieur de l'espacement des broches: la faible densité exige que deux conducteurs d'un diamètre de 0,23 mm passent à l'intérieur de la distance centrale des broches de 2,54 mm; La densité moyenne exige que le diamètre du conducteur passe à moins de 1,27 mm du Centre de la goupille, qui est un conducteur de 0,15 mm; La haute densité nécessite l'utilisation de 2 à 3 conducteurs plus fins à une distance centrale de 1,27 MM.

La largeur de la ligne du tableau imprimé doit être aussi uniforme que possible, ce qui facilite l'appariement de l'impédance. Dans le processus de production des planches imprimées, la largeur peut être de 0,3mm, 0,2 mm et 0,1mm, mais à mesure que les lignes s'amincissent et que l'espacement diminue, la qualité du processus de production sera difficile à contrôler. Sauf indication contraire, le principe de câblage de 0,3mm de largeur de ligne et de 0,3mm d'espacement de ligne est généralement préférable.

Les fils courts, en particulier les petits circuits de signal, doivent être utilisés autant que possible. Plus la ligne est courte, plus la résistance est faible et plus l'interférence est faible, plus la longueur de la ligne de couplage doit être réduite autant que possible.

Direction de câblage du panneau multicouche: séparer la couche au sol de la couche de signal en fonction de la couche d'alimentation électrique afin de réduire l'interférence entre l'alimentation électrique, la couche au sol et le signal. En outre, la méthode du droit d'auteur sur les lignes qui exige que les deux couches adjacentes de planches imprimées soient perpendiculaires les unes aux autres ou suivent des diagonales et des courbes plutôt que des lignes parallèles afin de réduire le couplage et l'interférence entre les couches de substrat.

Principe de conception de la ligne électrique et de la ligne au sol: plus la zone de câblage est grande, mieux c'est pour réduire l'interférence. Pour les lignes de signaux à haute fréquence, le blindage doit être effectué à l'aide d'un fil au sol. Les grandes zones d'alimentation électrique et de mise à la terre doivent être adjacentes les unes aux autres et avoir pour fonction de former un condensateur entre l'alimentation électrique et la mise à la terre pour agir comme filtre.


4.3 conception du joint

La taille de la plaque de soudage a une grande influence sur la fabrication et la durée de vie des produits SMT et est un élément clé de la conception des circuits PCB. A joué un rôle important. Les exigences de production des composants sont différentes. La conception du PAD doit être conforme aux spécifications des composants afin d'assurer la fiabilité du circuit et d'éviter les défauts de procédé tels que les pierres tombales et l'inclinaison, démontrant la supériorité du SMT. Dans la conception spécifique, la conception doit également être effectuée en fonction de la densité d'assemblage du produit spécifique, des différents procédés, des différents équipements et des exigences des composants spéciaux. À l'heure actuelle, il n'existe pas de norme uniforme pour les assemblages montés en surface. Différents pays et différents fabricants ont des composants de différentes formes et emballages. Par conséquent, la taille du PAD doit être conçue de manière à correspondre à la forme de l'emballage et aux broches des composants sélectionnés. Attendez, déterminez la longueur et la largeur du PAD. La conception commune des Pads d'éléments peut faire référence à un certain nombre de normes, telles que IPC - SM - 782, IPC - 7095, IPC - 7525, CEI - tc52 WG6, JIS C - 5010 et la compilation des normes relatives aux procédés industriels électroniques.


Les points suivants doivent être observés lors de la conception du joint:

Pour le même équipement, la symétrie globale doit être strictement maintenue dans la conception pour les Pads utilisés symétriquement, c'est - à - dire que la forme et la taille du modèle de pad doivent être identiques;

Pour le même dispositif, la taille de l'emballage et les paramètres numériques sont adoptés pour calculer la taille du PAD dans la conception du PAD afin d'assurer une large application des résultats de la conception;

Lors de la conception de la plaque de soudage, la fiabilité du joint de soudage dépend principalement de la longueur plutôt que de la largeur;

La conception de la plaque de soudage doit être appropriée: si la plaque de soudage est trop grande, la diffusion de la soudure est importante et le joint de soudage produit est relativement mince; Si elle est trop petite, la tension superficielle de la Feuille de cuivre sur la soudure fondue est trop faible. Lorsque la tension superficielle de la Feuille de cuivre est inférieure à celle de la soudure fondue sous tension, le joint de soudure formé est un joint non mouillé.

Lorsque le PAD est relié à une grande surface conductrice (p. ex., mise à la terre, alimentation électrique, etc.), il doit être isolé thermiquement à l'aide d'un conducteur plus fin, généralement de 0,2 à 0,4 largeur et d'environ 0,6 mm de longueur.

La conception du PAD dans le soudage par ondes est généralement plus grande que celle du PAD dans le soudage par reflux, car les éléments dans le soudage par ondes sont fixés avec de la colle et le PAD est légèrement plus grand, ce qui ne met pas en danger le déplacement et la verticalité des éléments, mais réduit l '« effet d'ombre du soudage par ondes». ".


4.4 La relation entre la largeur de la plaque de soudage C (l — w) de l'élément rectangulaire et la largeur de l'extrémité de soudage W de l'élément est la suivante: C = wà 151; (0,7½ž 1,3) MM. Pour les éléments en béton armé inférieurs à 0805, c–w; Pour les éléments en béton armé au - dessus de 0805, c = w + 0,1 ~ 0,25 mm. La longueur est d'environ 0,9mm et l'espacement entre les Pads est a = L - 0,7mm.

L'épaisseur varie considérablement. Par exemple, une résistance n'est qu'environ la moitié d'un condensateur. Une attention particulière doit être accordée à la conception du joint. En particulier pour les petits éléments en béton armé, un bon soudage par voie humide sur les côtés des bornes doit être envisagé. De plus, le haut et le bas de la zone de soudure d'extrémité de l'assemblage circulaire à deux extrémités de la puce ne sont pas entièrement cohérents. Le soudage par immersion d'extrémité est également nécessaire pour un soudage fiable. Par conséquent, le joint doit être plus grand que le joint du composant.


4.5 Éléments cylindriques (Ïd OSL)

Formule de conception du modèle de plaque de soudure de l'élément MELF: la largeur de la plaque de soudure est C = d — (0,7½ž1,0) mm = φ Max, la longueur est s = Lmax - (lMin - 2I), environ 1mm, la distance entre les deux plaques de soudure est a = Lmax - 2S = lMin - 2I, environ L - 1mm. (la conception idéale ne tient compte que des tolérances des composants, sans tenir compte des erreurs de placement.) dans le processus de production spécifique, les dimensions doivent être légèrement agrandies en tenant compte des erreurs de placement des composants. Dans le soudage par Reflow, la largeur augmente de 0,05 ~ 0,1 mm et la longueur augmente de 0,2 ~ 0,3 mm; Lors du soudage par ondes, la largeur augmente de 0,1mm et la longueur augmente de 0,2 ~ 0,6mm. De plus, pendant le soudage par Reflow, vous voulez ouvrir l'espace dans la conception du PAD afin que vous puissiez positionner l'assemblage pendant le soudage par Reflow. Profondeur de l'entaille dimension f = (Lmax - a) / 2, profondeur de l'entaille e 0,3mm (pour les éléments de petite taille tels que les résistances 1 / 8W) et 0,4mm (pour les éléments de grande taille tels que les résistances 1 / 4w). Étant donné que l'épaisseur de la couche de cuivre des plaques de soudage ordinaires, y compris les couches de placage et de résistance, ne dépasse pas 0,2 mm, l'écart e ne doit pas être trop grand.


4.6 SOP (Wing Lead), qfp packaging device

Il n'existe pas de formule de calcul standard pour la conception du joint de ce dispositif, ce qui est relativement difficile. La largeur C du PAD doit être égale (ou légèrement supérieure / légèrement inférieure) à la largeur de l'extrémité de soudure (ou du pied de soudure), normalement C = w + 0,1 mm. La longueur du PAD est généralement de 2,0 ± 0,5 mm, généralement b = t + B1 + B2, où B1 = 0,45 µ½ž0,6 mm, ce qui est bénéfique pour les soudures avec un bon profil de ménisque lors de la fusion de la soudure et peut efficacement éviter le soudage. Il est approprié d'avoir des défauts de pont et de tenir compte de l'écart de placement des éléments; B2 = 0,25 ~ 1,5 mm, principalement pour s'assurer que les joints de soudure peuvent former le contour du ménisque (pour les équipements SOIC, qfp et autres, la longueur du tampon de soudure est b = t + (0,6 ~ 0,8) mm pour les équipements SOIC et qfp, et la distance entre les centres du tampon de soudure est égale à la distance de la puce elle - même, L'écart entre les Pads est égal (ou légèrement inférieur) à l'écart entre les pistes. Pour les puces à circuit intégré telles que so et SOJ avec un espacement des broches supérieur à 1,27mm, la largeur du PAD est c ‰ 1,2w, l'espacement des broches est entre 0,65 et 1,27, la largeur du PAD est c ‰ W, généralement C = w + 0,1 ~ 0,25mm; Pour les puces IC jusqu'à 0,65 mm, y compris l'espacement des broches de 0,65 mm, la largeur du PAD doit être égale à la largeur des broches. La largeur du PAD qfp doit être égale à la largeur de la goupille, c = w + 0,1mm; Pour les qfp à faible espacement, la largeur du PAD doit parfois être réduite de façon appropriée, par exemple lorsqu'il y a un passage de fil entre deux Pads. Longueur du PAD b = l + (0,6 ~ 1,0) mm, espacement du PAD a = f- 0,25 mm.

En même temps, des Pads plus longs augmentent la tension superficielle entre la pâte et le pad, ce qui facilite la libération de la pâte et facilite le processus d'impression de la pâte. L'application pratique a également prouvé qu'il y a une zone d'interférence avant et après le plomb sur le pad, ce qui est très bénéfique pour la réserve de soudure excédentaire afin de réduire le risque de pont après soudage.


4.7 Transistor (SOT)

La relation entre la largeur du PAD C et la largeur du plomb de l'élément W est la suivante: C ¥ W; Longueur du PAD = longueur du plomb de l'élément + B1 + B2, où B1 = b2 = 0,3 ~ 0,5 mm; Assurez - vous que l'espacement des Pads est égal à la distance centrale du plomb, à condition que les quatre côtés de chaque pad soient allongés d'au moins 0,35 MM.


4.8 Équipement SOJ, PLCC (broche j)

Principe de conception de la doublure: (0,5½ž0,8mm) Ä (1,85½ž2,15mm); Le Centre de la goupille doit être situé entre 1 / 3 à l'intérieur du motif du PAD et le Centre du PAD; L'espacement entre les deux rangées de Pads de SOJ est généralement de 4,9 MM.


4.9 conception des Pads BGA et des Pads virtuels

La forme du PAD BGA est circulaire et le diamètre est de 80% du diamètre de la bille de soudage. Les dimensions métriques sont utilisées dans la conception parce que les composants sont fabriqués en métrique, tandis que les conceptions anglaises entraîneront des écarts de placement. Compte tenu du processus d'assemblage, des Pads virtuels sont parfois conçus sous des assemblages à puce à double extrémité. Il n'est pas utilisé pour le soudage, mais pour le soudage par ondes, de sorte qu'il est appelé un motif de marionnette. Ce motif facilite l'adhérence de la colle sur la pièce, de sorte que la pièce ne soit pas collée parce que la surface de la colle est trop basse.


5. Prescriptions relatives à la fabrication des marques de référence

Les graphiques de référence couramment utilisés sont des carrés, des cercles, des triangles et des croix. Les diamètres des points de référence sont respectivement de 0,5 mm et 3 mm. En général, 2 à 3 cercles solides de 1 mm de diamètre sont placés en diagonale de la plaque comme marques de référence. Dans le cas d'un puzzle, un point de référence doit être conçu pour chaque Puzzle;

La taille des marques sur la même plaque doit être la même et la variation ne doit pas dépasser 25 ¼ m;

3) le point de référence peut être du cuivre nu ou du nickel, de l'étain et de l'étain (hasl, épaisseur 7 - 10 ¼ m). L'épaisseur du revêtement doit être comprise entre 5 et 10 ¼ m et ne doit pas dépasser 25 ¼ M, et la planéité de la surface au point de référence doit être comprise entre 15 ¼ m;

Le point de référence doit être situé à au moins 5 mm du bord de la planche imprimée. Pour les plaques de forme irrégulière, un bord supplémentaire de 5 mm doit être ajouté. Placé sur la diagonale de la carte de circuit et de l'élément, il ne doit pas y avoir d'autres caractéristiques de circuit autour de la marque du point de référence et la taille de la zone ouverte doit être égale au diamètre de la marque;

5) Celui - ci. jigsaw can adopt the separation technology of stamp plate or double-sided engraved V-shaped groove. La profondeur de la rainure en V est contrôlée à 1/6 à 1/8. Épaisseur de la plaque, Longueur contrôlée à moins de 1/3 sur le côté; Pour PCB board Soudage sans onde, L'avant et l'arrière de la plaque double peuvent être utilisés en deux moitiés, Et les modèles des deux côtés peuvent être disposés de la même manière pour améliorer l'utilisation de l'équipement