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SMT貼片加工的元器件布局設計方法

2023-07-20 14:54:57 作者：SMT貼片加工

SMT貼片加工元器件布局的設計應根據(jù)SMT貼片加工生產(chǎn)設備、工藝特點和標準進行。不同的工藝，如回流焊和波峰焊，對元器件布局有不同的要求。在進行兩面回流焊時，對A面和B面的布局也有不同的要求；而選擇性波峰焊與傳統(tǒng)波峰焊也有不同的要求。

SMT貼片加工流程對元器件布局設計有以下基本要求：

印制電路板上的元器件分布應該盡可能均勻，這樣可以減少熱量的集中，避免局部溫度過低導致虛焊的問題。大質(zhì)量的元器件在回流焊時熱導率較大，如果過于集中在一起，容易造成局部溫度低而出現(xiàn)虛焊情況。同時，均勻布局也有助于保持重心平衡，在振動沖擊實驗中，可以減少元器件、金屬化孔和焊層受到破壞的可能性。

元器件在印制電路板上的排列方向應盡量保持一致，同類元器件應以相同的方向排列。特別是對于電解電容器的正極、二極管的正極、三極管的單引腳端和集成電路的一引腳排列方向，都應予以注意。此外，所有元器件編號的印刷方位也應相同。這樣做有利于元器件的貼片、焊接和檢查工作。

為了方便SMD返修設備加溫頭的操作，需要給大型元器件的周圍留出適當?shù)目臻g尺寸。

為了避免發(fā)熱元器件對其他元器件的干擾，我們應該將它們盡量放置在邊緣或通風良好的機箱內(nèi)。同時，我們需要使用導線或支架支撐發(fā)熱元器件，以保持它們與印制電路板表面的一定距離，一般不小于2mm，還可以安裝散熱片以增加散熱效果。在多層板中，應該將發(fā)熱元器件通過金屬焊接層與印制電路板連接，通過印制電路板將熱量散發(fā)出去。

為了保護溫度敏感元器件，需要將其與發(fā)熱元器件分開。例如三極管、集成電路、電解電容器和一些塑殼元器件等，應盡量避免與橋堆、大功率元器件、散熱器和大功率電阻靠得太近。

對于需要調(diào)節(jié)或經(jīng)常更換的元器件和零部件，例如電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)、保險管、按鍵和插拔器等，應注意它們在整機布局中的構(gòu)造要求，將它們安放在便于調(diào)整和更換的位置。如果需要在機器內(nèi)部進行調(diào)節(jié)，應將其放置在印制電路板上方便調(diào)節(jié)的位置；如果需要在機器外部進行調(diào)整，其位置應與機箱面板上的調(diào)節(jié)旋鈕相匹配，避免在三維空間和二維空間中發(fā)生沖突。舉例來說，鈕子開關(guān)的面板開口和印制電路板上的開關(guān)位置應相對應。

應該在接線端子、插拔件周圍以及長串端子的中央和常常受力作用的部位設置固定孔，同時固定孔周圍需要留出充足的空間，以防止因熱膨脹而導致變形。例如，長串端子的熱膨脹問題比印制電路板嚴重，波峰焊時容易出現(xiàn)翹起的問題。

有些元器件和零部件，例如變壓器、電解電容器、壓敏電阻、橋堆、散熱器等，它們的體積公差較大、精度較低，需要進行二次加工。為了保證它們與其他元器件之間的間隔，需要在原本的設置基礎上增加一定的裕量。

建議對電解電容器、壓敏電阻、橋堆、滌綸電容器等元件的空間安排應該多留出不少于1毫米的余量。對于變壓器、散熱器以及高于5瓦（包括5瓦）的電阻，則需要保留不少于3毫米的空間。

禁止觸摸電解電容器附近的發(fā)熱元器件，如高功率電阻、熱敏電阻、變壓器和散熱器等。電解電容器與散熱器之間的間距應保持在10mm，其他元器件與散熱器之間的間距應保持在20mm。

請勿將應力敏感元器件放置于印制電路板的角落、邊緣、接插件、螺絲孔、槽、拼板的切口、缺口、轉(zhuǎn)角等高應力區(qū)，否則會導致焊點和元器件的裂開或裂痕。

為了符合回流焊和波峰焊的工藝要求和間隔要求，元器件布局需要做相應調(diào)整。在進行波峰焊時，需要采取措施減少產(chǎn)生陰影效應的影響。需要為印制電路板留出定位孔和固定支架所需的空間。

為了避免在面積超過500平方厘米的大型印制電路板設計過程中出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，應該在中心區(qū)域留下一條寬度為5~10毫米的間隙，不布置元器件（但可以鋪設線路），這樣可以在經(jīng)過過錫爐時加上防止彎曲的壓條。

排列元器件的方向在回流焊工藝中非常重要。

在布置元器件時，應該考慮印刷電路板進入回流焊爐的方向。

為了防止焊接過程中出現(xiàn)立碑、挪動、焊端脫離焊層等問題，要求印制電路板上2個端頭片式元器件的兩邊焊端和SMD元器件的引腳要同時受熱。為了實現(xiàn)這一要求，需要將2個端頭片式元器件的長軸垂直于回流焊爐的輸送帶方向。

③SMD元器件的長軸應與回流焊爐的傳輸方向平行，而Chip元器件的兩個端頭的長軸則應與SMD元器件長軸垂直。

④一個優(yōu)秀的元器件布局設計需要不僅考慮熱導率的均衡，還要考慮元器件的排列方向和順序。

⑤為了保持印制電路板兩邊的溫度盡可能一致，在生產(chǎn)過程中需要將印制電路板的長邊與回流焊爐的輸送帶方向平行。因此，當印制電路板的尺寸大于200mm時，有以下要求：

a）兩個芯片元件的長軸與印刷電路板的長邊垂直對齊。

b）表面貼裝元器件（SMD）的長軸與印制電路板的長邊保持平行。

c）兩面組裝的印制電路板，保證了兩個面上的元器件的取向是一致的。

d）為了方便元器件的貼片、焊接和檢查，元器件在印制電路板上的排列方向應盡量一致。同類型的元器件應該按照相同的方向排列，并且具有相同的特定方向。例如，應盡量統(tǒng)一電解電容器正極、二極管的正極、三極管的單引腳端以及集成電路的第一引腳的排列方向。

為防止印刷電路板加工時接觸導線導致導線短路，里層和表層邊緣的導電圖形需要與PCB邊沿保持至少1.25毫米的距離。當表層邊緣已經(jīng)安排了接地線時，接地線可以占據(jù)邊沿位置。已經(jīng)被結(jié)構(gòu)要求占據(jù)的PCB板面位置不能再布置元器件和印刷導線，并且SMD/SMC底邊焊層區(qū)域不能有埋孔，以免在回流焊后的波峰焊中焊料被加熱重熔后分流。

元器件的安裝間距：元器件的小安裝間距需要滿足SMT貼片加工的可制造性、可測試性和可維修性等要求。