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元器件焊盘设计(上)

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发表于 2022-1-14 16:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

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PCB的元器件焊盘设计是一个重点,最终产品的质量都在于焊点的质量。因此,焊盘设计是否科学合理,至关重要。 ) V. \/ m- l6 j4 q: {

# _% \; ?+ E$ H: i7 w; m对于同一个元 件,凡是对称使用的焊盘(如片状电阻、电容、SOIC、QFP等),设计时应严格保持其全面的对称性,即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致。以保证焊料熔融 时,作用于元器件上所有焊点的表面张力(也称为润湿力)能保持平衡(即其合力为零),以利于形成理想的焊点。# C3 O# g' h' l1 E* O

8 W2 e. P- B/ V- k% v* S4 m9 d以下分类讲一下不同类型元器件的焊盘设计要求:
0 x3 w# s7 R) y* @4 a$ j! ?
  e& h2 W) m5 e$ m' E$ M一、片式(Chip)元件焊盘设计应掌握以下关键要素- @% w% y* s2 U9 k; R& B- T

; x7 T* y' {( m  w# z$ ^8 p; V对称性:两端焊盘必须对称,才能保证熔融焊锡表面张力平衡;对于小尺寸的元件0603、0402、0201等,两端融焊锡表面张力的不平衡,很容易引起元件形成“立碑”的缺陷。
% D& }! q  j: p6 z4 B. F# T5 q* A: ?7 R% v
焊盘间距:确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸;- ]: N) S" z4 o4 M
焊盘剩余尺寸:搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面;7 }' m, V3 f$ b0 R  a
焊盘宽度:应与元件端头或引脚的宽度基本一致。2 v2 s1 O5 O' D3 A2 N/ @

  t$ P( k: U2 O4 ?* u  C
A :焊盘宽度
B :焊盘长度
G :焊盘间距
S :焊盘剩余尺寸
在实际生产中,最常见到0402元件焊盘设计不合理,造成缺陷比较多,在这里,给大家一个0402元件的优选焊盘设计方案,这个方案在生产实际中效果比较好,缺陷率极低。  K$ n4 z9 J! R6 G$ v
# G# T3 M* D$ z' q
0402优选焊盘各项参数及焊盘图形:
. R8 G7 ?% k1 {A=0.7-0.71
) f* T  J; x* Y0 XB=0.38" A0 d2 p3 I' M0 i0 b. k1 e
G=0.52
* N$ P, ~$ |, Q0 {. G' CS=0.14

. D( l' M0 _% H2 B( n
焊盘的两端可以设计成半园形,焊接后的焊点比较饱满。
6 K' t3 w! R! z6 r# k

0 P3 v" m+ k5 ]4 O( P
二、SOP及QFP设计原则:6 t; w7 d6 h& D8 E* k' A
  j. [* b: V' k2 ], G& b- b( ]
1、 焊盘中心距等于引脚中心距;6 u# _2 L( G* H6 i! g
2、 单个引脚焊盘设计的一般原则
% x( r! e8 J+ m& |3 c/ c: FY=T+b1+b2=1.5~2mm  (b1=0.3~1.0mm b2=0.3~0.7mm)* }& r9 w! V7 C8 d1 A3 F7 y
X=1~1.2W& \1 g* `. _3 h3 |5 |' S
3、 相对两排焊盘内侧距离按下式计算(单位mm)2 s0 E8 b- m# I/ Z" S, S1 ?
G=F-K
( ]. m$ g+ d3 T% J3 {  ]式中:G—两排焊盘之间距离,
5 x+ s+ u8 s' ?9 T' N6 FF—元器件壳体封装尺寸,
6 f& k9 ?3 c: z& |$ ~% g3 a3 T6 X- kK—系数,一般取0.25mm,

& c& j9 o+ ]+ k* g

" E, _8 e7 H/ @" Y0 `5 F+ @8 O
SOP 包括QFP的焊盘设计中,需要注意的就是上面第2条中的b1和b2两个参数。良好的焊点可以看下面的图,在这个图里,前面称为的焊点的脚趾,后面称为焊点 的脚跟,一个合格的焊点,必须包含这两部分,缺一不可,而且焊点的强度也是靠这两个部位来保证的,尤其是脚跟部位。在一些设计不良的案例中,或者是b2太 短,或者b1太短,导致的结果就是无法形成合格的焊点。
% F3 a2 u8 s" @% {4 Z
% ?2 ~  ~( ^' Y" {% R+ j
三、BGA的焊盘设计原则
, D. O# k/ Z! l3 A! {, K7 @( _1 b7 d9 k5 }* X' o: Q" j
1、PCB上的每个焊盘的中心与BGA底部相对应的焊球中心相吻合;
( _0 a0 M- ?  V. j, H2、PCB焊盘图形为实心圆,导通孔不能加工在焊盘上;
: w! v& n% J3 A$ W: o% ^$ r- D2 b; t/ k7 @3、与焊盘连接的导线宽度要一致,一般为0.15mm~0.2mm;
% e- O4 p4 I8 f8 ?! p5 w7 v$ N+ E4、阻焊尺寸比焊盘尺寸大0.1mm~0.15mm;
' L+ }7 C8 K7 c" i# n" e5 n5、焊盘附近的导通孔在金属化后,必须用阻焊剂进行堵塞,高度不得超过焊盘高度;
# ?( ^% r6 J& R2 E* U3 l$ D$ K6、在BGA器件外廓四角加工丝网图形,丝网图形的线宽为0.2mm~0.25mm。
7 |& J9 Q+ E4 m- d& b& Q
9 I) ^9 K+ v: y6 n2 L3 C9 eBGA 器件的焊盘形状为圆形,通常PBGA焊盘直径应比焊球直径小20%。焊盘旁边的通孔,在制板时须做好阻焊,以防引起焊料流失造成短路或虚焊。BGA焊盘间 距应按公制设计,由于元件手册会给出公制和英制两种尺寸标注,实际上元件是按公制生产的,按英制设计焊盘会造成安装偏差。
( `7 Q' |7 D: ^$ z1 k0 E3 m- P  H$ ]0 H8 S: Y- X# x
上面提到的PBGA是塑封体,有铅PBGA的焊球的材料为63Sn37Pb,与有铅焊料的成份是一致的,在焊接过程中与焊料同时融化,形成焊点。无铅PBGA的焊球是SAC307或SAC305,与常用的无铅焊料的成份也比较接近,在焊接中也会融化,形成焊点。
0 y/ R5 x( M6 q/ d, c3 T3 k' w5 p/ J
但是还有一种BGA,封装体是陶瓷,称为CBGA,CBGA的焊球是高温焊料,其熔点远远高于常见的焊料,在焊接中,CBGA的焊球是不融化的,因此,CBGA的焊盘设计与PBGA的焊盘设计是不一样的。4 O, t; h+ t$ }1 f

) u6 h- Z. i3 h( m' G4 W! L/ h$ A9 Q具体设计参数可参考下图:

/ D9 B; G2 @) r( T  H* _5 A
" G2 m0 c) X5 I
四、焊盘的热隔离
4 b) z! ]' k+ n# o( ?! v; x: l8 J( n) r+ K3 D, |( {
SMD器件的引脚与大面积筒箔连接时,要进行热隔离处理,否则会由于元件两端热量不均衡,造成焊接缺陷。

4 L5 C7 O' N$ g. y  }6 A

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9 \: H9 o+ U) G8 c- w% M3 A
3 k; s& O9 Z, y4 C1 J$ p+ W
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  • TA的每日心情

    2019-11-20 15:01
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2022-1-14 19:20 | 显示全部楼层
    BGA封装比较难画,大公司一般都会有库
  • TA的每日心情
    擦汗
    2021-11-2 15:23
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2022-1-16 08:25 | 显示全部楼层
    焊盘的两端可以设计成半园形,焊接后的焊点比较饱满。.............不是焊点比较饱满,是印刷不易卡墨,比較好成型,實際上成形不可能是直角.
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