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SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明

2013-04-03 14:23阅读:
SMT工艺中常见元器件的焊盘与钢网开孔设计
--鑫格瑞出品中国好SMT钢网(模板)
SMT工艺中的可制造性设计(OEM)越来越受OEMODMEMS厂商的关注。一个被优化的可制造性设计能使产品更好的制造出来,减少制造难度系数,避免了被返修的可能。不仅能更快更好的交货,更能在某种程度上节约成标本从而创造利润。
SMT工艺中关键的一点是焊接,可以这样说,SMT就是如何将元件放到预定的位置,通过焊接达到一定的电气性能的过程。
如何根据元件尺寸与特性设计出合理的焊盘,
如何根据元件与焊盘及焊点要求设计出钢网,并且设计出来的焊盘与钢网是可制造性,这将是一个工艺工程师面临的问题。
备注:1、文件涉及的标准为IPC-A-610中的二级标准,涉及的检查方法是用如下的放大倍数得出的:
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明

2、文中默认元件是标准件,以此为基础进行对焊盘与钢网的设计。
1、 PCB的可制造性设计。
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明
2、 钢网的可制造性设计。
为了使锡膏印刷后更好的成形,钢网在厚度选择及开孔设计时应注意到如下要求:
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明

3SMT工艺中常用元器件及其焊盘钢网开孔设计
1)片式元件尺寸:包括电阻(排阻)、电容(排容)、电感等。
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明
2)片式元件焊点上锡要求:包括电阻(排阻)、电容(排容)、电感等。
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明
3)片式元件焊盘设计:包括电阻(排阻)、电容(排容)、电感等。
据元件尺寸及焊点要求可得出如下焊盘尺寸:
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明
4)片式元件钢网开孔设计:包括电阻(排阻)、电容(排容)、电感等。
4.10201类元件钢网设计:
设计要点:元件不可浮高,墓碑。
钢网厚度:0.08-0.12MM,开马蹄形,内距保持0.30,总下锡面积为焊盘的95%
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4.20402类元件钢网设计:
设计要点:元件不可浮高,锡珠,墓碑。
钢网厚度:0.10-0.15MM,最佳0.12MM,中间开0.2的凹形防锡珠,内距保持0.45,电阻外三端外加0.05,电容外三端外加0.1,总下锡面积为焊盘的100%-105%。(注:因电阻电容的厚度不同,电阻为0.3MM,电容为0.5MM故下锡量不同,这对上锡高度及AOI光学自动检测的检出度是一个很好的帮助)
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4.30603类元件钢网设计:
设计要点:元件避锡珠,墓碑,上锡量。
钢网厚度:0.12-0.15MM0.15MM最佳。中间开0.25的凹形防锡珠,内距保持0.8,电阻外三端外加0.1,电容外三端外加0.15,总下锡面积为焊盘的100%-110%。(注:0603类元件04020201元件在一起时钢网厚度被限定,为了增加上锡量须采取外加的方式完成)
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4.4)尺寸大于06031.6*0.8MM)类片式元件钢网设计:
设计要点:元件避锡珠,上锡量。
钢网厚度0.12-0.15MM,中间开1/3的凹形进行防锡珠,下锡量为90%.
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(5.1)SOT23(三级管小晶体类)元件的焊盘与钢网开孔设计
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(6.1)翼型元件(SOPQFP等)的焊盘与钢网开孔设计
翼型元件分为直翼形与欧翼型,直翼形元件在焊盘钢网开孔设计上应注意内切,以防止焊锡上元件体。
SMT工艺中常见PCB元器件的焊盘与钢网(贴片锡膏红胶印刷)开孔说明
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注:为了不使元件引脚间短路,且前端润湿良好,钢网开孔在设计时应注意内缩与外加,外加不应超过0.25,否则易产生锡珠,钢网厚度应为0.12MM
(6.2)翼型元件焊盘与钢网开孔设计应用
0.4MM pitch board to board 连接器
焊盘设计:焊盘宽度0.23(元件脚宽0.18MM),长度1.2(元件脚长0.8MM)。
钢网开孔:长1.4,宽0.2,钢网厚度:0.12MM
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(7.1)QFN类元件焊盘与钢网开孔设计
QFNQuad Flat No Lead)类元件是一种无引脚元件,在高频领域得到广泛应用,但应其焊接结构为城堡形,且为无引脚式焊接,故在SMT焊接工艺中存在一定难度。
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(7.2)结合QFN类元件本身的尺寸与焊点要求焊盘与钢网开孔设计对应如下:
要点:不可产生锡珠,浮高,短路,在此基础上增加可焊端及下锡量。
方法:焊盘设计上距元件尺寸对可焊端外加至少0.15-0.30MM(最多不超过0.30MM,否则元件易产生上锡高度不足)。
钢网:在焊盘的基础上在外加0.20MM,且对中间散热焊盘架桥开孔,防止元件浮高。
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(7.3)一个典型的QFN类元件焊盘与钢网开孔设计
元件:0.4MM pitch QFN,可焊端长0.6MM,宽0.2.
焊盘:长0.75,宽0.25.
钢网:长0.95,宽0.22(拉长外加防止短路锡珠),中间散热块按80%架桥开孔,防止浮高造成假焊。
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(8.1)BGABall Grid Array)类元件尺寸:
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BGABall Grid Array)类元件在设计焊盘时主要依据是焊球的直径与间距:
焊接后焊球熔化与锡膏及铜铂形成金属间化合物,此时球的直径变小,同时熔化时的锡膏在分子间作用力及液体间张力的作用下回缩,从而得出焊盘与钢网的设计如下:
(1) 焊盘的设计一般较球的直径小10%-20%
(2) 钢网的开孔较焊盘大10%-20%
注意:fine pitch 时除外,此时0.4pitch时按100%开孔,0.4以内的一般按90%开孔以防止短路。
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BGA类元件在焊接时在焊点上注意出现空洞、短路等问题。此类问题的出现有多种因素,如BGA的烘烤,PCB的二次回流等,回流时间的长短,但对焊盘及钢网而言应注意一下几点:
1、 焊盘设计时应注意尽量避开通孔,埋盲孔等可能出现盗锡的孔类出现在焊盘上。
2、 对于间距较大的BGA(超过0.5MM)的应适量加锡可以通过加厚钢网或扩大开孔来达到,对于fine pitchBGA(小于0.4MM)应减小开孔直径及钢网厚度。
备注:钢网是指采用激光电抛光技术制作的钢网。
锡膏是指SnAg3.5Cu0.5)的无铅锡膏。
PCB是指采用FR4制作的纤维板。
FPC是指柔性线路板。

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