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1 SMT印制板設計的重要性與實質
印制板設計與制造的優劣，往往是印制板焊裝質量和電子產品的電氣性能優劣、制造成本的高低和使用壽命的長短的關鍵所在。"抓SMT焊接質量，就必須首先從抓SMT印制板設計開始。"這已逐漸成為SMT業界有識之士的共識。不符合SMT焊裝工藝要求的印制板，因其在電子裝聯設計上的先天不足或失誤造成的焊接問題，往往很難通過焊裝工藝方面的努力而獲得全部有效的解決。在大批量生產中更是如此。特別是某些設計上的失誤，嚴重者會造成焊裝合格率極大下降，或使焊裝根本無法進行。

SMT印制板設計，其實質是印制板電子裝聯工藝設計(即電子裝聯的可制造／可生產性的設計)。任何產品質量的優劣，首先取決于設計質量的優劣，其次才與制造或生產的過程有關。為此，對于SMT印制板自身設計的優劣，人們應首先將其作為極其重要的
一個環節給予特別重視。

2 SMT印制板裝焊設計要點

眾所周知，不遺漏地對設計所涉及的內容進行縝密的思考與正確的思維邏輯是獲得正確而完善的技術文件的基礎。

印制板設計所涉及的主要內容如圖1所示。

電路設計師不僅要對已十分熟悉的電功能線路的裝聯進行精心設計(如元器件與基板的選擇、電路功能的布局，導電線的寬度、厚度與間距的確定以及電子線路的相互連接等)，還應對仍較為生疏的焊裝裝聯設計給予特別的關注，并使兩者很好地結合起來，使所設計的印制板不僅電性能一流，而且生產工藝性也最佳。

這里結合設計與焊接實踐以及參閱國內外SMT有關資料，歸納并提出SMT印制板的電子裝焊裝聯工藝設計要點，作為設計的一種思路，供電路設計師與電裝工藝師們參考：

(1)裝聯類型選擇

裝聯類型選擇包括裝聯方式和焊接工藝類型的選擇。在裝聯方式方面，分為單面裝聯(如單面貼裝、單面混裝)和雙面裝聯(如雙面貼裝、雙面混裝)；焊接工藝類型則可選用手工焊、波峰焊、回流焊或汽相焊等其中一種或若干種。 (2)元器件選擇

元器件選擇包括電氣特性參數和封裝方式、封裝特性等方面的選擇。電氣特性參數一般按產品電路要求確定；封裝方式包括表面貼裝元器件和表面貼裝與插裝元器件混用；封裝特性則指外形、尺寸、共面性、可焊性、耐熱性、可清洗性、可靠性等。

(3)基板選擇

基板的選擇要考慮基材、銅箔厚度、阻焊膜和基板表面狀態處理類型?；姆矫嬉紤]材質(包括剛性--如紙基、玻璃布基、復合基、陶瓷基、金屬基等；柔性--如聚酯薄膜、聚酰亞胺薄膜等；以及柔-剛性)、層數(如單層、多層)和材料特性(如玻璃轉化溫度；X、Y、Z的膨脹系數；熱傳導性；X、Y抗拉模數；彎曲率；介電常數；體積電阻；表面電阻；吸濕性；阻燃性等)；銅箔厚度按所需通過的電流強度與獲得優質焊點的要求來確定；阻焊膜需清洗時，所選者應滿足其要求；基板表面狀態處理類型指裸銅、鍍金、銀、錫鉛合金、防氧化助焊劑等。

(4)清洗方式選擇(指不清洗、清洗、免清洗等)

(5)導電圖設計

導電圖設計首先要考慮版面設計，它包括版面形式、基板外形尺寸、工藝邊與定位基準等。版面形式包括單塊板式版面，即單塊板整幅式版面設計和多塊板拼聯式版面，即各子板與母板之間的拼聯和分離方式設計；基板外形與尺寸設計時，其幾何形狀、長寬、厚度、孔槽等都應與產品相關結構統籌考慮；工藝邊指裝配邊、夾送邊、定位邊、拼聯邊；定位基準指邊、孔以及定位標志符或雙面板的正、反面標志符等。 導電圖設計還要考慮以下幾個方面：各類焊盤圖形以及位向布局設計，如焊接焊盤、測試焊盤、工藝輔助性焊盤等都應符合貼裝、焊接、測試的工藝要求；涉及元器件返工／返修以及清洗工藝要求的布局設計；各類互導孔形式、尺寸以及位置布局設計；各類印刷導線的寬度、間距與走向布局設計；接地、散熱與屏蔽的銅箔設計；能保持應力平衡或熱平衡的銅箔設計等。

(6)標記符號圖設計(如各類元器件圖形符號以及與設計和生產有關的文字或圖符等)

(7)孔位圖設計(如各類孔／槽的幾何形狀、尺寸以及位向布局--主要指在PCB板上需要通過鉆、沖、銑加工去除的那部分)

(8)阻焊膜圖設計

(9)漏印模板圖設計(指漏印焊膏或貼片膠)

(10)經濟性

在滿足產品的結構與電氣性能要求的前提下，生產成本應最低。

3 SMT印制板焊裝設計中應注意的若干問題

印制板的電子焊接裝聯設計的優劣對于確保電子組裝件焊裝制品的優質、高產、低耗是至關重要的。作為焊裝質量鏈中的第一節點，必須給予特別的關注。

SMT印制板的電子焊裝設計是一個理論與生產實踐相結合的問題。它要求電路設計師們應對SMT生產制造與SMB組件的焊裝生產工藝全過程有一定的了解，然后在SMT的焊接理論與規范或標準的指導下，經綜合考慮之后進行設計。同時，還應力爭電裝工藝師給予指導和幫助，使之更合理、更完善、更加符合生產工藝規范。

從總體上說，印制板焊裝設計中應注意的問題如下：

1.由于SMT與傳統的通孔插裝技術，在電子裝聯上有著質的差異，因此要設計好SMT印制板，除應遵循印制板常規設計標準／規范外，還應了解和掌握與SMT有關的新的、特殊要求與規范，并采用網格化進行設計，以保證制造精度及便于自動化生產(即讓CAD的資源充分地用于CAM)。

2.所選擇的印制板基板不僅應滿足產品電路電性能的要求，還應符合SMT焊裝工藝對其特性的要求(如耐熱性、可焊性、絕緣性、抗剝離性、平整性／翹曲度、制作精度等等)。

另外，印制板設計和制造者還應考慮基板材質的紋向對印制板制造精度與尺寸的一致性、穩定性所產生的影響。特別是當用覆銅板(CCL)制作大尺寸板或拼連板時，更應充分利用其縱向(也稱經向)的機械特性(如尺寸變化小、彎曲強度高、翹曲度小等)明顯地優于其橫向(也稱緯向)特性，按照"縱對縱、橫對橫"的原則進行設計和加工(應在圖紙上標注其紋向要求)，以獲得尺寸精度高而穩定、機械強度好、電性能優的印制板。

3.印制板的外形尺寸能小勿大，外形的長寬比應與其板厚相匹配，以使其板面的翹曲度控制在0.3％~1％。為此，通常板厚：對于波峰焊接應不小于1.5mm，對于再流焊接應不小于0.8mm，而外形長寬比應小于3：1。

4.對于外形尺寸小的印制板，一般應采取拼聯技術處理(即進行拼板)；對于外形幾何形狀不便于裝夾的印制板，則應視其具體情況，既可以增設焊接后易于分離的工藝裝夾邊，也可以進行拼板處理?？傊?，都應處理成符合印、貼、焊、測等設備的夾裝與傳送要求的印制板，以確保生產能正常進行或提高生產效率。

另外，當進行拼板設計時，應對其最大尺寸、工藝裝夾邊的尺寸與位向、易分離的方式、各子板拼連塊數與位向等等加以統籌考慮，以求印制板在焊裝時所產生的變形量最小。

5.印制板應留有焊裝工藝所需的夾送邊(即夾送邊內不允許有焊盤)，其寬度一般為3～8mm(具體因生產設備要求而異)，其內必須設有定位孔或定位標志符號(若為雙面板，還應具有不同的正、反面標志符號)，還可增設焊接方向箭標；對于不可分離的工藝裝夾邊，還可以增設印制板的單位名稱(圖標)、板名、圖號、代碼、版本號等等內容。

6.印制板上，凡位阻焊膜下的導電圖形(如互連線、接地線、互導孔盤等)和所需留用的銅箔之處，均應為裸銅箔。即絕不允許涂鍍熔點低于焊接溫度的金屬涂層(如錫鉛合金等)，以避免引發位于涂鍍層處的阻焊膜破裂或起皺，以保證PCB板的焊接和外觀質量。

7.各類焊盤圖形的設計應與所需焊裝的元器件的封裝外形、焊端、引腳、中心距等相匹配。切忌不加分析對照就隨意抄用或調用所見到的資料或軟件庫中的焊盤圖形尺寸(因表面貼裝元器件尚未有統一標準，不同國家甚至同一國家不同廠商的元器件都會有差異)。

另外，設計、查選或調用焊盤圖形尺寸時，還應分清自己所選的元器件代碼(如片狀電阻、電容)和與焊接有關的尺寸(如SOIC、QFP、bga等)，是英制的還是公制的(兩者之間差異較大)。

8.印制板上元器件的總體布局，位向、間距等設計，除應關注電氣性能對其的要求之外，還應綜合考慮印刷、貼片、焊接、清洗、檢測、返工／返修等裝聯工藝的有關要求，以求最佳。

9.凡需要進行雙面焊接的PCB板，所有形狀大或自身重的元器件都必須安排位于PCB板的同一側面上，絕不允許將這些元器件分置于PCB的兩個面上(因無法進行自動化焊接，特別當要求低成本焊接時，就更無法可想了)。

10.所有的測試焊盤，只要有可能都應盡量地安排位于PCB板的同一側面上(這樣不僅便于檢測，對于自動化檢測，還會成倍地降低檢測成本)；若采用探針方式進行檢測，凡用于焊接表面貼裝元器件的焊盤(即焊接點處)，絕不允許兼作檢測點(即測試焊盤與焊接焊盤應分開單獨設計)。

另外，測試焊盤不僅應涂錫合金，而且大小、間距及其布局還應與所采用的測試設備有關要求相匹配。

11.為了確保焊接質量和防止或減少PCB板的翹曲，對各類元器件、接地、散熱、拼板等在PCB板上的分布以及多層板的各層間的導電圖銅箔都要特別關注其熱容量與內應力的均衡問題，必要時還應增設能具有保持熱平衡或應力平衡的銅箔，以求其總體的均衡。

12.印制板上各類字符與圖形不得印在焊盤、測試盤以及定位標志(如GLoabcl fiducial mask、panel／Image fiducial mask、Local fiducial mask)之內，各類字符與圖形都應離其相應邊緣一定的距離(如離焊盤或測試盤的邊緣應大于0.5mm；離定位標志的邊緣應大于2mm)，以避免印料浸染引發各類焊接缺陷以及影響檢測或定位的正確性。

13.對于印制板的尺寸與公差的標注，切忌不加區別地都引用金屬機械加工標準，應因其基板的材質不同而異(如用覆銅板／CCL作基板的印制板，其加工屬于塑料加工范疇，為此應按塑料制品有關標準與規范的要求，對其尺寸與公差進行標注)。

14.對于批量生產，所設計的PCB板應經過裝聯工藝的全過程生產的驗證合格，符合產品要求之后，方可正式投產。