嘉立创EDA-常见PCB封装的设计规范及要求

PCB封装是元件物料在PCB上的映射。封装是否设计规范牵涉到元件的贴片装配，需要正确地处理封装数据，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，也有的未创建1脚标识，手工贴片的时候无法识别正反，造成PCB短路的现象时有发生，这个时候需要设计工程师对自己创建的封装进行一定的约束。

封装设计应统一采用公制单位，对于特殊元件，资料上没有采用公制标注的，为了避免英制到公制的转换误差，可以按照英制单位。精度要求：采用mil为单位时，精度为2；采用mm为单位时，精度为4。

1 SMD贴片封装设计

1．无管脚延伸型SMD贴片封装设计

图13-1给出了无管脚延伸型SMD贴片封装尺寸数据，给出如下数据定义说明。

A—元件的实体长度X—PCB封装焊盘宽度

H—元件的可焊接高度Y—PCB封装焊盘长度

T—元件的可焊接长度 S—两个焊盘之间的间距

W—元件的可焊接宽度

注：A、T、W均取数据手册推荐的平均值。

定义：

T1为T尺寸的外侧补偿常数，取值范围为0.3～1mm；

T2为T尺寸的内侧补偿常数，取值范围为0.1～0.6mm；

W1为W尺寸的侧边补偿常数，取值范围为0～0.2mm。

通过实践经验并结合数据手册参数得出以下经验公式。

X=T1+T+T2

Y=W1+W+W1

S=A+T1+T1-X

实例演示如图13-2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）=1.6mm

S=2.0mm（A）+0.6mm（T1）+0.6mm（T1）-1.3mm（X）=1.9mm

2．翼形管脚型SMD贴片封装设计

图13-3给出了翼形管脚型SMD贴片封装尺寸数据，给出如下数据定义说明。

A—元件的实体长度X—PCB封装焊盘宽度

T—元件管脚的可焊接长度 Y—PCB封装焊盘长度

W—元件管脚宽度      S—两个焊盘之间的间距

注：A、T、W均取数据手册推荐的平均值。

定义：

T1为T尺寸的外侧补偿常数，取值范围为0.3～1mm；

T2为T尺寸的内侧补偿常数，取值范围为0.3～1mm；

W1为W尺寸的侧边补偿常数，取值范围为0～0.2mm。

通过实践经验并结合数据手册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贴片封装设计

图13-4给出了平卧型SMD贴片封装尺寸数据，给出如下数据定义说明。

A—元件管脚的可焊接长度X—PCB封装焊盘宽度

C—元件管脚脚间隙           Y—PCB封装焊盘长度

W—元件管脚宽度    S—两个焊盘之间的间距

注：A、C、W均取数据手册推荐的平均值。

定义：

A1为A尺寸的外侧补偿常数，取值范围为0.3～1mm；

A2为A尺寸的内侧补偿常数，取值范围为0.2～0.5mm；

W1为W尺寸的侧边补偿常数，取值范围为0～0.5mm。

通过实践经验并结合数据手册参数得出以下经验公式。

X=A1+A+A2

Y=W1+W+W1

S=A+A+C+A1+A1-X

4．J形管脚型SMD贴片封装设计

图13-5给出了J形管脚型SMD贴片封装尺寸数据，给出如下数据定义说明。

A—元件的实体长度X—PCB封装焊盘宽度

D—元件管脚中心间距        Y—PCB封装焊盘长度

W—元件管脚宽度      S—两个焊盘之间的间距

注：A、D、W均取数据手册推荐的平均值。

定义：

T为元件管脚的可焊接长度；

T1为T尺寸的外侧补偿常数，取值范围为0.2～0.6mm；

T2为T尺寸的内侧补偿常数，取值范围为0.2～0.6mm；

W1为W尺寸的侧边补偿常数，取值范围为0～0.2mm。

通过实践经验并结合数据手册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．圆柱式管脚型SMD贴片封装设计

圆柱式管脚型SMD贴片封装如图13-6所示，其尺寸数据公式可以参考无管脚延伸型SMD贴片封装的经验公式。

6．BGA类型SMD贴片封装设计

常见BGA类型SMD贴片封装模型如图13-7所示。此类封装可以根据BGA的Pitch间距来进行常数的添加补偿，如表13-1所示。

2 插件类型封装设计

除了贴片封装外，剩下的就是插件类型封装了，在一些接插件、对接座子等元件上面比较常见。对于插件类型封装焊盘尺寸，大概定义了一些经验公式，如表13-2所示。

焊盘尺寸计算规则	Lead Pin	Physical Pin
圆形管脚，使用圆形钻孔
矩形或正方形管脚，使用圆形钻孔
矩形或正方形管脚，使用矩形钻孔
矩形或正方形管脚，使用椭圆形钻孔
椭圆形管脚，使用圆形钻孔
椭圆形管脚，使用椭圆形钻孔

3 沉板元件的特殊设计要求

1．开孔尺寸

元件四周开孔尺寸应保证比元件最大尺寸单边大0.2mm（8mil），这样可以保证元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元件所处位置，它的丝印在原有基础上外扩0.25mm，保证丝印在板上，丝印必须避让焊盘的阻焊层，根据具体情况向外让或切断丝印。

图13-8给出了一个沉板的RJ45接口进行示例。

4 阻焊层设计

阻焊层包含顶层阻焊层和底层阻焊层，是指印制电路板上要上绿油的部分。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。阻焊层的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采取单边开窗2.5mil的方式即可，如图13-9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。

5 丝印设计

（1）元件丝印，一般默认字符线宽为0.2032mm（8mil），建议不小于0.127mm（5mil）。

（2）焊盘在元件体之内时，轮廓丝印应与元件体轮廓等大，或者丝印比元件体轮廓外扩0.1～0.5mm，以保证丝印与焊盘之间保持6mil以上的间隙；焊盘在元件体之外时，轮廓丝印与焊盘之间保持6mil及以上的间隙，如图13-10所示。

（3）管脚在元件体的边缘上时，轮廓丝印应比元件体大0.1～0.5mm，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13-11所示。

6 元件1脚、极性及安装方向的设计

元件 1 脚标识可以表示元件的方向，防止在装配的时候出现芯片、二极管、极性电容等装反的现象，有效地提高了生产效率和良品率。

元件 1 脚、极性及安装方向的设计如表13-3所示，放置时注意丝印与焊盘之间仍然需要保持6mil以上的间隙。

文 字 描 述	图 形 描 述
圆圈“○”
正极极性符号“+”
片式元件、IC类元件等的安装标识端用0.6～0.8mm的45°斜角表示
BGA的“A”和“1”（2号字）
IC类元件管脚超过64，应标注管脚分组标识符号。分组标识符号用线段表示，逢5、逢10分别用长为0.6mm、1mm的线段表示
接插件等类型的元件一般用文字“1”“2”“N-1”“N”标识第1、2和第N-1、N脚

7 常用元件丝印图形式样

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13-4所示。

元 件 类 型	常见图形式样	备    注
电阻		无
元 件 类 型	常见图形式样	备    注
电容		（1）无极性 （2）中间丝印未连接
钽电容		（1）要标出正极极性符号 （2）有双线一边为正极
二极管		要标出正极极性符号
三极管/MOS管		无
SOP		（1）1脚标识清晰 （2）管脚序号正确
BGA		用字母“A”及数字“1”标出元件1脚及方向
插装电阻	水平安装 立式安装	注意安装空间
插装电容	极性电容 非极性电容	注意极性方向标识