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發(fā)布時間：2024-11-06
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在表面貼裝技術(SMT)加工中，元器件的布局設計對于生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性具有至關重要的影響。合理的布局不僅能提高生產(chǎn)效率，還能降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品的電氣性能和可靠性。本文將詳細介紹SMT加工工藝對元器件布局設計的具體要求。
一、元器件布局設計的重要性
提高生產(chǎn)效率：良好的布局可以減少貼裝機頭的移動距離，提升貼裝速度。
提升焊接質(zhì)量：合理的元件間距和方向有助于焊料的流動，減少焊接缺陷。
改善熱管理：優(yōu)化功率元件的位置，促進散熱，延長產(chǎn)品壽命。
增強電氣性能：降低信號干擾，提升信號完整性。
二、元器件布局設計的基本原則
功能分區(qū)明確：根據(jù)電路功能，將不同模塊進行區(qū)域劃分，減少相互干擾。
信號路徑最短化：高頻和高速信號應盡可能縮短傳輸路徑，降低信號損耗和干擾。
熱源分布合理：高功率元件應遠離熱敏元件，并考慮散熱措施。
可制造性：考慮貼片機的能力和限制，避免復雜的布局導致生產(chǎn)困難。
三、具體要求
1. 元件間距
最小間距：元件之間應保持足夠的間距，防止焊料橋接和熱干擾。通常，元件邊緣間距應不小于0.5mm。
大型元件與小型元件：大型元件可能會遮擋小型元件，影響貼裝和焊接，應適當增加間距。
2. 元件方向
統(tǒng)一方向：盡量使同一類型的元件保持一致的方向，方便貼片機識別和貼裝，提高效率。
極性標識清晰：對于有極性的元件，如二極管、電解電容等，應確保極性標識清晰，防止裝反。
3. 焊盤設計
焊盤尺寸和形狀：焊盤應符合元件廠家推薦的尺寸，確保焊接質(zhì)量。
阻焊層：確保阻焊層覆蓋在非焊接區(qū)域，防止焊料流動造成短路。
4. 熱設計
熱敏元件保護：將熱敏元件遠離高熱量元件，必要時增加散熱器或散熱通道。
熱平衡：在PCB板上實現(xiàn)熱量的均勻分布，防止局部過熱。
5. 電磁兼容性(EMC)
信號隔離：將數(shù)字電路和模擬電路分開布局，減少相互干擾。
接地設計：合理設計接地層，減少電磁干擾。
6. 測試點設置
便于檢測：在關鍵節(jié)點設置測試點，方便生產(chǎn)后的電氣測試和故障排查。
測試點間距：確保測試點之間有足夠的空間，適合測試探針的尺寸。
7. 邊緣元件布局
機械強度：避免在PCB邊緣放置易損壞的元件，防止在分板和運輸過程中受損。
夾持區(qū)域：為生產(chǎn)線夾持設備留出空間，防止元件被夾持器壓壞。
8. 貼裝順序優(yōu)化
同一高度元件分組：將高度相近的元件放在一起，優(yōu)化貼裝順序，減少貼片機更換吸嘴的次數(shù)。
特殊元件處理：對于需要特殊處理的元件，如BGA、QFN等，應考慮貼裝和焊接要求。
四、設計中的注意事項
與工藝工程師協(xié)作：在設計階段，與工藝工程師溝通，了解生產(chǎn)設備和工藝的限制。
遵循設計規(guī)范：參考IPC標準和元件廠家提供的設計指南。
使用EDA工具：利用先進的電子設計自動化工具，進行布局優(yōu)化和仿真。
元器件布局要根據(jù)smt貼片加工生產(chǎn)設各和工藝特點進行設計。不同的工藝，如smt貼片再流焊和波峰焊，對元件的布局是不一樣的:雙面再流焊時，對主面和輔面的布局也有不同的要求，等等。
(1)PCB上元器件的分布應盡可能均勻。
(2)同類元器件盡可能按相同的方向排列，特征方向應一致，便于貼裝、焊接和檢測。
(3)大型器件的四周要留一定的維修空隙，留出SMD返修設備加熱頭能夠進行操作的尺寸。
(4)發(fā)熱元件應盡可能遠離其他元器件，一般置于邊角、機箱內(nèi)通風位置。
(5)對于溫度敏感的元器件要遠離發(fā)熱元件。
(6)需要調(diào)節(jié)或經(jīng)常更換的元件和零部件，如電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關、保險管、按鍵、插拔器等元件的布局，應考慮整機結(jié)構(gòu)要求，置于便于調(diào)節(jié)和更換的位置。
(7)接線端子、插拔件附近、長串端子的中央及經(jīng)常受力作用的部位應設置固定孔，固定孔周圍應留有相應的空間，防止因受熱膨脹而變形，波峰焊時發(fā)生翹起現(xiàn)象。
(8)對于一些體(面)積公差大、精度低，需二次加工的零部件(如變壓器、電解電容、壓電阻、橋堆、散熱器等)，與其他元器件之間的間隔在原設定的基礎上再增加一定的富裕量。
(9)貴重元器件不要布放在PCB的角、邊像或靠近接插件、安裝孔、槽、拼板的切割、豁口和拐角等處，以上這些位置是印制板的高應力區(qū)，容易造成SMT貼片加工焊點和元器件的開裂或裂紋。
(10)元件布局要滿足smt加工再流焊、波峰焊的工藝要求和間距要求。
①單面混裝時，應將smt貼片貼裝和插裝元器件布放在A面。
②采用雙面再流焊的混裝時，要求FPCB設計應將大元件布放在主(A)面，小元件在軸(B)面。放置在軸(B)面的元件設計應遵循以下原則。應留出印制板定位孔及固定支架需占用的位置。
(12)PCB面積過大時，為防止過錫爐時PCB彎曲，應在PCB中間留一條5～10mm寬的空原不布放元器件，用來在過爐時加上防止PCB彎曲的壓條或支撐。
(13)軸向元器件質(zhì)量超過5g有高振動要求，或元器件質(zhì)量超過15g有一般要求時，應當用支架加以圓定，然后焊接。有兩種固定方法:一種是采用如圖5-71(a)所示的可撇換的固定夾牢固地夾在板上:另一種如圖5-71(b)所示，采用粘結(jié)膠固定在板上。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應裝在整機的機箱底板。
