SMT贴片加工的元器件布局设计方法

2023-07-20 14:54:57 作者：SMT贴片加工

SMT贴片加工元器件布局的设计应根据SMT贴片加工生产设备、工艺特点和标准进行。不同的工艺，如回流焊和波峰焊，对元器件布局有不同的要求。在进行两面回流焊时，对A面和B面的布局也有不同的要求；而选择性波峰焊与传统波峰焊也有不同的要求。

SMT贴片加工流程对元器件布局设计有以下基本要求：

印制电路板上的元器件分布应该尽可能均匀，这样可以减少热量的集中，避免局部温度过低导致虚焊的问题。大质量的元器件在回流焊时热导率较大，如果过于集中在一起，容易造成局部温度低而出现虚焊情况。同时，均匀布局也有助于保持重心平衡，在振动冲击实验中，可以减少元器件、金属化孔和焊层受到破坏的可能性。

元器件在印制电路板上的排列方向应尽量保持一致，同类元器件应以相同的方向排列。特别是对于电解电容器的正极、二极管的正极、三极管的单引脚端和集成电路的一引脚排列方向，都应予以注意。此外，所有元器件编号的印刷方位也应相同。这样做有利于元器件的贴片、焊接和检查工作。

为了方便SMD返修设备加温头的操作，需要给大型元器件的周围留出适当的空间尺寸。

为了避免发热元器件对其他元器件的干扰，我们应该将它们尽量放置在边缘或通风良好的机箱内。同时，我们需要使用导线或支架支撑发热元器件，以保持它们与印制电路板表面的一定距离，一般不小于2mm，还可以安装散热片以增加散热效果。在多层板中，应该将发热元器件通过金属焊接层与印制电路板连接，通过印制电路板将热量散发出去。

为了保护温度敏感元器件，需要将其与发热元器件分开。例如三极管、集成电路、电解电容器和一些塑壳元器件等，应尽量避免与桥堆、大功率元器件、散热器和大功率电阻靠得太近。

对于需要调节或经常更换的元器件和零部件，例如电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关、保险管、按键和插拔器等，应注意它们在整机布局中的构造要求，将它们安放在便于调整和更换的位置。如果需要在机器内部进行调节，应将其放置在印制电路板上方便调节的位置；如果需要在机器外部进行调整，其位置应与机箱面板上的调节旋钮相匹配，避免在三维空间和二维空间中发生冲突。举例来说，钮子开关的面板开口和印制电路板上的开关位置应相对应。

应该在接线端子、插拔件周围以及长串端子的中央和常常受力作用的部位设置固定孔，同时固定孔周围需要留出充足的空间，以防止因热膨胀而导致变形。例如，长串端子的热膨胀问题比印制电路板严重，波峰焊时容易出现翘起的问题。

有些元器件和零部件，例如变压器、电解电容器、压敏电阻、桥堆、散热器等，它们的体积公差较大、精度较低，需要进行二次加工。为了保证它们与其他元器件之间的间隔，需要在原本的设置基础上增加一定的裕量。

建议对电解电容器、压敏电阻、桥堆、涤纶电容器等元件的空间安排应该多留出不少于1毫米的余量。对于变压器、散热器以及高于5瓦（包括5瓦）的电阻，则需要保留不少于3毫米的空间。

禁止触摸电解电容器附近的发热元器件，如高功率电阻、热敏电阻、变压器和散热器等。电解电容器与散热器之间的间距应保持在10mm，其他元器件与散热器之间的间距应保持在20mm。

请勿将应力敏感元器件放置于印制电路板的角落、边缘、接插件、螺丝孔、槽、拼板的切口、缺口、转角等高应力区，否则会导致焊点和元器件的裂开或裂痕。

为了符合回流焊和波峰焊的工艺要求和间隔要求，元器件布局需要做相应调整。在进行波峰焊时，需要采取措施减少产生阴影效应的影响。需要为印制电路板留出定位孔和固定支架所需的空间。

为了避免在面积超过500平方厘米的大型印制电路板设计过程中出现弯曲现象，应该在中心区域留下一条宽度为5~10毫米的间隙，不布置元器件（但可以铺设线路），这样可以在经过过锡炉时加上防止弯曲的压条。

排列元器件的方向在回流焊工艺中非常重要。

在布置元器件时，应该考虑印刷电路板进入回流焊炉的方向。

为了防止焊接过程中出现立碑、挪动、焊端脱离焊层等问题，要求印制电路板上2个端头片式元器件的两边焊端和SMD元器件的引脚要同时受热。为了实现这一要求，需要将2个端头片式元器件的长轴垂直于回流焊炉的输送带方向。

③SMD元器件的长轴应与回流焊炉的传输方向平行，而Chip元器件的两个端头的长轴则应与SMD元器件长轴垂直。

④一个优秀的元器件布局设计需要不仅考虑热导率的均衡，还要考虑元器件的排列方向和顺序。

⑤为了保持印制电路板两边的温度尽可能一致，在生产过程中需要将印制电路板的长边与回流焊炉的输送带方向平行。因此，当印制电路板的尺寸大于200mm时，有以下要求：

a）两个芯片元件的长轴与印刷电路板的长边垂直对齐。

b）表面贴装元器件（SMD）的长轴与印制电路板的长边保持平行。

c）两面组装的印制电路板，保证了两个面上的元器件的取向是一致的。

d）为了方便元器件的贴片、焊接和检查，元器件在印制电路板上的排列方向应尽量一致。同类型的元器件应该按照相同的方向排列，并且具有相同的特定方向。例如，应尽量统一电解电容器正极、二极管的正极、三极管的单引脚端以及集成电路的第一引脚的排列方向。

为防止印刷电路板加工时接触导线导致导线短路，里层和表层边缘的导电图形需要与PCB边沿保持至少1.25毫米的距离。当表层边缘已经安排了接地线时，接地线可以占据边沿位置。已经被结构要求占据的PCB板面位置不能再布置元器件和印刷导线，并且SMD/SMC底边焊层区域不能有埋孔，以免在回流焊后的波峰焊中焊料被加热重熔后分流。

元器件的安装间距：元器件的小安装间距需要满足SMT贴片加工的可制造性、可测试性和可维修性等要求。