元器件焊盤(pán)設(shè)計(jì)，你不懂的全在這里！

luoxiao1116 · 發(fā)表于 2019-4-24 10:22:23

PCB的元器件焊盤(pán)設(shè)計(jì)是一個(gè)重點(diǎn)，最終產(chǎn)品的質(zhì)量都在于焊點(diǎn)的質(zhì)量。因此，焊盤(pán)設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，至關(guān)重要。

對(duì)于同一個(gè)元件，凡是對(duì)稱使用的焊盤(pán)（如片狀電阻、電容、SOIC、QFP等），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保持其全面的對(duì)稱性，即焊盤(pán)圖形的形狀與尺寸應(yīng)完全一致。以保證焊料熔融時(shí)，作用于元器件上所有焊點(diǎn)的表面張力（也稱為潤(rùn)濕力）能保持平衡（即其合力為零），以利于形成理想的焊點(diǎn)。

以下分類講一下不同類型元器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì)要求：一、片式（Chip）元件焊盤(pán)設(shè)計(jì)應(yīng)掌握以下關(guān)鍵要素

對(duì)稱性：兩端焊盤(pán)必須對(duì)稱，才能保證熔融焊錫表面張力平衡；對(duì)于小尺寸的元件0603、0402、0201等，兩端融焊錫表面張力的不平衡，很容易引起元件形成“立碑”的缺陷。

焊盤(pán)間距：確保元件端頭或引腳與焊盤(pán)恰當(dāng)?shù)拇罱映叽纾?/font>

焊盤(pán)剩余尺寸：搭接后的剩余尺寸必須保證焊點(diǎn)能夠形成彎月面；

焊盤(pán)寬度：應(yīng)與元件端頭或引腳的寬度基本一致。

A ：焊盤(pán)寬度

B ：焊盤(pán)長(zhǎng)度

G ：焊盤(pán)間距

S ：焊盤(pán)剩余尺寸

在實(shí)際生產(chǎn)中，最常見(jiàn)到0402元件焊盤(pán)設(shè)計(jì)不合理，造成缺陷比較多，在這里，給大家一個(gè)0402元件的優(yōu)選焊盤(pán)設(shè)計(jì)方案，這個(gè)方案在生產(chǎn)實(shí)際中效果比較好，缺陷率極低。

0402優(yōu)選焊盤(pán)各項(xiàng)參數(shù)及焊盤(pán)圖形：

A=0.7-0.71

B=0.38

G=0.52

S=0.14

焊盤(pán)的兩端可以設(shè)計(jì)成半園形，焊接后的焊點(diǎn)比較飽滿。

二、SOP及QFP設(shè)計(jì)原則：

1、焊盤(pán)中心距等于引腳中心距；

2、單個(gè)引腳焊盤(pán)設(shè)計(jì)的一般原則

Y=T+b1+b2=1.5~2mm （b1=0.3～1.0mm b2=0.3～0.7mm）

X=1~1.2W

3、相對(duì)兩排焊盤(pán)內(nèi)側(cè)距離按下式計(jì)算（單位mm）

G=F-K

式中：G—兩排焊盤(pán)之間距離，

F—元器件殼體封裝尺寸，

K—系數(shù)，一般取0.25mm，

SOP 包括QFP的焊盤(pán)設(shè)計(jì)中，需要注意的就是上面第2條中的b1和b2兩個(gè)參數(shù)。良好的焊點(diǎn)可以看下面的圖，在這個(gè)圖里，前面稱為的焊點(diǎn)的腳趾，后面稱為焊點(diǎn)的腳跟，一個(gè)合格的焊點(diǎn)，必須包含這兩部分，缺一不可，而且焊點(diǎn)的強(qiáng)度也是靠這兩個(gè)部位來(lái)保證的，尤其是腳跟部位。在一些設(shè)計(jì)不良的案例中，或者是b2太短，或者b1太短，導(dǎo)致的結(jié)果就是無(wú)法形成合格的焊點(diǎn)。

三、BGA的焊盤(pán)設(shè)計(jì)原則

1、PCB上的每個(gè)焊盤(pán)的中心與BGA底部相對(duì)應(yīng)的焊球中心相吻合；

2、PCB焊盤(pán)圖形為實(shí)心圓，導(dǎo)通孔不能加工在焊盤(pán)上；

3、與焊盤(pán)連接的導(dǎo)線寬度要一致，一般為0.15mm~0.2mm；

4、阻焊尺寸比焊盤(pán)尺寸大0.1mm~0.15mm；

5、焊盤(pán)附近的導(dǎo)通孔在金屬化后，必須用阻焊劑進(jìn)行堵塞，高度不得超過(guò)焊盤(pán)高度；

6、在BGA器件外廓四角加工絲網(wǎng)圖形，絲網(wǎng)圖形的線寬為0.2mm~0.25mm。

BGA器件的焊盤(pán)形狀為圓形，通常PBGA焊盤(pán)直徑應(yīng)比焊球直徑小20%。焊盤(pán)旁邊的通孔，在制板時(shí)須做好阻焊，以防引起焊料流失造成短路或虛焊。BGA焊盤(pán)間距應(yīng)按公制設(shè)計(jì)，由于元件手冊(cè)會(huì)給出公制和英制兩種尺寸標(biāo)注，實(shí)際上元件是按公制生產(chǎn)的，按英制設(shè)計(jì)焊盤(pán)會(huì)造成安裝偏差。

上面提到的PBGA是塑封體，有鉛PBGA的焊球的材料為63Sn37Pb，與有鉛焊料的成份是一致的，在焊接過(guò)程中與焊料同時(shí)融化，形成焊點(diǎn)。無(wú)鉛PBGA的焊球是SAC307或SAC305，與常用的無(wú)鉛焊料的成份也比較接近，在焊接中也會(huì)融化，形成焊點(diǎn)。

但是還有一種BGA，封裝體是陶瓷，稱為CBGA，CBGA的焊球是高溫焊料，其熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常見(jiàn)的焊料，在焊接中，CBGA的焊球是不融化的，因此，CBGA的焊盤(pán)設(shè)計(jì)與PBGA的焊盤(pán)設(shè)計(jì)是不一樣的。

具體設(shè)計(jì)參數(shù)可參考下圖：

四、焊盤(pán)的熱隔離

SMD器件的引腳與大面積筒箔連接時(shí)，要進(jìn)行熱隔離處理，否則會(huì)由于元件兩端熱量不均衡，造成焊接缺陷。

五、再流焊工藝導(dǎo)通孔的設(shè)置

1、一般導(dǎo)通孔直徑不小于0.75mm；

2、除SOIC、QFP、PLCC 等器件外，不能在其它元器件下面打?qū)ǹ祝?/font>

3、導(dǎo)通孔不能設(shè)計(jì)在焊接面上片式元件的兩個(gè)焊盤(pán)中間的位置；

4、更不允許直接將導(dǎo)通孔作為BGA器件的焊盤(pán)來(lái)用；

5、導(dǎo)通孔和焊盤(pán)之間應(yīng)有一段涂有阻焊膜的細(xì)連線相連，細(xì)連線的長(zhǎng)度應(yīng)大于0.5mm；寬度大于0.4mm。

要絕對(duì)避免在表面安裝焊盤(pán)以內(nèi)設(shè)置導(dǎo)通孔，在距表面安裝焊盤(pán)0.635mm以內(nèi)設(shè)置導(dǎo)通孔，應(yīng)該通過(guò)一小段導(dǎo)線連接，并用阻焊劑將焊料流失通道阻斷，否則容易引起“立片”或“焊料不足”等缺陷。

六、插裝元器件焊盤(pán)設(shè)計(jì)

1、孔距為5.08mm或以上的，焊盤(pán)直徑不得小于3mm；

2、孔距為2.54mm的，焊盤(pán)直徑最小不應(yīng)小于1.7mm；

3、電路板上連接220V電壓的焊盤(pán)間距，最小不應(yīng)小于3mm；

4、流過(guò)電流超過(guò)0.5A（含0.5A）的焊盤(pán)直徑應(yīng)大于等于4mm；

5、焊盤(pán)以盡可能大一點(diǎn)為好，對(duì)于一般焊點(diǎn)，其焊盤(pán)直徑最小不得小于2mm。

插裝元器件焊盤(pán)孔徑設(shè)計(jì)

采用波峰焊接工藝時(shí)，元件插孔孔徑，一般比其引腳線徑大0.1 mm- 0.3mm為宜，其焊盤(pán)的直徑應(yīng)大于孔徑的3倍。電阻、二極管的安裝孔距應(yīng)設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)系列7.5mm、10mm、12.5mm、15mm，電解電容的安裝孔距應(yīng)與元件引腳距一致，三極管的安裝孔距應(yīng)為2.54mm。

七、采用波峰焊工藝時(shí)，貼片元件的焊盤(pán)設(shè)計(jì)

采用波峰焊焊接片式元件時(shí)，應(yīng)注意“陰影效應(yīng)(缺焊)、‘橋接’(短路)”的發(fā)生，對(duì)于CHIP元件，應(yīng)將元件的軸向方向垂直于PCB的傳送方向，小的元件應(yīng)在大的元件前面，間距應(yīng)大于2.5mm；

采用波峰焊工藝時(shí)焊盤(pán)設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)

1、高密度布線時(shí)應(yīng)采用橢圓焊盤(pán)圖形，以減少連焊；

2、為了減小陰影效應(yīng)提高焊接質(zhì)量，波峰焊的焊盤(pán)圖形設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于SOT、鉭電容，延伸元件體外的焊盤(pán)長(zhǎng)度，在長(zhǎng)度方向應(yīng)比正常設(shè)計(jì)的焊盤(pán)向外擴(kuò)展0.3mm；

3、對(duì)于SOP，為防止橋接，對(duì)SOP最外側(cè)的兩對(duì)焊盤(pán)加寬，以吸附多余的焊錫；或設(shè)置工藝焊盤(pán)（也稱為盜錫焊盤(pán)）。工藝焊盤(pán)是個(gè)空焊盤(pán)，作用就是吸收多余的焊錫，它的位置是在沿傳送方向的最后一個(gè)焊盤(pán)的后面。

八、絲印字符的設(shè)計(jì)

1、一般情況需要在絲印層標(biāo)出元器件的絲印圖形，絲印圖形包括絲印符號(hào)、元器件位號(hào)、極性和IC的第一腳標(biāo)志，高密度窄間距時(shí)可采用簡(jiǎn)化符號(hào)，特殊情況可省去元器件的位號(hào)；

2、有極性的元器件，應(yīng)按照實(shí)際安裝位置標(biāo)出極性以及安裝方向；

3、對(duì)兩邊或四周引出腳的集成電路，要用符號(hào)（如：小方塊、小圓圈、小圓點(diǎn)）標(biāo)出第1號(hào)管腳的位置，符號(hào)大小要和實(shí)物成比例；

4、BGA器件最好用阿拉伯?dāng)?shù)字和英文字母以矩陣的方式標(biāo)出第一腳的位置；

5、對(duì)連接器類元件，要標(biāo)出安裝方向、1號(hào)腳的位置。

6、以上所有標(biāo)記應(yīng)在元件安裝框外，以免焊接后遮蓋，不便于檢查。

7、絲印字符應(yīng)清晰，大小一致，方向盡量整齊，便于查找；

8、字符中的線、符號(hào)等不得壓住焊盤(pán)，以免造成焊接不良。