好的PCBA板一定是基于好的設(shè)計(jì)，而焊盤設(shè)計(jì)也是PCB設(shè)計(jì)中非常重要的一環(huán)。焊盤設(shè)計(jì)的合理性直接影響SMT加工質(zhì)量。接下來深圳PCB設(shè)計(jì)公司-深圳宏力捷電子為大家介紹SMT元件的焊盤設(shè)計(jì)要求。
一、SMT元件焊盤設(shè)計(jì)需考慮因素
焊盤設(shè)計(jì)是SMT最基本的工藝設(shè)計(jì)，一般應(yīng)從以下四個(gè)方面考慮。
1. 最小重疊面積，必須滿足IPC-A-610所規(guī)定的最小焊縫寬度或長度要求。
2. 焊縫/焊點(diǎn)強(qiáng)度要求。
3. 焊接熱傳遞要求。
4. 工藝性要求，如減少移位、立碑、橋連、開焊等。
二、SMT元件焊端/引腳類別
SMT元件的封裝結(jié)構(gòu)形式很多，但焊端/引腳的種類并不多，主要有六類，包括：
1. 冒形端電極（Chip類封裝）。
2. L形引腳。
3. J形引腳。
4. 球形引腳（BGA類封裝）。
5. 城堡焊端。
6. QFN焊端（BTC類封裝）。
三、SMT元件焊盤設(shè)計(jì)要求
1. 冒形端電極的焊盤設(shè)計(jì)
所謂冒形端電極，是指片式元件那樣的有五個(gè)焊接面的焊端。使用冒形端電極的元件只有無引線的片式元件。
1）PCB設(shè)計(jì)原則
片式元件，如果封裝尺寸為0603及其以上，焊盤尺寸對(duì)焊接直通率的影響不是很大，可以根據(jù)組裝密度選擇IPC-351給出的合適焊盤尺寸來進(jìn)行設(shè)計(jì)。但如果封裝尺寸為0603以下，特別是0201、01005，焊盤尺寸對(duì)焊接直通率的影響就比較大了，變得非常敏感。
主要影響尺寸為焊盤伸出長度，太長容易引起立碑。
需要指出的是，電阻在寬度方向上的兩面無電鍍層，如果采用波峰焊接，焊盤寬度應(yīng)減小30％，在長度方向向外增加0.2mm以上。
2）業(yè)界設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
下表為：推薦焊盤設(shè)計(jì)尺寸，單位：mm（mil）
|
封裝名稱 |
Z |
G |
X |
Y |
|
01005 |
0.66(26) |
0.15(6) |
0.23(9) |
0.25(10) |
|
0201 |
0.83(33) |
0.23(9) |
0.38(15) |
0.30(12) |
|
0402 |
1.37(54) |
0.30(12) |
0.50(20)
|
0.53(21) |
|
0603 |
2.10(83) |
0.58(23) |
0.81(32) |
0.76(30) |
2. L形引腳的焊盤設(shè)計(jì)
L形引腳的封裝有QFP、SOP
1）PCB設(shè)計(jì)原則
L形引腳腳跟為主焊縫，腳尖為副焊縫。焊盤間隔最小為0.13mm。
2）業(yè)界設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
一般焊接問題多的是引腳中心距為0.4mm的QFP，經(jīng)驗(yàn)是鋼網(wǎng)開窗寬度應(yīng)<焊盤0.05mm以上。
3. J形引腳的焊盤設(shè)計(jì)
形引腳的封裝有LCC、SOJ
PCB設(shè)計(jì)原則
J形引腳腳尖為主焊縫，腳跟為副焊縫。由于引腳間距標(biāo)準(zhǔn)，焊盤的設(shè)計(jì)也很標(biāo)準(zhǔn)，原則上腳尖外擴(kuò)1/3~1/2T，腳跟外擴(kuò)2/3~33T。
4. 球形引腳的焊盤設(shè)計(jì)
使用球形引腳的封裝主要有BGA類封裝。
對(duì)于球形引腳焊盤的設(shè)計(jì)，理想情況下應(yīng)根據(jù)BGA載板焊盤直徑的大小來設(shè)計(jì)，由于各封裝廠家采用的焊球尺寸、焊盤尺寸不統(tǒng)一，實(shí)際上很難做到。一般都是根據(jù)BGA焊球的中心距設(shè)計(jì)，以兼顧不同供應(yīng)商的BGA。下表是參考業(yè)界多家的設(shè)計(jì)規(guī)范給出的一個(gè)BGA焊盤設(shè)計(jì)尺，僅供參考。
|
名義焊球直徑 |
BGA的間距 |
焊盤直徑 |
|
0.75 |
1.50、1.27 |
0.55±0.05 |
|
0.60 |
1.00 |
0.45±0.05 |
|
0.50 |
1.00、0.80 |
0.40±0.05 |
|
0.45 |
1.00、0.80、0.75 |
0.35±0.05 |
|
0.40 |
0.80、0.75、0.65 |
0.30±0.05 |
|
0.30 |
0.80、0.75、0.65、0.50 |
0.25+0/-0.05 |
|
0.25 |
0.40 |
0.20+0/-0.03 |
|
0.20 |
0.30 |
0.15+0/-0.03 |
5. QFN的焊盤設(shè)計(jì)
QFN的焊接，特別是多排焊端的QFN問題比較多，主要為焊端開焊和橋連。之所以如此，是因?yàn)镼FN封裝下面一般有一個(gè)大的散熱焊端，焊接時(shí)焊錫有一個(gè)向上的托舉力。
1）PCB設(shè)計(jì)原則
焊盤與熱沉焊盤、焊盤與焊盤最小間隔應(yīng)≥0.2mm，以免貼裝時(shí)發(fā)生橋連。
2）熱沉焊盤上導(dǎo)熱孔的設(shè)計(jì)
熱沉焊盤的有效散熱有賴于導(dǎo)熱孔與地層的連接，散熱孔布局在熱沉焊盤的周邊比中心要好很多，20個(gè)以上的孔對(duì)散熱效率并沒有太明顯的提升。塞孔焊縫中的空洞率要少，一般為15~25％（60％焊膏覆蓋率條件下，也就是鋼網(wǎng)開窗為非實(shí)開窗），而不塞則為35~45％，大約差一倍，這與一般的認(rèn)識(shí)相反。推薦孔徑為0.20~0.33mm，中心距按1.27mm設(shè)計(jì)。
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