基本PCB封裝設(shè)計總結(jié)

最近工作之余的時間全投在練習(xí)畫板子和搞單片機(jī)了，原理性的東西也積累得零零散散，這次就分享一些基本PCB封裝設(shè)計總結(jié)吧，搞電子的打工人最基本技能應(yīng)該就是畫板子了。 目前無論是原理圖還是PCB我都是基于易上手的PADS來學(xué)的，不過最推薦組合的還是原理圖用OrCAD,layout用Pads，當(dāng)然深入涉及高速信號以及需要仿真的設(shè)計還得是用Cadence allegro。

PCB的封裝是器件物料在PCB中的映射，封裝處理規(guī)范牽涉到器件的貼片裝配，以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，我們先來看一下基本的幾個概念。

單位規(guī)格

封裝、焊盤設(shè)計統(tǒng)一采用公制單位，對于特殊器件，資料上沒有采用公制標(biāo)注的，為了避免英公制的轉(zhuǎn)換誤差，可以按照英制單位。

（精度：采用mil為單位時，精確度為2；采用mm為單位時，精確度為4）

封裝基本組成

一個完整的封裝是由許多不同元素組合而成的；不同的器件所需的組成元素也不同。在封裝設(shè)計過程中，下面幾項是必須包含的： 焊盤（包括阻焊、孔徑等內(nèi)容）、絲印、裝配線（針對 Allegro 軟件）、位號字符、1 腳標(biāo)識、安裝標(biāo)識、占地面積（針對Allegro 軟件）?、器件最大高度、極性標(biāo)識、原點(diǎn)

焊盤分類及作用

RegularPad：規(guī)則焊盤，在正片中看到的焊盤，也是基本的焊盤。 ThermalRelief：熱風(fēng)盤，也叫花焊盤，在負(fù)片中有效，設(shè)計用于在負(fù)片中焊盤與敷銅的接連方式，防止焊接時散熱太快，影響工藝。 AntiPad：隔離焊盤，焊盤與敷銅的間距，負(fù)片工藝中有效。 Soldermask：阻焊層，規(guī)定綠油開窗大小，以便進(jìn)行焊接。 Pastemask：鋼網(wǎng)層，定義鋼網(wǎng)開窗大小，貼片的時候會按照鋼網(wǎng)的位置和大小，進(jìn)行錫膏涂敷。

貼片類焊盤

常規(guī)焊盤

RegularPad=器件管腳尺寸+補(bǔ)償值。（補(bǔ)償值參考“封裝管腳補(bǔ)償”） SolderMask=Regular Pad+0.15mm =Regular Pad+0.10mm（ForBGA）? PasteMask=Regular Pad

Shape 類型

RegularPad=Shape大小

SolderMask=RegularPad?

PasteMask=RegularPad

通孔類焊盤

DrillSize=Physical_Pin（參考“管腳補(bǔ)償計算規(guī)則”）? RegularPad=Drill_Size+0.4mm(Drill_Size＜0.8mm) =Drill_Size+0.6mm(3mm≥Drill_Size ≥0.8mm) =Drill_Size+1mm (Drill_Size>3mm)? ThermalPad=ThermalPad（參考“Flash計算規(guī)則”）? AntiPad=Drill_Size+0.8mm SolderMask=Regular Pad+ 0.15mm

管腳補(bǔ)償計算規(guī)則

對于插件類型封裝，常見在一些接插件，對接座子等器件上面，對于它的焊盤及孔徑，有一些經(jīng)驗(yàn)公式；

如圓形Pin腳，使用圓形鉆孔??????????????????????

D’=管腳直徑D+0.2mm（D<1mm） =管腳直徑?D+?0.3mm（D≥ 1mm）

矩形或正方形 Pin 腳，使用圓形鉆孔

矩形或正方形 Pin 腳，使用矩形鉆孔

W’= W + 0.5 mm

H’= H + 0.5 mm

矩形或正方形Pin腳，使用橢圓形鉆孔

W’= W +H+?0.5?mm H’= H + 0.5 mm

橢圓形Pin腳，使用圓形或橢圓形鉆孔

D’= W + 0.4 mm W’= W + 0.4 mm H’= H + 0.4 mm

Flash計算規(guī)則（針對Allegro軟件）

圓形Flash

a =?Drill_Size+ 0.4mm?

b =?Drill_Size+0.8mm?

c = 0.4 mm

d =45

橢圓Flash

B =?? H’+0.5mm

D?=?W’+0.5mm–B?

A?=?B+1mm

C = 0.5 mm?

E =0.5 mm

封裝管腳補(bǔ)償

無引腳延伸型SMD封裝

如圖，列出了常見的SMD貼片封裝尺寸數(shù)據(jù)

A—器件的實(shí)體長度 ? ? ? X—PCB封裝焊盤寬度

H—器件管腳的可焊接高度 ? ? ?Y—PCB封裝焊盤長度

T—器件管腳的可焊接長度 ? ? ?S—兩焊盤之間的間距

W—器件管腳寬度 ??????????????

(A, T, W 均取數(shù)據(jù)手冊推薦的平均值)

補(bǔ)償方式：

T1為T尺寸的外側(cè)補(bǔ)償常數(shù)，取值范圍：0.3~1mm

T2為T尺寸的內(nèi)側(cè)補(bǔ)償常數(shù)，取值范圍：0.1~0.6mm

W1為W尺寸的側(cè)邊補(bǔ)償常數(shù)，取值范圍：0~0.2mm

結(jié)合規(guī)格書參數(shù)有以下經(jīng)驗(yàn)公式：

X = T1 + T + T2 ? ? ?

Y = W1 + W + W1

S = A + T1 + T1 – X

翼形引腳型 SM D貼片封裝

如圖列出了翼形引腳型SMD封裝尺寸數(shù)據(jù)

A— 器件的實(shí)體長度????? X— PCB 封裝焊盤寬度

T— 零器件管腳的可焊接長度????? Y— PCB 封裝焊盤長度

W— 器件管腳寬度?????????S— 兩焊盤之間的間距

補(bǔ)償方式：

定義T1為T尺寸的外側(cè)補(bǔ)償常數(shù)，取值范圈：0.3~1mm

T2 為T尺寸的內(nèi)側(cè)補(bǔ)償常數(shù)，取值范圈：0.3~1mm?

W1為W 尺寸的側(cè)邊補(bǔ)償常數(shù)，取值范圍：0~0.2mm

結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)有以下經(jīng)驗(yàn)公式：

X = T1 + T + T2

Y = W1 + W + W1

S = A + T1 + T1 - X

平臥型SM D 貼片封裝

如圖列出了平臥型SM D 封裝封裝尺寸數(shù)據(jù)

A— 器件管腳可焊接長度????? X— PCB 封裝焊盤寬度

C— 器件管腳腳間隙????? Y— PCB 封裝焊盤長度

W— 器件管腳寬度????? S— 兩焊盤之間的間距

(A, C, W 均取數(shù)據(jù)手冊推薦的平均值)

補(bǔ)償方式：

定義A1 為A尺寸的外側(cè)補(bǔ)償常數(shù)，取值范圍：0.3~1mm

A2為A尺寸的內(nèi)側(cè)補(bǔ)償常數(shù)， 取值范圍：0.2~0.5mm?

W1為W尺寸的側(cè)邊補(bǔ)償常數(shù)，取值范圍：0~0.5mm

結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)有以下經(jīng)驗(yàn)公式：

T = （A – D）/ 2 ? ? ? X = T1 + T + T2

Y = W1 + W + W1 ? ? ? S ?= A + T1 + T1 – X

J形引腳SMD封裝

如圖列出了丿形引腳SM D 貼片封裝尺寸數(shù)據(jù)

A— 器件的實(shí)體長度????? X— PCB 封裝焊盤寬度

D— 器件管腳中心間距????? Y— PCB 封裝焊盤長度

W— 器件管腳寬度????? S— 兩焊盤之間的間距

（A, D, W 均取數(shù)據(jù)手冊推薦的平均值）

補(bǔ)償方式：

定義T為器件管腳的 腳可焊接長度

T1 為T尺寸的外側(cè)補(bǔ)償常數(shù)，取值范圍?：0.2~0.6mm?

T2 為T尺寸的內(nèi)側(cè)補(bǔ)償常數(shù)，取值范圍?：0.2~0.6mm?

W1為W尺寸的側(cè)邊補(bǔ)償常數(shù)，取 值范圍：0~0.2mm

結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)有以下經(jīng)驗(yàn)公式：

T =(A-D)/2?????????????X=T1+T+T2

Y?=W1+W+W1??? ????S = A + T1 + T1 - X

圓柱式引腳SM D封裝

如圖為圓柱式引腳SMD封裝封裝，其公式可以參考無引腳延伸型貼片封裝的經(jīng)驗(yàn)公式

補(bǔ)償方式：參考無引腳延伸型SMD封裝

BGA 類型封裝

如圖為常見BGA類型的封裝， 此類封裝我們可以根據(jù)BGA的Pitch間距來進(jìn)行常數(shù)的補(bǔ)償

以上幾類為基本的器件管腳類型及其補(bǔ)償說明，其他器件應(yīng)該都可以參考其進(jìn)行補(bǔ)償。

沉板器件的特殊要求

開孔尺寸

器件四周開孔尺寸應(yīng)保證比器件最大尺寸單邊大0.2mm(8mil)，這樣可以保證器件裝配的時候能正常放進(jìn)去。

絲印標(biāo)注

為了在板上能清楚地看到該器件所處位置，它的絲印在原有基礎(chǔ)上外擴(kuò)0.25mm,保證絲印在板上，絲印須避讓焊盤的SOLDERMASK，根據(jù)具體情況向外讓或切斷絲印。

如圖為沉板的RJ45接口絲印示意

阻焊層設(shè)計

阻焊層Solder Mask，是指印刷電路板子上要上綠油的部分。實(shí)際上這阻焊層使用的是負(fù)片輸出，所以在阻焊層的形狀映射到板子上以后，并不是上了綠油阻焊，反而是露出了銅皮。阻焊層主要目的是防止波峰焊焊接時橋連現(xiàn)象的產(chǎn)生。 一般常規(guī)設(shè)計采取單邊開窗2.5mil的方式，如圖所示，如果有特殊要求的，需要在封裝里面設(shè)計或者利用軟件的規(guī)則進(jìn)行約束。

絲印的基本要求

元件絲印一般默認(rèn)字符線寬0.2032mm（8mil），?建議不小于0.127mm（5mil）。焊盤在器件體之內(nèi)時，輪廓絲印應(yīng)與器件體輪廓等大，或者絲印比器件體輪廓外擴(kuò)0.1至0.5 mm；以保證絲印與焊盤之間保持6mil以上的間隙。焊盤在器件體之外時，輪廓絲印與焊盤之間保持6mil及以上的間隙。

引腳在器件體的邊緣上時，輪廓絲印應(yīng)比器件體大0.1至0.5mm，絲印為斷續(xù)線，絲印與焊盤之間保持6mil以上的間隙。絲印不要上焊盤，以免引起焊接不良。

器件1腳、極性及安裝方向基本要求 器件1腳標(biāo)示可以標(biāo)示器件的方向，防止在裝配的時候出線芯片、二極管、極性電容等裝反的現(xiàn)象，有效的提高了生產(chǎn)效率和良品率。1腳、極性、安裝方向通常用以下幾種標(biāo)識；圓圈“ｏ”、正極“＋”號、片式元件、IC器件標(biāo)識端用45度斜角表示、IC引腳超過64應(yīng)標(biāo)注引腳分組標(biāo)識符、接插件器件常用文字“1”..“N”標(biāo)示等等。（放置時注意絲印與焊盤之間需保持6mil以上的間隙）

總結(jié)：當(dāng)然這些簡單的基本規(guī)范參數(shù)僅作為參考，其實(shí)在封裝繪制過程還得根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需求來進(jìn)行，在布局的過程中還會涉及更加細(xì)節(jié)，更加深入的技巧和經(jīng)驗(yàn)操作，還是要慢慢積累。

編輯：黃飛

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