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高端医疗设备展从焊接角度谈，设计PCB需要注意哪些问题

2023-08-23

PCB焊接简而言之，就是使用称为焊料的金属以机械和电气方式连接两个金属表面。焊料固定连接，使其不会因振动或其他机械力而松动。它还提供电气连续性，以便电子信号可以不间断地通过连接。使用烙铁熔化焊料。
今天从焊接角度，聊一聊设计PCB时需要注意哪些点。
一、影响PCB焊接质量的因素
从PCB设计，到所有元件焊接完成，成为一个高质量的电路板，需要PCB工程师、焊接工艺、焊接工人等诸多环节的把控。
主要有以下影响因素：PCB图、电路板的质量、器件的质量、器件管脚的氧化程度、锡膏的质量、锡膏的印刷质量、贴片机的程序编制的精确程度、贴片机的贴装质量、回流焊炉的温度曲线等等。
焊接厂本身无法逾越的环节就是PCB画图的。
电路设计的人很少焊接电路板，无法获得丰富的焊接经验，而焊接厂的工人不懂画板，只管完成生产任务，没有心思、更没有能力分析造成不良焊接的原因。
这两方面的人才各司其职，难以有机结合。
二、画PCB时的建议
下面是一些建议，避免出现影响焊接质量的各种不良画法。
1、关于定位孔
PCB板的四角要留四个孔(最小孔径 2.5mm)，用于印刷锡膏时定位电路板。要求X轴或Y轴方向圆心在同一轴线上，如下图：
2、关于MARK点
PCB板上要标注Mark点，用于贴片机定位。
具体位置：在板的斜对角，可以是圆形，或方形的焊盘，不要跟其它器件的焊盘混在一起。如果双面有器件，双面都要标注。
也可以考虑在拼版上加MARK点。
3、设计PCB时，请注意以下几点：
a、Mark点的形状如下图案参考，上下对称或者左右对称。

b、A的尺寸为2.0mm。
c、从Mark点的外缘离2.0mm的范围内，不应有可能引起错误的识别的形状和颜色变化。(焊盘、焊膏)
d、Mark点的颜色要和周围PCB的颜色有明暗差异。
e、为了确保识别精度，Mark点的表面上电镀铜或锡来防止反射。对形状只有线条的标记，光点不能识别。
如下图所示：
 

4、关于留5mm边 
画PCB时，在长边方向要留不少于3mm的边，用于贴片机运送电路板，此范围内贴片机无法贴装器件。此范围内不要放置贴片器件。
如图：　  

双面摆件的电路板，考虑二次回流焊时，器件蹭掉、焊盘蹭掉等问题。
建议芯片少的一面，长边离边5mm范围内，不要放置贴片器件，如果确实由于电路板面积受限，可以在长边加工艺边。
5、不要直接在焊盘上过孔
 
焊盘上打过孔，回流焊会有锡膏流入过孔，造成器件焊盘缺锡，引起虚焊，如下图所示。
6、关于二极管、钽电容的极性标注
二极管、钽电容的极性标注符合行规，以免工人凭经验焊错方向。如图：

7、关于丝印和标识
请将器件型号隐藏。尤其是器件密度高的电路板。否则，眼花缭乱影响找到焊接位置。如下图：
　　  

也不要只标型号，不标标号。如下图所示，造成贴片机编程时无法进行。
丝印字符的字号不宜太小，字符放置位置应错开过孔，以免误读。
8、关于IC焊盘应延长
SOP、PLCC、QFP等封装的IC，PCB上焊盘长度=IC脚部长度×1.5为适宜，便于手工用烙铁焊接时，芯片管脚与PCB焊盘、锡三者熔为一体。如图：
9、关于IC焊盘的宽度
SOP、PLCC、QFP等封装的IC，画PCB时应注意焊盘的宽度，PCB上焊盘a的宽度=IC脚部宽度(datasheet中的Nom.值)，不建议加宽，保证两焊盘间距b有足够的宽度，避免造成连焊。如图：

10、放置器件不要旋转任意角度
由于贴片机无法旋转任意角度，只能旋转90℃、180℃、270℃、360℃。
如下图B旋转了1℃，贴装后器件管脚与电路板上的焊盘，就会错开1℃的角度，从而影响焊接质量。
11、相邻管脚短接时应注意的问题
下图a的短接方法，不利于工人识别，且焊接后不美观。
如果画图时按图b、图c的方法短接并加上阻焊，焊接出来的效果就不一样。
只要保证每个管脚都不相连，该芯片就无短路现象，而且外观也美观。
12、关于芯片底下中间焊盘的问题
带肚子的芯片，建议将中间焊盘缩小，使它与周围焊盘距离增大，减少短路的机会。如下图：
13、厚度较高的两个器件不要紧密排在一起
如下图所示，这样布板会造成贴片机贴装第二个器件时碰到前面已贴的器件，机器会检测到危险，造成机器自动断电。
14、关于BGA
由于BGA封装比较特殊，其焊盘都在芯片底下，外面看不到焊接效果。
为了返修方便，建议在PCB板上打两个Hole Size：30mil 的定位孔，以便返修时定位钢网。
温馨提示：定位孔的大小不宜过大或过小，要使针插入后不掉、不晃动、插入时稍微有点紧为宜，否则定位不准。如下图：
15、关于PCB板颜色
建议不做成红色。红色电路板在贴片机摄像机的红色光源下呈白色，无法进行编程，不便于贴片机进行焊接。
16、关于大器件下面的小器件
有的人喜欢将小的器件排在同一层的大器件底下，比如：数码管底下有电阻，如下图：
如此排版会给返修造成困难，返修时必须先拆数码管，还有可能造成数码管损坏。建议将数码管底下的电阻排到Bottom面，如下图：

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17、关于覆铜与焊盘相连影响熔锡
由于覆铜会吸收大量热量，造成焊锡难以充分熔化，从而形成虚焊。如图所示：
图a中器件焊盘直接与覆铜相连；图b中50Pins连接器虽然没直接与覆铜相连，但由于四层板的中间两层为大面积覆铜，所以图a、图b都会因为覆铜吸收大量热量而造成锡膏不能充分熔化。
图b中50Pins连接器的本体是不耐高温的塑料，若温度设定高了，连接器的本体会熔化或变形，若温度设定低了，覆铜吸收大量热量而造成锡膏不能充分熔化。因此，建议焊盘与大面积覆铜隔离。如图所示：
　　  

18、关于拼板的建议及加工艺边
高端医疗设备展发现，现如今，能用软件进行画图，设计并布线PCB的工程师越来越多，设计完成，并能很好的提高焊接效率，需要重点注意以上要素。培养良好的画图习惯，能够很好的和加工厂沟通，是每一个工程师都要考虑的。
文章来源：8号线攻城狮

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