贴片式数码显示SMD电子元件结构

　　做便携消费电子、小型工控板卡的结构设计时，最容易在前期布局阶段忽略这类贴片数码显示元件的安装边界，不少新手工程师直接调用封装库的二维焊盘图形做堆叠，等到试产阶段才发现元件本体高度、显示面的视差角度、侧边焊接避让空间没留够，要么是外壳开窗对位偏移，要么是回流焊时元件侧边被治具剐蹭，要么是显示数字从正面看出现缺划的视觉偏差。这个元件的本体采用长方体塑封结构，黑色阻光外壳作为基底，正面预留一体化的显示窗口区域，白色的段码电极直接做在窗口内侧，不需要额外加装遮光罩，本身的塑封外壳就已经完成了段间遮光，能避免相邻段码点亮时出现串光问题，这一点比早年的插件式数码管省了不少组装工序，插件数码管还需要人工贴遮光泡棉，不仅增加工时，泡棉的厚度公差还会影响显示面的齐平度。

　　从安装适配性来看，这类SMD元件专门针对高密度布板场景设计，两端的焊接端直接延伸到本体短边的侧面，焊盘不需要做在元件本体的正下方，回流焊时的焊点可以直接从外观检查，不需要借助X-Ray就能判断焊接是否合格，对于小批量打样的产线来说，能大幅降低检测成本。设计三维模型的时候，不能只做外观的方块加数字，要把两端焊盘的突出高度、本体底部和PCB表面的间隙做准确，这个间隙是留给焊锡爬升的空间，如果模型里把本体底面和PCB做齐平，后期做热仿真的时候就会算错焊点的散热面积，实际焊接时容易出现冷焊问题。

　　另外显示面的倾斜角度也要和实物一致，这类贴片数码管的显示面不是完全垂直于PCB的，会有一个微小的仰角，适配设备正常摆放时人眼的观察视角，做外壳开窗的时候，开窗的下边缘要比显示面下边缘留出0.3mm左右的避让，上边缘可以适当收窄，既能挡住侧面的漏光，也不会遮挡数字的显示区域。在实际应用场景里，这类元件常用来做小型设备的参数显示，比如便携测温仪的数值显示、小型电源模块的电压显示、工控传感器的状态码显示，不需要复杂的点阵驱动，用段码驱动芯片就能直接点亮，功耗比点阵屏低很多，适合电池供电的低功耗设备。

　　做结构设计的时候还要注意，元件本体的长边两侧不要布置过高的周边元件，至少要留出1mm以上的空间，一方面是方便贴片机的吸嘴取料，另一方面是避免后期做三防漆涂覆的时候，漆雾溅到显示面上影响显示效果。很多工程师在建模时容易忽略元件顶部的脱模斜度，这类塑封元件的侧面不是完全垂直的，会有1度左右的脱模斜度，如果外壳的内部筋位刚好贴到元件侧面，公差累积下来就会把元件压偏，导致焊接虚焊。另外要注意，这类元件的显示段码是固定的0805全段字段，通过不同引脚的电平组合来显示不同数字，建模时把段码的位置做准确，后期做产品渲染的时候就能直接模拟实际显示效果，不用后期再做贴图处理，能提高方案评审的效率。在做PCB布局的时候，这个元件的位置要尽量靠近设备的外壳开窗位置，减少显示面到外壳表面的深度，避免出现数字显示发暗、观察角度变小的问题，同时要注意元件下方不要走高速信号线，虽然塑封外壳有一定的屏蔽作用，但段码驱动的动态信号还是会对下方的高速线产生轻微干扰，尤其是做模拟量采集的小信号电路时，这个布局细节很容易被忽略，导致设备的测量精度出现莫名的偏差。