PCB焊盘设计

PCB焊盘设计的一些基本要求的详细说明，焊盘，是表面贴装装配的基本构成单元，用来构成电路板的焊盘图案(land pattern)，即各种为特殊元件类型设计的焊盘组合。

焊盘设计的一些基本要求

• 元器件之间的间距
  • ① PLCC、QFP、SOP各自之间和相互之间的间隙≥2.5mm（100mil）
  • ② PLCC、QFP、SOP与Chip、SOT之间的间隙≥1.5mm（60mil）
  • ③ Chip、SOT相互之间再流焊面的间隙≥0.3mm（12mil），波峰焊面的间隙≥0.8mm （32mil）
  • ④ BGA封装与其他元器件的间隙≥5mm（200mil）。如果不考虑返修，其值可以小至2mm
  • ⑤ PLCC表面贴转接插座与其他元器件的间隙≥3mm（120mil）
  • ⑥ 压接插座周围5mm范围内，为保证压接模具的支撑及操作空间，在合理的工艺流程下，应保证在A面不允许有超过压接件高度的元件，在B面不允许有元件或焊点
  • ⑦ 表面贴片连接器与连接器之间的间隙应该确保能够检查和返修。一般连接器引线侧应该留有比连接器高度大的空间
  • ⑧ 元器件到喷锡铜带（屏蔽罩焊接用）的间隙应该在2mm（80mil）以上
  • ⑨ 元器件到拼板分离边的间隙需大于1mm（40mil）以上
  • ⑩ 如果B面（焊接面）上贴片元件很多、很密、很小，而插件焊点又不多，建议使插件引脚离开贴片元件焊盘5mm以上，以便可以采用掩模夹具进行局部波峰焊
• 焊盘设计
  • 插装焊盘设计
    • 插装元器件的孔径
      • 1．标准孔径尺寸
        • 推荐的标准孔径尺寸为： 0.25mm（10mil），0.4mm（16mil），0.5mm（20mil），0.6mm（24mil），0.7mm（28mil），0.8mm（32mil），0.9mm（36mil），1.0mm（40mil），1.3mm（51mil），1.6mm （63mil），2.0mm（79mil）。 注意：0.25～0.6mm的孔径尺寸一般用做导通孔。
      • 2．金属化孔
        • 对于金属化孔，使用圆形引线时，孔径比引线直径一般大0.2（8mil）～0.6mm（24mil），并视板厚选取。一般厚板选大值，薄板选小值。 对于板厚在1.6（63mil）～2mm（79mil）的板，孔径比引线直径一般大0.2（8mil）～0.4mm（16mil）即可。 对于引线直径≥0.8mm（32mil），板厚在2mm以上的安装孔，间隙应适当大点，可以取0.4～0.6mm。 在同一块电路板上，孔径的尺寸规格应当少一些。要尽可能避免采用异形孔，以便降低加工成本。
    • 焊盘形式与尺寸
      • 内容
        • 焊盘外径的设计主要依据布线密度、安装孔径和金属化状态而定。对于金属化孔的孔径≤1mm的P C B，连接盘外径一般为元器件孔径加0.45（18mil）0.6mm（24mil），具体依布线密度而定。 在其他情况下，焊盘外径按孔径的1.5～2倍设计，但要满足最小连接盘环宽≥0.225mm（9mil）的要求。
      • 分类
        • 1．轴向引线元器件焊盘
          • 轴向引线元器件焊盘如图所示，焊盘分散，且如果布线密度许可，焊盘环宽可以较大。一般焊盘环宽取0.3mm（12mil）。
        • 2．径向引线元器件焊盘
          • 径向引线元器件焊盘如图所示，一般情况下，焊盘环宽取0.25mm（10mil）。
        • 3．单排焊盘
          • 单排焊盘如图所示，DIP、单排插属于此类焊盘，由于是单排形式，故焊接时工艺性较好。一般焊盘环宽取0.25mm（10mil）。
        • 4．矩阵焊盘
          • 矩阵焊盘如图1所示，连接器的焊盘多属于此情况，有的为两排或多排。对此类焊盘的设计要根据引脚截面形状确定。对于扁形引脚，焊盘环宽可以大一些；对于方形引脚，焊盘环宽就要小一些。一般焊盘环宽取0.25mm（10mil）。
      • 常用插装元器件的安装孔径和焊盘尺寸
  • SMD元器件的焊盘设计
    • 片式电阻、片式电容、片式电感的焊盘设计
      • • 1．片式电阻的焊盘设计
        • 2．片式电容的焊盘设计
        • 3．片式钽电容的焊盘设计
        • 4．片式电感的焊盘设计
        • 5.0201片式元件的焊盘设计
          • 0201片式元件是超小型元件，其元件间距已经挑战0.12mm/0.08mm。 对于PCB、印制钢板、锡膏、元器件、焊盘设计、设备及其工艺参数， 每一个环节上的任何一个细小的失误，都会造成0201片式元件的焊接缺陷
          • 1）推荐的0201片式元件焊盘形式
            • 矩形焊盘
            • 半圆形焊盘
            • 在H形焊盘和U形焊盘结构中，尺寸d/b通常设定为10mil，低于此值将会出现锡球增多的现象，若大于10mil则会导致“飞片”缺陷
            • 栓形焊盘
              • 栓形焊盘可以减少锡球的数量，但会因锡膏的漏印量不够而导致焊接缺陷，因此不推荐使用。
          • 2）焊盘的阻焊
            • 焊盘结构有SMD焊盘和NSMD焊盘两种形式。SMD焊盘的阻焊膜覆盖在焊盘边缘上，采用它可提高锡膏的漏印量，但会引发再流后锡球增多的缺陷，因此不主张采用。由于NSMD焊盘的阻焊膜覆盖在焊盘之外，故推荐采用NSMD结构的焊盘。
          • 3）PCB基板
            • 使用0201片式元件的PCB基板（如手机主板）时应选用FR-5。
    • 　金属电极的元件焊盘设计
    • SOT 23封装的器件焊盘设计
    • SOIC封装的器件焊盘设计
    • SOT - 5 DCK/SOT - 5 DBV（5/6引脚）封装的器件焊盘设计
    • SOT89封装的器件焊盘设计
    • SOD 123封装的器件焊盘设计
    • TSOP封装的器件焊盘设计
    • PQFP封装的器件焊盘设计
    • BGA
      • 表面焊盘是BGA焊球与PCB接触的部分。这些焊盘的大小会影响过孔和跳出布线的可用空间。一般而言，用于表面贴装元件的焊盘结构有阻焊层限定（Solder-Mask Defined，SMD）和非阻焊层限定（Non-Solder-Mask Defined，NSMD）两种形式。非阻焊层限定（NSMD）也称铜限定，其金属焊盘小于阻焊层开口。在表层布线电路板的NSMD焊盘上，印制电路导线的一部分将会受到焊锡的浸润。阻焊层限定（SMD）的阻焊层开口小于金属焊盘。电路板设计者需要定义形状代码、位置和焊盘的额定尺寸；焊盘开口的实际尺寸是由阻焊层制