PCB设计的焊盘种类和设计标准与设计原则.docx

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1、在PCB设计中，焊盘是一个非常重要的概念，PCB工程师对它一定不陌生。不过，虽然熟悉，很多工程师对焊盘的知识却是一知半解。以下将详细介绍PCB设计中焊盘的种类及设计标准。焊盘种类总的来说焊盘可以分为七大类，按照形状的区分如下：方形焊盘：印制板上元器件大而少、且印制导线简单时多采用；在手工自制PCB时，采用这种焊盘易于实现。圆形焊盘：广泛用于元件规则排列的单、双面印制板中；若板的密度允许，焊盘可大些，焊接时不至于脱落。岛形焊盘：焊盘与焊盘间的连线合为体；常用于立式不规则排列安装中，比如收录机中常采用这种焊盘。泪滴式焊盘：当焊盘连接的走线较细时常采用，以防焊盘起皮、走线与焊盘断开；这种焊盘常用在高

2、频电路中。多边形焊盘：用于区别外径接近而孔径不同的焊盘，便于加工和装配。椭圆形焊盘:这种焊盘有足够的面积增强抗剥能力，常用于双列直插式器件。开口形焊盘：为了保证在波峰焊后，使手工补焊的焊盘孔不被焊锡封死时常用。焊盘的形状和尺寸设计标准所有焊盘单边最小不小于0.25mm,整个焊盘直径最大不大于元件孔径的3倍。应尽量保证两个焊盘边缘的间距大于0.4mm。在布线较密的情况下，推荐采用椭圆形与长圆形连接盘。单面板焊盘的直径或最小宽度为1.6mm；双面板的弱电线路焊盘只需孔直径加0.5mm即可，焊盘过大容易引起无必要的连焊，孔径超过1.2mm或焊盘直径超过3.0mm的焊盘应设计为菱形或梅花形焊盘。对于插

3、件式的元器件，为避免焊接时出现铜箔断现象，且单面的连接盘应用铜箔完全包覆；而双面板最小要求应补泪滴。所有机插零件需沿弯脚方向设计为滴水焊盘，保证弯脚处焊点饱满。大面积铜皮上的焊盘应采用菊花状焊盘，不至虚焊。如果PCB上有大面积地线和电源线区（面积超过500平方毫米），应局部开窗口或设计为网格的填充。PCB制造工艺对焊盘的要求贴片元器件两端没连接插装元器件的应加测试点，测试点直径等于或大于1.8mm,以便于在线测试仪测试。脚间距密集的IC脚焊盘如果没有连接到手插件焊盘时需要加测试焊盘，如为贴片IC时,测试点不能置入贴片IC丝印内。测试点直径等于或大于1.8mm,以便于在线测试仪测试。焊盘间距小于

4、0.4mm的，须铺白油以减少过波峰时连焊。贴片元件的两端及末端应设计有引锡，引锡的宽度推荐采用0.5mm的导线，长度一般取23mm为宜。单面板若有手焊元件，要开走锡槽，方向与过锡方向相反，宽度视孔的大小为0.31.0mm导电橡胶按键的间距与尺寸大小应与实际的导电橡胶按键的尺寸相符，与此相接的PCB板应设计成为金手指，并规定相应的镀金厚度。焊盘大小尺寸与间距要与贴片元件尺寸基本一致。PCB焊盘设计原则在PCB板上，焊盘的不正确尺寸、对齐或位置可能会导致组件在电气性能和可制造性方面出现问题。PCB设计的焊盘就像建房子中的地基一样，地基没有打好，那房子能稳固吗？同样的PCB焊盘设计出了问题，那板子可

5、靠吗？就像地基对房子的重要，PCB焊盘的设计也是同样的重要。一、PCB设计中的焊盘是什么？焊盘就是电路板上金属暴露区域，用于将管芯上的电路连接到封装芯片栅的引脚。二、PCB中错误的焊盘尺寸会导致的问题PCB封装中焊盘的尺寸、形状、位置直接关系到电路板的制造能力，在PCB组装的焊接过程中，使用尺寸不正确位置或者位置不正确的焊盘可能会导致不同的问题，以下列出几点：1、浮动部件如果贴片元件位于太大或间距不正确的焊盘上，那么该部件可能会在回流焊期间浮动偏离位置。这可能导致焊料桥接到其他金属上，并且导致热冷却、返工和PCB测试的元件间距不足。2、不完整的焊点焊盘太小或间隔太近可能没有足够的空间形成足够的

6、焊料圆角。这会使零件的焊接连接不良或根本没有焊点。3、焊料桥接太大的表面贴装焊盘会使零件浮动，这可能导致焊料桥接。这是焊料越过另一个网络上的焊盘或金属特征并产生直接短路的地方。如果正确的阻焊层和焊膏特征没有设计到CAD工具中的焊盘形状中，也可能发生焊料桥接。4、立碑小的两个固定SMT签件，例如电阻和电容，如果它们的焊盘尺寸不同，则可能会出现焊接问题。一个焊盘会比另一个焊盘加热得更快，熔化的焊料会将零件向上拉离另一个焊盘，像墓碑一样粘在上面。5、焊料芯吸如果构造不正确，通孔焊盘也会遇到困难。如果将太大的钻孔尺寸用于进入孔的元件引线，则焊料可能会在良好连接之前通过孔芯吸走。另一方面，钻头尺寸太小会

7、使插入元件引线变得困难并减慢组装速度。6、通孔断路通孔焊盘必须有一个实心圆环以确保可焊性，它是孔壁和焊盘外周边之间的金属。圆环规格设计得足够大，允许钻头从孔中心偏移符合预期。但是，如果焊盘太小，则环形圈可能会出现一些断裂，而太多的断裂会导致焊接不当或电路损坏和不完整。如果焊盘尺寸对于所使用的钻孔来说太小，钻头在正常钻孔操作过程中可能会轻微晃动并脱离焊盘形状。7、与其他金属短路焊盘太小会使表面走线过于靠近焊接在其上的部件，从而产生潜在的金属短路区域。另一方面，太大的焊盘可能会限制它们之间的走线布线，从而使电路板布线更加困难。三、PCB中焊盘设计的分类1、表面贴装焊盘1）用于安装表面贴装元件的焊盘

8、称为表面贴装焊盘。这些焊盘具有以下特点：显示铜面积的焊盘。这可以是矩形、圆形、方形或长方形等其他形状。方形毋点印M略板兀件为大有小，印MS体时简学，在手上自MPCB中，使用这IW0很容U买兔广泛用于Tra侑WCi批川的卬血小双上川Q脸.如果贩子的密度允许，蹿&可以更大，母随不会脱港乌形*盘汨漫瘴以母盘与母母的连搐合二为一.它通常用于盘不规则Ht列.例虬这和专纣常用在*科机中.修盘连格的，败案使用走CW舫止库盘利落.走理与修盘田.谢阜施常用于腐喇US中.多睡饵田用于区分不同外接io不同孔囹泗a便于网工卬组装.娜fit该饵鱼有足第的酗竦增制询信性，通常用于双网.妥市B件焊盘形状和应用2）阻焊层3）

9、焊膏4）焊盘编号（组件存在的焊盘数量）表面贴装焊盘的焊盘设计2、通孔焊盘用于安装通孔元件的焊盘称为通孔焊盘，有两种类型：1）电镀通孔（PTH）PTH是指带有通孔的焊盘，孔壁会镀上铜，有时还会镀上焊料或其他保护性镀层。孔电镀是使用电解工艺完成的，镀层提供了电路板不同层之间的电连接。2）非镀通孔（NPTH）NPTH是指在孔中没有电镀的焊盘。该焊盘主要用于单面板或这些孔用于将PCB安装在外壳中，并通过这些孔安装螺钉。通常，未电镀的孔在孔周围的区域中没有任何铜（类似于板边缘间隙），这样做是为了防止铜层和要放置的部件之间发生短路。通孔焊盘的不同部分通常称为焊盘堆栈，包括:顶垫；底垫；内垫；钻头；环形圈；

10、针号。OOOO山WaN八OOOO插件焊盘3、BGA焊盘的特殊功能1)SMD焊盘与NSMD焊盘正确的焊盘设计对于确保BGA组件的可制造性至关重要。基本上有两种类型的BGA焊盘阻焊层定义焊盘(SMD)和非阻焊层定义焊盘(NSMD)。2)阻焊层定义(SMD)BGA焊盘SMD焊盘由应用于BGA焊盘的阻焊孔定义。这些焊盘具有阻焊孔，使得掩膜开口小于它们覆盖的焊盘的直径，这样做是为了缩小零件焊接到的铜焊盘尺寸。下图显示了如何指定阻焊层覆盖下面的铜焊盘的一部分。这可以带来两个优点一一首先，重叠的掩模有助于防止焊盘因机械或热应力而从板上抬起。第二个优点是掩模中的开口将为BGA每一个焊球创建一个通道，以便在零件

11、通过焊接过程时与之对齐。SMDBGA焊盘的铜层通常具有与BGA上的焊盘相同的直径。为了生成SMD覆盖，传统上使用减少20%。MD和NSMD焊盘3)非阻焊层定义的BGA焊盘(NSMD)NSMD焊盘与SMD焊盘的不同之处在于阻焊层被定义为不接触铜焊盘，是创建掩模，以便在焊盘边缘和阻焊层之间产生间隙。NSMD焊盘横截面这里的铜焊盘尺寸是由铜焊盘直径而不是掩模层定义的。NSMD焊盘可以小于焊球的直径，焊盘尺寸的减小是焊球直径的20%o这种方法在相邻焊盘之间留出更多空间，使走线更容易，并用于高密度和细间距BGA芯片。NSMD焊盘的一个缺点是它们很容易因热应力和机械应力而分层。然而,当遵循标准制造和处理实

12、践时，可以防止NSMD焊盘分层。四、怎么得到PCB焊盘设计尺寸？下面几个方法可用于获得你将使用的PCB焊盘和组件封装的正确尺寸和形状。1、行业标准PCB设计行业多年来为电路板布局的各个方面制定了标准，包括推荐的焊盘和焊盘图案尺寸。IPC-7351就是其中之一，还有其他例子。2、焊盘和焊盘图形生成器当今的电子设计自动化(EDA)工具包括焊盘和焊盘图形生成器，也称为库向导。此类软件功能通常与IPC标准相结合，并将自动生成组件所需的焊盘形状和尺寸。3、组件供应商datasheet每个PCB组件制造商都会发布一份关于他们提供的零件的datasheeto除了这些数据表中的电气和物理规格外，它们通常还包括

13、推荐的PCB布局焊盘图案。4、焊盘和焊盘图形计算器工程师和其他用户可以在线找各种焊盘和焊盘图形计算器。5、公司标准许多公司都有自己的焊盘焊盘图案标准，他们希望在设计电路板时遵循这些标准。这些封装通常是为特定PCB制造商量身定制的行业标准和供应商规范的组合。6、PCB设计CAD供应商库EDA工具还提供可下载和使用的预制焊盘库和焊盘图案，购买了设计工具使用许可的用户可以使用这些内容。7、PCB制造商个别印刷电路板合同制造商也可能有他们希望你遵循的首选PCB焊盘尺寸和焊盘图案，他们应该能够为提供最适合他们自己的制造工艺的垫的尺寸和形状。8、第三方库供应商还有一些在线PCB库供应商已经构建了焊盘和焊盘

14、图案并可以提供使用。但是，在PCB中使用的焊盘的尺寸和形状并不是唯一应受标准规范的规格，用于精确元件放置的间距也很重要。如果板上的部件放置得太近，你可能会遇到与焊盘尺寸不正确时相同的焊料桥接问题五、PCB设计的焊盘形状尺寸设计标准（仅供参考）1、所有焊盘单边最小不小于0.25mm,整个焊盘最大直径不大于器件孔径的3倍。2、应尽量保证两个焊盘边缘的间距大于0.4mm。3、在布线密集的情况下，建议使用椭圆形和长方形圆形焊盘。单面焊盘的直径或最小宽度为1.6mm；双面弱电路焊盘只需要0.5mm的孔径。如果焊盘太大，很容易造成不必要的接头焊接。孔径超过1.2mm或焊盘直径。超过3.0mm的焊盘应设计为

15、菱形或梅花形焊盘。4、对于插件元件，为避免焊接时铜箔破损，单面连接焊盘完全覆铜箔；但是，双面板的最低要求是弥补泪珠。5、所有的机器零件都需要沿弯曲方向设计成滴水垫，以保证弯曲脚处的焊点饱满。6、大面积铜焊盘上的焊盘应使用菊花焊盘代替假焊盘。如果PCB有大面积的地线和电源线区域（面积超过50Omm2）,则应部分开路或设计为网格填充。六、PCB焊盘设计制造工艺要求（仅供参考）1、测试元件应加在贴片元件两端未与插入元件连接的地方。测试点的直径应等于或大于l8mm,以方便在线测试仪的测试。2、间距较紧的IC焊盘如果不接手插焊盘，需要加一个测试焊盘。对于贴片IC,测试点不能放在贴片IC的丝印内。测试点直径等于或大于1.8mm,便于在线测试仪测试。3、如果焊盘间距小于0.4mm,必须铺白油，以减少过峰焊接。4、贴片元件的尖端和末端应采用铅锡设计。铅锡的宽度建议使用0.5mm的线材，长度一般为2、3mm。5、如果单面板有手工焊接的元件，则需要打开锡槽。方向与锡的方向相反。孔的宽度为0.3mm至1.0mm。6、导电胶按键的间距和尺寸应与导电胶按键的实际尺寸一致。与此连接的PCB板应设计为金手指，并指定相应的镀金厚度。