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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。 5 t. ~5 h" R7 Y/ `- [, W. U9 C5 S$ c
; d) g/ P) ^. q( T2 \ A Y! c9 P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。
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# ]2 j- V5 r9 O以下分类讲一下不同类型元器件的焊盘设计要求:5 G" N( p- M: W; J7 _0 d- [: u# V
7 b T- n6 V7 q% O一、片式(Chip)元件焊盘设计应掌握以下关键要素
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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。3 O1 T& q% K8 S/ p
0 [: S7 Y9 E& V- I; E焊盘间距:确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸;
5 Q8 N* O `0 v7 V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;5 F3 x; t9 S! u- @9 w. D
焊盘宽度:应与元件端头或引脚的宽度基本一致。* v6 B/ B$ G3 u Y( Z
; a, s. v8 }0 p5 |5 @9 ]7 n 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。
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0402优选焊盘各项参数及焊盘图形:& K& {: p7 Q( L* g" H! s1 D
A=0.7-0.714 x, e# v# [+ h! ?; j, Y( I
B=0.38- B" W: _6 j1 ~3 d
G=0.52
$ e% h& w& O9 @" P3 }% J* iS=0.14
8 H' `9 h# j$ M* U% B; W+ M& i焊盘的两端可以设计成半园形,焊接后的焊点比较饱满。' L( |6 Y" K% n) U1 C! f
?$ U% C% f, m3 p6 P& @9 ~
二、SOP及QFP设计原则:5 Z3 g% R$ w: c# V6 Y
: h6 z& x8 s/ J
1、 焊盘中心距等于引脚中心距;) d$ Z! O \# ] D. a
2、 单个引脚焊盘设计的一般原则/ f7 M/ H8 p. e9 A+ W- E
Y=T+b1+b2=1.5~2mm (b1=0.3~1.0mm b2=0.3~0.7mm)0 j/ ~( Z) j: T3 m0 J# s6 ^; x3 [! S
X=1~1.2W
* T5 {0 v) E# ~& ]3、 相对两排焊盘内侧距离按下式计算(单位mm)
, J0 P: ~5 t2 \$ I/ h+ c; ]G=F-K
' G8 h9 a r) S4 L式中:G—两排焊盘之间距离,
9 _2 y' ]1 `1 T( V6 fF—元器件壳体封装尺寸,
" ?0 e5 l0 z+ I+ rK—系数,一般取0.25mm, , i6 s( w" F/ M: h4 c2 T
, y8 u, t% ^# e2 ?9 q* U* FSOP 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。 * [( c3 B4 O* f6 H0 n6 B! M
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三、BGA的焊盘设计原则
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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;7 Z4 G8 ^5 A* s9 g& Q9 K7 l& F
2、PCB焊盘图形为实心圆,导通孔不能加工在焊盘上;& M) W5 p( X3 W0 F: s3 C; W' O1 _
3、与焊盘连接的导线宽度要一致,一般为0.15mm~0.2mm;
/ q( _: b% W( }# I- K$ q4、阻焊尺寸比焊盘尺寸大0.1mm~0.15mm;) C/ I( h* P9 P! K c2 S; [
5、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;0 ^" W) ?( n0 G# @( d
6、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。& j2 |' Q6 S1 ~, n% D: D/ }" @
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BGA 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。
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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。
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% w5 C2 p$ [/ |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 C3 H) I* A7 s; Y+ `
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具体设计参数可参考下图:
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+ t- R' u1 d9 X: B, P四、焊盘的热隔离
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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。
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