浅析PCB设计中封装规范及要求

PCB

　　PCB的封装是器件物料在PCB中的映射，封装是否处理规范牵涉到器件的贴片装配，我们需要正确的处理封装数据，满足实际生产的需求，有的工程师做的封装无法满足手工贴片，有的无法满足机器贴片，也有的封装未创建一脚标示，手工贴片的时候无法识别正反，造成PCB板短路的现象时有发生，这个时候需要我们设计师对我们自己创建的封装进行一定的约束。
　　封装、焊盘设计统一采用公制单位，对于特殊器件，资料上没有采用公制标注的，为了避免英公制的转换误差，可以按照英制单位。精度要求：采用mil为单位时，精确度为2；采用mm为单位时，精确度为4。
　　SMD贴片焊盘图形及尺寸
　　1、无引脚延伸型SMD贴片封装
　　如图3-39所示，列出了常见的SMD贴片封装尺寸数据，给出如下数据定义说明：
　　A—器件的实体长度 X—PCB封装焊盘宽度
　　H—器件管脚的可焊接高度 Y—PCB封装焊盘长度
　　T—器件管脚的可焊接长度 S—两焊盘之间的间距
　　W—器件管脚宽度
　　注：A， T， W 均取数据手册推荐的平均值

　　图3-39 无引脚延伸型SMD贴片封装
　　定义：
　　T1为T尺寸的外侧补偿常数，取值范围：0.3~1mm
　　T2为T尺寸的内侧补偿常数，取值范围：0.1~0.6mm
　　W1为W尺寸的侧边补偿常数，取值范围：0~0.2mm
　　通过实践经验并结合数据规格书参数得出以下经验公式：
　　X = T1 + T + T2
　　Y = W1 + W + W1
　　S = A + T1 + T1 – X
　　实例演示：

　　图3-40 无引脚延伸型SMD贴片封装实例数据
　　如图3-40所示，根据图上数据及结合经验公式可以得到如下实际封装的创建数据：
　　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、翼形引脚型SMD贴片封装

　　如图3-41所示，列出了翼形引脚型SMD封装尺寸数据，给出如下数据定义说明：
　　A—器件的实体长度 X—PCB封装焊盘宽度
　　T—零器件管脚的可焊接长度 Y—PCB封装焊盘长度
　　W—器件管脚宽度 S—两焊盘之间的间距
　　图3-41 翼形引脚型SMD封装
　　定义：
　　T1为T尺寸的外侧补偿常数，取值范围：0.3~1mm
　　T2为T尺寸的内侧补偿常数，取值范围：0.3~1mm
　　W1为W尺寸的侧边补偿常数，取值范围：0~0.2mm
　　通过实践经验并结合数据规格书参数得出以下经验公式：
　　X = T1 + T + T2
　　Y = W1 + W + W1
　　S = A + T1 + T1 – X
　　3、平卧型SMD贴片封装
　　如图3-42所示，列出了平卧型SMD封装封装尺寸数据，给出如下数据定义说明：
　　A—器件管脚可焊接长度 X—PCB封装焊盘宽度
　　C—器件管脚脚间隙 Y—PCB封装焊盘长度
　　W—器件管脚宽度 S—两焊盘之间的间距
　　注：A， C， W 均取数据手册推荐的平均值

　　图3-42 平卧型SMD封装
　　定义：
　　A1为A尺寸的外侧补偿常数，取值范围：0.3~1mm
　　A2为A尺寸的内侧补偿常数，取值范围：0.2~0.5mm
　　W1为W尺寸的侧边补偿常数，取值范围：0~0.5mm
　　通过实践经验并结合数据规格书参数得出以下经验公式：
　　X=A1 + A + A2 Y = W1 + W + W1
　　S = A + A + C + T1 + T1 – X
　　4、J形引脚SMD封装
　　如图3-43所示，列出了J形引脚SMD贴片封装尺寸数据，给出如下数据定义说明：
　　A—器件的实体长度 X—PCB封装焊盘宽度
　　D—器件管脚中心间距 Y—PCB封装焊盘长度
　　W—器件管脚宽度 S—两焊盘之间的间距
　　注：A， D， W 均取数据手册推荐的平均值

　　图3-43 J形引脚SMD封装
　　定义：
　　T为器件管脚的脚可焊接长度
　　T1为T尺寸的外侧补偿常数，取值范围：0.2~0.6mm
　　T2为T尺寸的内侧补偿常数，取值范围：0.2~0.6mm
　　W1为W尺寸的侧边补偿常数，取值范围：0~0.2mm
　　通过实践经验并结合数据规格书参数得出以下经验公式：
　　T = （A – D）/ 2 X = T1 + T + T2
　　Y = W1 + W + W1 S = A + T1 + T1 – X
　　5、圆柱式引脚SMD封装
　　如图3-44所示，列出了圆柱式引脚SMD封装封装尺寸数据，其公式可以参考我们列出的第一条，无引脚延伸型SMD贴片封装的经验公式。

　　图3-44 圆柱式引脚SMD贴片封装
　　6、BGA类型封装
　　如图3-45，列出了常见BGA类型的封装，此类封装我们可以根据BGA的Pitch间距来进行常数的添加补偿，如表3-7所示。

　　图3-45 常见BGA封装模型

　　表3-7常见BGA焊盘补偿常数推荐
　　插件封装类型焊盘图形及尺寸
　　除了贴片封装外剩下就是我们的插件类型封装，常见在一些接插件，对接座子等器件上面，对于它的焊盘及孔径，我们对其大概定义了一些经验公式；
　　焊盘尺寸计算规则
　　（1）圆形 Pin 脚，使用圆形钻孔 Lead Pin Physical Pin
　　D’ = 管脚直径D + 0.2 mm（D 《 1 mm）
　　= 管脚直径D + 0.3 mm（D ≥ 1 mm）

　　（2）矩形或正方形 Pin 脚，使用圆形钻孔
　　D’ =

　　+ 0.1 mm
　　（3）矩形或正方形 Pin 脚，使用矩形钻孔
　　W’ =W + 0.5 mm
　　H’=H + 0.5 mm

　　（4）矩形或正方形 Pin 脚，使用椭圆形钻孔
　　W’ =W + H + 0.5 mm
　　H’=H + 0.5 mm

　　（5）椭圆形 Pin 脚，使用圆形钻孔
　　D’ = W + 0.5 mm
　　（6）椭圆形 Pin 脚，使用椭圆形钻孔
　　W’ =W + 0.5 mm
　　H’=H + 0.5 mm
　　沉板器件的特殊设计要求
　　1）开孔尺寸
　　器件四周开孔尺寸应保证比器件最大尺寸单边大0.2mm（8mil），这样可以保证器件装配的时候能正常放进去。有的设计者按照数据手册做了封装，但是实际中做出板子来放不下，往往就是因为这个原因。
　　2）丝印标注
　　为了在板上能清楚地看到该器件所处位置，它的丝印在原有基础上外扩0.25mm，保证丝印在板上，丝印须避让焊盘的SOLDERMASK，根据具体情况向外让或切断丝印。
　　如图3-46所示，在此列出了一个沉板的RJ45接口进行示例：

　　图3-46 RJ45沉板式封装
　　3.4.4 阻焊层设计
　　阻焊层就是Solder Mask，是指印刷电路板子上要上绿油的部分。实际上这阻焊层使用的是负片输出，所以在阻焊层的形状映射到板子上以后，并不是上了绿油阻焊，反而是露出了铜皮。阻焊层主要目的是防止波峰焊焊接时桥连现象的产生。
　　一般常规设计的时候我们采取单边开窗2.5mil的方式即可，如图3-47所示，如果有特殊要求的，需要在封装里面设计或者利用软件的规则进行约束。

　　图3-47 阻抗开窗单边2.5mil
　　丝印设计
　　1、元件丝印，一般默认字符线宽0.2032mm（8mil），建议不小于0.127mm（5mil）。
　　2、焊盘在器件体之内时，轮廓丝印应与器件体轮廓等大，或者丝印比器件体轮廓外扩0.1至0.5 mm；以保证丝印与焊盘之间保持6mil以上的间隙。焊盘在器件体之外时，轮廓丝印与焊盘之间保持6mil及以上的间隙，如图3-48所示。

　　图3-48丝印与焊盘之间的间隙
　　3、引脚在器件体的边缘上时，轮廓丝印应比器件体大0.1至0.5mm，丝印为断续线，丝印与焊盘之间保持6mil以上的间隙。丝印不要上焊盘，以免引起焊接不良，如图3-49所示。

　　图3-49 丝印为断续线的标示方法
　　3.4.6 器件1脚、极性及安装方向的设计
　　器件一脚标示可以标示器件的方向，防止在装配的时候出线芯片、二极管、极性电容等装反的现象，有效的提高了生产效率和良品率。
　　1、1脚、极性、安装方向用以下五种标识，放置时注意丝印与焊盘之间任然需要保持6mil以上的间隙
　　1）圆圈“ｏ”

　　2）正极“＋”号

　　3）片式元件、IC等器件的安装标识端用0.6~0.8mm的45度斜角表示

　　4）片式元件、IC等器件的安装标识端用0.6~0.8mm的45度斜角表示

　　5）IC类器件引脚超过64，应标注引脚分组标识符号。分组标识用线段表示，逢5、逢10分别用长为0.6mm、1mm表示

　　6）接插件等类型的器件一般用文字“1”。。“N”标示第“1”、“2”和第“N-1”、“N”脚。

　　常用元器件丝印图形式样
　　为了方便设计师设计标准的封装，在此列出了一些常见的标准规范封装的式样，可供参考，如表3-9。