表面安装工艺对印制板设计的要求

许继集团工艺处 郭晓甫

1.概述

由于微电子技术的迅速发展，电子元个件和器个件的小型化和高密度安装已成为发展的必然趋势。目前，集成电路的引线距离最小的可达到0．127mm。这样高集成化、高密度的器件再采用传统的工艺安装和焊接几乎已径不再可能。从而，一场电子元器件的装联工艺技术革命就成为必然。表面安装器件(SMD，Surface Mounting Device)和表面安装工艺(SMT，Surface Mounting Technotogy)的出现，导致了印制电路板(PCB，Printed Circuit Board)装联革命。SMT组装工艺和组装设备

是产品生产的手段和工具，组装工艺的制定是依据产品设计中所选定材料的技术条什和组装没备的技术条件而制定的。在产品设计中充分地考虑生产工艺条件，把生产工艺融合到产品设计中，对产品质量、提高生产效率、降低生产成本都有着很重要的作用。同时，SMT已将当代电子技术领域所广泛使用的计算机辅助设计CAD和计算机辅助制造CAM有机地结合在了一起。

SMT生产线的一般构成包括如下设备：装料机、焊膏印刷机、贴片机、自动检测装置、气相再流焊机、在线检测装置和卸料机。SMT的工艺过程为：由上料机将PCB装在生产线上，输送到焊膏印刷机上后，按已经编好的程序和预制的检板，将焊膏(同时含有粘接剂、助焊剂和焊料)刷在PCB上。进入贴片机后，按照设计要求由机械手自动地将所需的元器件放置在指定位置。由于焊膏中含有贴接剂，元器件可暂时定位、固定。自动检测装置对元器件的安装进行检验。进入气相再流焊机时，先预热，再逐步升温至焊接温度，经保温后，元器件的焊接任务也就完成。经过在线检测合格后，由卸料机将已装联好元器件的PCB板卸下，从此完成了全部的PCB装联工作。

SMT的特点：

a)简化传统PCB装联工艺；

b)免清洗；

c)可靠性高；

d)减少人为因素影响。

2．SMT对PCB设计的要求

由于SMT的特殊性，传统的PCB设计方法也应针对其特点作一些改变。

2.1网络尺寸

PCB设计中的网络距应采用2．54mm(用于英制器件)或者2．5mm(用于公制器件)，以及它们的倍份数值。如：2．54mm的倍份数值为1．27、0．635……，2．5的倍数值为1．25、0．625……。

2．2布线区域

印制电路板的布线区域主要取决于以下各因素：

a)元器件选型及其接脚。选性价比高的元器件是保证系统性能和经济指标的首要条件。但相同型号、相同性能的元件，又有不同的封装形式和包装形式，而SMT生产线设备的技术性能恰好又对元器件的这些形式作出了一些限制，故了解和掌握承担产品生产的SMT生产线的技术条件对SMT产品设计中元器件的选择及PCB的设计优化很重要；

b)元器件形状、尺寸及间距。产品设计时考虑此项因素既能更好地利用现有设备，如贴片机、焊接检测设备等，同时为元器件的合理布局(如对电气性能、生产工艺的考虑等)提供依据，往往因设计而引起的质量问题而在产品生产中很难得以克服；

c)连通元器件的布线通道及布线设计。线宽不宜选得太细，在布线密度允许的条件下，应将连线设计得尽量宽，以保证机械强度、高可靠性及方便制造；

d)装联要求及导轨槽尺寸。元器件的排列方向与顺序，对再流焊的焊接质量有着直接的影响，一个好的布局设计，除了要考虑热容量的均匀设计外，另一点要考虑元器件的排列方向与顺序。当导轨槽用于接地线或供电线时，与它们没有电气联系的印制板最外边缘的导电图形应与导轨槽外缘保持有2．5mm以上的距离；

e)安装空间要求及制造要求。为防止印制板加工时触及印制导线造成层间短路，内层和外层最外边缘的导电图形距离印制板边缘应大于1．25mm。当印制板外层的边缘布设接地线时，接地线可以占据边缘位置。对因结构要求已占据的印制板板面位置，不能再布设元器件和印制导线。