PCB設(shè)計(jì)中封裝規(guī)范及要求有哪些？

PCB的封裝是器件物料在PCB中的映射，封裝是否處理規(guī)范牽涉到器件的貼片裝配，我們需要正確的處理封裝數(shù)據(jù)，滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，有的工程師做的封裝無法滿足手工貼片，有的無法滿足機(jī)器貼片，也有的封裝未創(chuàng)建一腳標(biāo)示，手工貼片的時(shí)候無法識(shí)別正反，造成PCB板短路的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這個(gè)時(shí)候需要我們?cè)O(shè)計(jì)師對(duì)我們自己創(chuàng)建的封裝進(jìn)行一定的約束。

封裝、焊盤設(shè)計(jì)統(tǒng)一采用公制單位，對(duì)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。精度要求：采用mil為單位時(shí)，精確度為2；采用mm為單位時(shí)，精確度為4。

SMD貼片焊盤圖形及尺寸

1、無引腳延伸型SMD貼片封裝

如圖3-39所示，列出了常見的SMD貼片封裝尺寸數(shù)據(jù)，給出如下數(shù)據(jù)定義說明：

A—器件的實(shí)體長(zhǎng)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(zhǎng)度

T—器件管腳的可焊接長(zhǎng)度 S—兩焊盤之間的間距

W—器件管腳寬度

注：A, T, W 均取數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦的平均值

圖3-39 無引腳延伸型SMD貼片封裝

定義:

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

通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)得出以下經(jīng)驗(yàn)公式：

X = T1 + T + T2

Y = W1 + W + W1

S = A + T1 + T1 – X

實(shí)例演示：

圖3-40 無引腳延伸型SMD貼片封裝實(shí)例數(shù)據(jù)

如圖3-40所示，根據(jù)圖上數(shù)據(jù)及結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式可以得到如下實(shí)際封裝的創(chuàng)建數(shù)據(jù)：

X = 0.6mm（T1）+0.4mm（T）+0.3mm（T2） = 1.3mm

Y = 0.2mm（W1）+1.2mm（W）+0.2mm（W1） = 1.4mm

S = 2.0mm（A）+0.6mm（T1）+0.6mm（T1）-1.3mm（X） = 1.9mm

2、翼形引腳型SMD貼片封裝

如圖3-41所示，列出了翼形引腳型SMD封裝尺寸數(shù)據(jù)，給出如下數(shù)據(jù)定義說明：

A—器件的實(shí)體長(zhǎng)度 X—PCB封裝焊盤寬度

T—零器件管腳的可焊接長(zhǎng)度 Y—PCB封裝焊盤長(zhǎng)度

W—器件管腳寬度 S—兩焊盤之間的間距

圖3-41 翼形引腳型SMD封裝

定義:

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：0.3~1mm

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

通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)得出以下經(jīng)驗(yàn)公式：

X = T1 + T + T2

Y = W1 + W + W1

S = A + T1 + T1 – X

3、平臥型SMD貼片封裝

如圖3-42所示，列出了平臥型SMD封裝封裝尺寸數(shù)據(jù)，給出如下數(shù)據(jù)定義說明：

A—器件管腳可焊接長(zhǎng)度 X—PCB封裝焊盤寬度

C—器件管腳腳間隙Y—PCB封裝焊盤長(zhǎng)度

W—器件管腳寬度 S—兩焊盤之間的間距

注：A, C, W 均取數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦的平均值

圖3-42 平臥型SMD封裝

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

通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)得出以下經(jīng)驗(yàn)公式：

X=A1 + A + A2 Y = W1 + W + W1

S = A + A + C + T1 + T1 – X

4、J形引腳SMD封裝

如圖3-43所示，列出了J形引腳SMD貼片封裝尺寸數(shù)據(jù)，給出如下數(shù)據(jù)定義說明：

A—器件的實(shí)體長(zhǎng)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(zhǎng)度

W—器件管腳寬度 S—兩焊盤之間的間距

注：A, D, W 均取數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦的平均值

圖3-43 J形引腳SMD封裝

定義:

T為器件管腳的腳可焊接長(zhǎng)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

通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)格書參數(shù)得出以下經(jīng)驗(yàn)公式：

T = （A – D）/ 2 X = T1 + T + T2

Y = W1 + W + W1 S = A + T1 + T1 – X

5、圓柱式引腳SMD封裝

如圖3-44所示，列出了圓柱式引腳SMD封裝封裝尺寸數(shù)據(jù)，其公式可以參考我們列出的第一條，無引腳延伸型SMD貼片封裝的經(jīng)驗(yàn)公式。

圖3-44 圓柱式引腳SMD貼片封裝

6、BGA類型封裝

如圖3-45，列出了常見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)的添加補(bǔ)償，如表3-7所示。

圖3-45 常見BGA封裝模型

表3-7常見BGA焊盤補(bǔ)償常數(shù)推薦

插件封裝類型焊盤圖形及尺寸

除了貼片封裝外剩下就是我們的插件類型封裝，常見在一些接插件，對(duì)接座子等器件上面，對(duì)于它的焊盤及孔徑，我們對(duì)其大概定義了一些經(jīng)驗(yàn)公式；

焊盤尺寸計(jì)算規(guī)則

（1）圓形 Pin 腳，使用圓形鉆孔 Lead Pin Physical Pin

D’ = 管腳直徑D + 0.2 mm（D < 1 mm） ??

= 管腳直徑D + 0.3 mm（D ≥ 1 mm）

（2）矩形或正方形 Pin 腳，使用圓形鉆孔

D’ =

+ 0.1 mm

（3）矩形或正方形 Pin 腳，使用矩形鉆孔

W’ =W + 0.5 mm

H’=H + 0.5 mm

（4）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

（5）橢圓形 Pin 腳，使用圓形鉆孔

D’ = W + 0.5 mm

（6）橢圓形 Pin 腳，使用橢圓形鉆孔

W’ =W + 0.5 mm

H’=H + 0.5 mm

沉板器件的特殊設(shè)計(jì)要求

1) 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(shí)候能正常放進(jìn)去。有的設(shè)計(jì)者按照數(shù)據(jù)手冊(cè)做了封裝，但是實(shí)際中做出板子來放不下，往往就是因?yàn)檫@個(gè)原因。

2) 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3-46所示，在此列出了一個(gè)沉板的RJ45接口進(jìn)行示例：

圖3-46RJ45沉板式封裝

3.4.4 阻焊層設(shè)計(jì)

阻焊層就是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(shí)橋連現(xiàn)象的產(chǎn)生。

一般常規(guī)設(shè)計(jì)的時(shí)候我們采取單邊開窗2.5mil的方式即可，如圖3-47所示，如果有特殊要求的，需要在封裝里面設(shè)計(jì)或者利用軟件的規(guī)則進(jìn)行約束。

圖3-47阻抗開窗單邊2.5mil

絲印設(shè)計(jì)

1、元件絲印，一般默認(rèn)字符線寬0.2032mm（8mil），建議不小于0.127mm（5mil）。

2、焊盤在器件體之內(nèi)時(shí)，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(shí)，輪廓絲印與焊盤之間保持6mil及以上的間隙， 如圖3-48所示。

圖3-48絲印與焊盤之間的間隙

3、引腳在器件體的邊緣上時(shí)，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，如圖3-49所示。

圖3-49絲印為斷續(xù)線的標(biāo)示方法

3.4.6 器件1腳、極性及安裝方向的設(shè)計(jì)

器件一腳標(biāo)示可以標(biāo)示器件的方向，防止在裝配的時(shí)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、1腳、極性、安裝方向用以下五種標(biāo)識(shí)，放置時(shí)注意絲印與焊盤之間任然需要保持6mil以上的間隙，如表3-8：

表3-8器件1腳、極性及安裝方向的設(shè)計(jì)

常用元器件絲印圖形式樣

為了方便設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的封裝，在此列出了一些常見的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范封裝的式樣，可供參考，如表3-9。

元器件類型	常見圖形式樣	備 注
電 阻		無
電 容		1）無極性 2）中間絲印未鏈接
膽電容		1）要標(biāo)出正極極性符號(hào)。 2）有雙線一邊為正極。
二極管		1）要標(biāo)出正極極性符號(hào)。
三極管/MOS管		無
SOP		1）一腳標(biāo)示清晰 2）管腳序號(hào)正確
BGA		1）用字母“A”及數(shù)字“1”標(biāo)示器件一腳及方向
插裝電阻	? 水平安裝 ? 立式安裝	1）注意安裝空間
插裝電容	? 極性電容 ? 非極性電容	1）注意極性方向標(biāo)示

表3-9常用元器件絲印圖形式樣

原文標(biāo)題：PCB設(shè)計(jì)中封裝規(guī)范及要求

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