隨著電子產(chǎn)品的不斷縮小,PCB設(shè)計(jì)人員必須更加注意組件的放置位置,以確保密集板上的每個(gè)IC都能“相處”。對于較小的電路板,熱點(diǎn)和熱故障的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。緊鄰的模擬和數(shù)字電路也必須考慮信號完整性。當(dāng)沒有更多的空間來放置切屑之間的距離時(shí),爬電和間隙變得更加棘手。最后但并非最不重要的,重要的是要確保設(shè)計(jì)準(zhǔn)確地將設(shè)計(jì)者的意圖傳達(dá)給合同制造商(CM),以最大程度地減少制造缺陷。解決這些問題的關(guān)鍵是SMT組件的放置。當(dāng)每個(gè)SMT組件都放置在正確的位置時(shí),它們肯定會(huì)相處得更好。
放置元件時(shí)的PCB熱學(xué)考慮
高溫是PCB失效的根本原因之一。在具有很多空間的PCB中,熱設(shè)計(jì)非常簡單。當(dāng)涉及到密集的電路板時(shí),放置SMT組件以應(yīng)對溫度變得更加重要。
您始終希望避免PCB上出現(xiàn)熱點(diǎn)。在高密度PCB中,相互靠近的耗電IC過多會(huì)引起這些熱點(diǎn)。即使是被動(dòng)零件,例如電阻會(huì)引起問題。如果必須將一堆熱組件緊密連接在一起,請確保您有一個(gè)散熱器或使用另一種方法排熱。SMT組件并不總是問題所在。有時(shí)他們的蹤跡是。高電流走線也會(huì)產(chǎn)生熱量,如果將它們?nèi)坎季€在一起,則可能會(huì)冒出熱點(diǎn)的危險(xiǎn)。因此,您應(yīng)該嘗試使高功率芯片和走線保持彼此遠(yuǎn)離。
有時(shí),大功率芯片可能看起來不像大功率芯片。請記住,某些IC具有突發(fā)功率模式,在這種模式下,它們可以在較短的時(shí)間內(nèi)吸收更多的電流。突然爆發(fā)的功率可能會(huì)造成一個(gè)臨時(shí)性的熱點(diǎn),尤其是如果同時(shí)有多個(gè)芯片在工作時(shí)。即使短暫的熱量爆發(fā)也可能會(huì)造成問題。當(dāng)溫度在PCB的高溫和低溫之間波動(dòng)時(shí),它們會(huì)降低構(gòu)成電路板的材料的質(zhì)量。電路板基板和焊料具有不同的CTE,因此當(dāng)它們快速加熱和冷卻時(shí),它們的膨脹方式會(huì)有所不同。這可能會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)破裂或PCB中的介電材料破裂。確保將SMT組件小心地放置在板上避免熱點(diǎn)和熱循環(huán)。
足夠的間距和信號完整性注意事項(xiàng)
既然您已經(jīng)重新考慮了散熱問題,那么就可以設(shè)計(jì)電路板了,對吧?不完全的。當(dāng)不小心放置SMT組件時(shí),甚至可能出現(xiàn)更細(xì)微的信號完整性問題。更不用說您必須確保有足夠的空間來放置IC。
放置組件時(shí),首先要做的是確保它們都有足夠的空間。通常,這意味著首先放置邊緣連接器,因?yàn)檫@些可能由機(jī)械設(shè)計(jì)決定。接下來,注意高引腳數(shù)組件,例如BGA。它們看起來很簡單,因?yàn)樗鼈兊乃羞B接都位于芯片下方,但請記住,所有這些引腳都必須斷開至板的其他部分。
現(xiàn)在,所有內(nèi)容都有喘息的機(jī)會(huì)了,該考慮信號完整性了。請記住,敏感的模擬電路與嘈雜的數(shù)字組件。數(shù)字走線的作用類似于發(fā)射天線,模擬走線的作用類似于接收天線。跟蹤循環(huán)越大,它發(fā)送或接收的越多,因此小心地走線。電路之間的距離也有助于減少串?dāng)_,因此請嘗試使模擬和數(shù)字芯片彼此遠(yuǎn)離。您可能仍需要在一個(gè)位置連接模擬和數(shù)字零件或平面。單點(diǎn)接地,這又增加了難題。最后但并非最不重要的一點(diǎn)是,您應(yīng)該意識(shí)到,每個(gè)平面或焊盤都會(huì)產(chǎn)生寄生電容,并且每條長走線都有一定的寄生電感。這些可以改變阻抗完美平衡的連接。您可以對這些寄生阻抗進(jìn)行手工建模,也可以使用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行預(yù)測。
SMT組件放置技巧,以確??芍圃煨?/span>
對于SMT組件放置,您需要考慮的最后一件事是DFM和制造缺陷。請遵循以下提示,并與CM緊密合作以減少組裝過程中的問題。
l布置電路板時(shí) 面板化設(shè)計(jì),使SMT組件遠(yuǎn)離邊緣。 大邊緣連接器 當(dāng)使用路由器對電路板進(jìn)行分板時(shí),這可能會(huì)特別成問題,因此請小心放置部件。
l將相似的組件朝向相同的方向是一種好的設(shè)計(jì)實(shí)踐。如果您的電路板還包括通孔組件,這尤其重要,這意味著除了SMT的回流之外,還需要波峰焊。
l包括參考指示器,例如引腳1的位置,以確保組件的方向和連接正確。
l確保焊盤尺寸與組件包裝匹配。焊盤失配會(huì)對操作后的電路板組裝和性能產(chǎn)生不利影響。
l在設(shè)計(jì)中清楚地定義零件,并確保設(shè)計(jì)文件準(zhǔn)確反映您的SMT組件放置布局。
選擇一個(gè)好的居住地可能很困難,但是有時(shí)為SMT組件選擇一個(gè)地點(diǎn)似乎幾乎是不可能的。這些技巧將幫助您放置SMT零件以獲得最佳操作。切記要考慮零件放置和布線的熱影響。另外,您還必須為每個(gè)IC留出空間,并確保芯片不會(huì)發(fā)射或接收過多的噪聲。最后但并非最不重要的一點(diǎn)是,請牢記制造建議,并與您的CM聯(lián)系以解決任何問題。
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