注意过PCB封装图形的方向吗?
在电子设计自动化软件(ECAD)中制作 PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)封装图形时,一个常见但容易被忽视的问题是图形的方向。这似乎是微不足道的细节,但在半导体和表面贴装技术(SMT)工业中,方向的选择可以对设计的性能、生产效率和成本产生重大影响。
通常情况下,在绘制PCB封装图形时,会以器件数据表中给的封装图形作为参考,图形方向也随之确定。比如之前介绍过的一款国产DCDC降压芯片M3406-ADJ,在数据表中,厂商并没有给出推荐封装,只在最后给出了芯片尺寸图:
多数同学会按照这个图中的芯片方向来绘制封装图形。
那到底应该如何确定PCB封装图形的方向呢?
其实是有标准的,业界广泛遵循的标准是IPC-7351/SM-782A和EIA-481/EIA-783。
IPC和EIA是两个在电子工业中广泛使用的标准制定组织。
IPC,全称Institute of Printed Circuits,是一个全球性的非营利性贸易协会,致力于电子连接产业的竞争力和财务成功。IPC制定了许多电子组装和印刷电路板设计、制造和测试的标准。IPC-7351是一个关于表面贴装封装和焊盘设计的标准。
EIA,全称Electronic Industries Alliance,是一个美国的标准制定组织,它制定了许多关于电子和电气产品的标准。在你提到的EIA-481和EIA-783中,EIA-481是一个关于表面贴装元件卷带包装的标准,而EIA-783是一个关于表面贴装元件的尺寸和公差的标准。
这些标准对于保证产品的质量和互操作性非常重要。
这里特别强调一下互操作性,因为在实际的电子设计和生产中,尤其是现代以芯片为核心的设计中,从设计到生产制造,涉及到非常多的环节,只要大家都遵循一致的标准,才能保证高效的协作。而封装图形就是PCB设计和PCBA制造之间的一个重要环节。正确一致的设计可以减少制造过程很多不必要的麻烦,提高生产效率。
背景知识
PCB 封装图形
PCB 封装图形是描述芯片、电容、电阻等元器件在 PCB 上的物理布局和连接的图形表示。它们通常包括引脚位置、尺寸、引脚间距、焊盘位置等信息。正确设计 PCB 封装图形对于确保电路板的性能和可靠性至关重要。
半导体工业
半导体行业是制造芯片的行业,这些芯片是电子设备的核心部件。在芯片制造过程中,封装是最后一个阶段,将芯片封装在外壳中,以便与其他元器件进行连接。对PCB设计来讲,除了跟芯片封装打交道,还要注意芯片的包装,比如现在贴片元件最流行的卷带包装。其实PCB封装图形的方向跟芯片的包装方向是密不可分的。
SMT 工业
SMT 是一种电子组装技术,通过将元器件直接焊接到 PCB 表面上,而不是通过传统的插入孔焊接技术。SMT 技术能够提高生产效率和组件密度,因此在现代电子制造中得到广泛应用。
关于PCB封装图形方向的标准全文比较长,这里就列出关键原则:
- 芯片电容器、电阻器和电感器 (RES, CAP 和 IND) - Pin 1 (正极) 在左边
- 塑封电感器 (INDM)、电阻器 (RESM) 和钽电容器 (CAPT) - Pin 1 (正极) 在左边
- 精密绕线电感器 (INDP) - Pin 1 (正极) 在左边
- MELF二极管 - Pin 1 (阴极) 在左边
- 铝电解电容器 (CAPAE) - Pin 1 (正极) 在左边
- SOT设备 (SOT23, SOT23-5, SOT223, SOT89, SOT143等) - Pin 1 在左上角
- TO252 & TO263 (DPAK类型)设备 - Pin 1 在左上角
- 小外形鸥翼形IC (SOIC, SOP, TSOP, SSOP, TSSOP) - Pin 1 在左上角
- 陶瓷平面封装 (CFP) - Pin 1 在左上角
- 小外形J引脚IC (SOJ) - Pin 1 在左上角
- 四边平面封装IC (PQFP, SQFP) - Pin 1 在左上角
- 陶瓷四边平面封装 (CQFP) - Pin 1 在左上角
- 凸缘四边平面封装IC (BQFP Pin 1 Center) - Pin 1 在顶部中心
- 塑料引脚芯片载体 (PLCC) - Pin 1 在顶部中心
- 无引脚芯片载体 (LCC) - Pin 1 在顶部中心
- 芯片阵列 - Pin 1 在左上角
- 无引脚四边平面封装IC (QFN) QFNS, QFNRV, QFNRH - Pin 1 在左上角
- 球栅阵列 (BGA) - Pin A1 在左上角
以上是最主要的原则,但是在实操层面上,各家厂商并不完全一致,IPC标准和EIA标准也有一些差异,有些厂商遵循IPC,有些厂商则遵循EIA,所以在实际设计中,如果数据表中没有明确指出,最好跟制造上进行确认。
回到前文的M3406芯片封装,SOT23-5封装的芯片,按照上面的原则,Pin 1应该在左上角,跟数据表中示意图的方向是一致。这里要说明下”左上角”的意思,这个左上角并非画封装图形时屏幕左上角,而是指载带水平放置,盖膜朝上,传送方向向右时,芯片放置槽坑的左上角。很多厂商会以这个方向按照”Z”型标记Q1、Q2、Q3、Q4,Q1就是左上角,Q3是左下角。
而实际在画PCB封装图形时,封装图形对应的是载带向上传输的芯片的方向,也就是要按照前面说的逆时针转90度,这样Q1在屏幕上是左下,Q3是右下。
但实际上,M3406芯片的1脚是Q3,并没有按照前面的标准😳,在软件里画出来应该是这样的:
这个问题是这么来的:
所以呢,有些SOT23-5封装的芯片,有些厂商1脚在Q1,有些厂商1脚在Q3,在使用时多加注意吧!
PCB 封装图形方向虽然是一个看似微小的问题,但它对电路设计和生产过程有着重要的影响。设计是面向制造的,其实只要去看一下贴片机的工作过程,就很容易理解这个PCB封装图形方向的问题,希望这篇文章能给大家带来一点启发。希望我们下次画的板子,贴片时不再需要生产工程师逐个调整器件方向了。
最后贴一些常见封装图形的方向吧: