表面贴装线路板的设计：SMC、SMD、SMT

1、表面贴装线路板的设计SMT（Surface Mounting Technology）即“表面贴装技朮”。SMT包括SMB（Surface Mounting Board）表面贴装线路板、SMC（Surface Mounting Component）表面贴装组件、SMD（Surface Mounting Devices）表面贴装器件，表面贴装设备，表面贴装工艺、材料等。SMC和SMD是SMT发展的基础， SMB的设计对产品生产质量、生产效率起至关重要的作用。如果设计不当直接影响质量和效率甚至无法生产。设计者在设计SMB时是否考虑最大限度地减少流程问题，将决定降低成本，提高产品的质量的状况。如双面P

2、CB能否设计成单面PCB或阴阳结构组合的PCB等一系列问题。一、SMB的外形设计与SMT工艺要求良好的表面贴装线路板外形设计将有助于提高产品的生产质量与效率。因此，设计者必须对SMB的外形设计予以重视。1.SMB的工艺夹持边设计在SMT生产过程中，SMB上应留出一定的边缘便SMT设备搬送PCB夹持用。工艺板边的宽度通常为3-8mm，而且距离板边4mm范围内不得分布元器件，如果SMT其他接口设备有特殊的需求，则有可能在PCB的四周都要保留工艺板边，如我们公司所使用的MPMU-2000型，锡膏印刷机采用真空吸附在一个方形的支撑架上，它需要PCB四边上有工艺板边，才能确保良好的真空密封性和PCB定位

3、的稳定性。适于SMT加工的连片尺寸，Min：5050CM， Max：320250 CM。2.SMB的定位孔设计为确保PCB能准确牢固地固定在SMT设备的XY工作台上，设计师需要在工艺边上各设计两对PCB定位孔，从左到右，从右到左各一对（如图一）。为满足SMT设备定位需要，两端圆孔直径设定为40.1mm，且中心到PCB板边沿XY方向的距离为5.0mm，为了方便设备对PCB快速定位将内侧的两个孔设计为椭圆形。在PCB定位孔的周边1mm范围内不能设置零件，否则，会对设备的安装头部造成影响，甚至会损坏设备。3.SMB的基准点（Fiducial Mark ）设计为了确保PCB的印刷涂布及贴装精度需要在P

4、CB的对角上设计一对直径为1.0mm的基准点铜箔，且铜箔的周边设置一个与铜箔色差较大的背景圆环，有利于设备视觉对位系统识别基准点位置、形状，基准点最好选用设备上通用的标准尺寸（1.0 mm）4.拼板的设计要求对PCB的拼板格式有以下同点要求：a.拼板的尺寸要适宜，不可太大，也不可太小，应以生产装配和测试过程中便于加工，不产生较大变形为宜。.拼板的工艺夹持边和安装工艺夹持边应SMB的制造和安装工艺来确定。.每块拼板上应设计基准点，让设备将每块拼板当看单板看待。.拼板可以采用邮票版或双面刻“V”形槽的分离技朮，在采用邮票版时，要注意搭边应均匀分布于每块拼板的四周，以免PCB焊接时，因受力不均衡导致

5、变形。在采用“V”形槽时，“V”形槽的深度应控制在板厚的1/61/8左右。如果PCB上有TV接口、电源接口或USB接口等元器件贴近PCB表面，而且超出VCUT线时，元器件下方的工艺夹持边和PCB连接处采用椭圆形的孔过渡，防止分板时板边与元器件干涉，导致焊盘从PCB上剥离损坏产品。.设计双面贴装不进行波烽焊的SMB时，可采用阴阳板结构（正反各半）方式减少产品换面转机生产流程提高设备的利用率和钢网的制作费用，我们公司的相机主析上有CCD组件，在能有效防止表面刮伤的条件下和可采用阴阳板结构方式设计。5.PCB上的缺槽设计为了便于设备定位和对PCB传送状态检测附图一中的方框尺寸内尽量不要设计缺槽，以免

6、影响设备的定位和PCB位置检测传感器的功能。 二、SMB的线路设计与SMT工艺要求SMB的线路设计是印刷线路板设计极其关键的部分，良好的线路设计将有利于消除焊接不良现象的产生，提高产品的生产质量所以对SMB的线路设计加以统一化、规范化，在设计时要分注意以下几点：1.焊盘（PAD）设计。SMT焊盘设计是印刷线路板设计的关键部分，因为它确定了元器件在SMB上的焊接位置，而且对元器件的焊接可靠性，焊接过程中可能出现的缺陷，可清洗性、可组装性、可测试性和检修量等起至关重要的作用。在设计时我们应注意以下问题：a.查选焊盘的设计尺寸时应与自己所选用的组件的封装外形、焊端、引脚与焊接相关的尺寸匹配，尺寸的标

7、注是公制还是英制。b.焊盘内及其边缘处不允许有通孔，通孔与焊盘两者连缘之间的距离应大于0.6mm若通孔盘需与焊盘互连可选用小于焊盘1/2的互联机（如：0.3-0.4mm的线路）相连，以免加热过程中焊料合金随助焊剂流失引发焊接不良。c.焊盘内不允许所有文字符、图形框线等标志距离焊盘边缘的距离至少为0.5mm以上。避免所料浸染焊盘与焊膏中助焊剂反应引发焊接不良。d.焊盘之间，焊盘与贯穿孔盘之间以及焊盘与大面积的接地（或屏蔽）铜管之间的边线其宽度应等于或小于焊盘宽度的1/2，并以其中较小的焊盘为准，一般宽度为02-0.4mm，若用阻焊膜加以遮隔者其宽度可以等于焊盘宽度，例如：用来与大面积接地或屏蔽铜

8、箔之间的联机。另外，尽量避免互联机呈一定角度与焊盘相连（用阻焊膜遮隔者除外）只要有可能互联机应垂直于焊盘的最长边的中心处。e.对于同一个元器件，凡是对称使用的焊盘，如片状电阻，电容、SOP、QFP等，设计时应严格保持的对称性，既焊盘图形的形状与尺寸应完全一致，使焊料熔融时所形成的焊接面积相等以及图形的形状所处的位置应完全对称（包括从焊盘引出的互联机的位置若用阻焊膜加以遮隔者可以随意），以保证焊料熔融时所作用于元器件表面上所有焊点的表面张力保持平衡，确保零件的焊接位置和焊点质量。f.凡是多引脚的组件（如排阻、JACKSOP、QFP等）引脚焊盘上之间的短接处不允许直通，应由焊盘加引出互联机之后再短

9、路，用阻焊膜遮隔者除外，以免焊接后产生的连锡或位移。此外，尽量避免在其焊盘之间穿越互联机，特别是精细间距引脚组件，凡穿越相邻焊盘之间的互联机必须用阻焊加以遮隔。g.凡是用于焊接片状元件的焊盘，绝不允许用作检测点，为了避免损坏组件，必须另设测试焊盘以保证检测和生产调试正常进行。h.设计通孔插接组件的焊盘。通孔的孔径通常要比线径大0.2-0.3mm焊盘的直径应不大于孔径的3倍。i.SMT贴装元器件的焊盘尺寸设计。SMT贴装元器件的焊接右靠性取决于焊盘的长度而不是焊盘的宽度。焊盘的长度L等于焊端的长度（或引脚的长度）L1加上焊端（或引脚）内侧焊盘延伸长度L2再加上焊端（或引脚）外侧的延伸长度L3（如

10、图二）LL1+L2+L3其中L2约为0.05-0.6mm它不仅有利于焊料容融还能形成良好的弯月形轮廓的焊点，还要避免焊锡产生桥连和组件贴装偏差为宜，L3的长度约为0.25-1.5mm，主要以保证能形成最佳的弯月形轮廓焊点为宜。对SOIC、QFP等元器件还要兼顾其焊盘的抗剥离的能力。焊盘的宽度设计应等于或稍大（或稍小），于焊端的宽度，其宽度的设定修正量分别为0.1或0.2mm。 j.常用SMT贴装组件的焊盘尺寸设计参考值、片状元件焊盘图形设计尺寸。2.零件的分布设计。考虑到机器贴装存在一定的误差以及焊接不良因素。相邻的两个元器件不能太近以便于维修操作两个零件之间的焊盘距离通常以下值设计：、IC之

11、间间距应大于2.5mm、IC与Chip SOT之间间距大于1.5mm、Chip 与SOT之间间距应大于0.5mm、后焊插接件与CHIP之间应大于3mm。此外，SMB上元器件应均匀颁布在它的表面，特别是大质量组件，必须分散布置，这是由于大质量组件通常吸热较多，若过于集中焊接时会出现某个区域吸热过多导致热传导不平衡，从而对焊接质量和SMB造成不良影响SMB上同类元器件尽可能按相同方向排列，以设备贴装，焊接和人工检测。特别说明：对于引脚间距小于0.65mm的IC组件建议在其对角附近加1.0mm基准点标志，便于设备识别确保组件的贴装精度。结束语上述各点处理不当会造成焊接时焊点出现各种瑕疵，焊接质量得不

12、到保证。严重者甚至使焊接装配无法进行，特别是大批量生产。由于PCBLayout 工程师忽视这些细节性问题，造成焊盘设计不当而不得不再花数以不计的金钱去重新修改PCB的设计，使产品的研发周期变长。带来一些不必要的经济损失。因此，设计者务必使自己设计的PCB符合SMT生产工艺要求。使自己设计的产品不仅在电氯性能方面是一流的。而且生产工艺也是最佳的，使产品的质量最优而成本又最低，生产维修最为方便，以获取最大的经济效益。一、PCBlayoutPCB Layout时须从电气性能机械安装生产插件等几个方面予以通盘考虑，建立一个全局观念，以布出一个优良的PCB来布线工作分为四大部分一布线前的准备工作1.明确

13、线路图实现的功能，并将其划分为几个大的功能块2.画出信号流程图3.检查线路走线有无不当之处线路走线的画法将直接响之布线4.结合线路图考虑将由于布线而引起的各种干扰，并找出线路图上最容易出现干扰的地方容易出现的干扰有：)冷光电路对和按把拉的干扰)闹钤路对和按把位的干扰)振荡中之温度稳定性)冷光电路对振荡电路的干扰5.充分考虑结构图的限位、限高图。完全了解械结构图，并配合机械工程师，从机械安装加以考虑，可从以下几点着手进行)根据机机图确定各种转换开关按把螺丝电池片机芯座等机械定位组件的位置)确定上不能安装元，不能走线，不能有焊点的地方，以及组件不能太大太高的地方，以免和机械安装相矛盾6.各功能块在

14、上的整体布局)根据信号流程图和PCB上各种外接插座的位置，将各块按照一定的顺序确定它们在上的位置)各功能块内组件的分布：特殊,重要的组件优先考虑如振荡晶体,冷光片等同时，由于组件的安放和具体的走线互相牵扯，布线时还须不断调整组件的位置二做完以上准备工作后，就可以进入最重要的布线工作：1.走线分电源线地线和信号线三种)电源线和地线应一点相接（即星形相接）)布线回路应尽量小，走线回路（LOOP）相对于高频来说相当于环状天线，流过环路的高频信号会向外辐射，且穿过环路包围区域的高频杂信号也会通过电磁耦合干扰回路)尽量使用粗短地线)信号线要远离电源线，并尽量平行靠近地线)滤波电容应尽量靠近电源脚)石英振

15、荡回路尽量小，)冷光电路高压部分尽量远离，以免干扰正常工作)闹铃电路冷光电路走线不能靠按把位太近，以免受干扰而出现功能不正常)对于防静电措施，须注意事项：. 采用面积较大的和b. 最短的距离短路见图（二）b.对于某些防静电较差的，尽量在按把点预留落地电容位三布线和钻孔的规范化，请见下面表格所列：No.项 目Item规 格Specification备 注Remarks1PCB板框尺寸误差 0.1mm2PCB钻孔孔径误差 0.05mm3PCB钻孔定位误差 0.05mm4PCB过孔大小0.5 0.7mm5PCB过孔铜箔大小0.9 1.1mm6PCB螺丝孔的大小1.2 or1.5mm7PCB材质 FR4 or CEM8PCB定位孔与机芯壳定位配合 0.1mm9IC垫底比IC大单边: 0.15 0.2mm10焊盘防焊区比焊盘大单边: 0.2mm11焊盘与附近走线铜箔之距离 0.4mm12焊盘与焊盘之间距离 0.5mm13Layout铜箔线宽 0.15mm14BONDING