PCB中貼片元件封裝焊盤尺寸的規(guī)范
發(fā)布時(shí)間：2020-10-13
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在PCB中畫元器件封裝時(shí)，經(jīng)常遇到焊盤的大小尺寸不好把握的問題，因?yàn)槲覀儾殚喌馁Y料給出的是元器件本身的大小，如引腳寬度，間距等，但是在PCB板上相應(yīng)的焊盤大小應(yīng)該比引腳的尺寸要稍大，否則焊接的可靠性將不能保證。下面將主要講述焊盤尺寸的規(guī)范問題。
為了確保貼片元件（SMT)焊接質(zhì)量，在設(shè)計(jì)SMT印制板時(shí)，除印制板應(yīng)留出3mm-8mm的工藝邊外，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)好各種元器件的焊盤圖形和尺寸，布排好元器件的位向和相鄰元器件之間的間距等以外，我們認(rèn)為還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn):
（1）印制板上，凡位于阻焊膜下面的導(dǎo)電圖形（如互連線、接地線、互導(dǎo)孔盤等）和所需留用的銅箔之處，均應(yīng)為裸銅箔。即絕不允許涂鍍?nèi)埸c(diǎn)低于焊接溫度的金屬涂層，如錫鉛合金等，以避免引發(fā)位于涂鍍層處的阻焊膜破裂或起皺，以保證PCB板的焊接以及外觀質(zhì)量。
（2）查選或調(diào)用焊盤圖形尺寸資料時(shí)，應(yīng)與自己所選用的元器件的封裝外形、焊端、引腳等與焊接有關(guān)的尺寸相匹配。必須克服不加分析或?qū)φ站碗S意抄用或調(diào)用所見到的資料J 或軟件庫中焊盤圖形尺寸的不良習(xí)慣。設(shè)計(jì)、查選或調(diào)用焊盤圖形尺寸時(shí)，還應(yīng)分清自己所選的元器件，其代碼（如片狀電阻、電容）和與焊接有關(guān)的尺寸(如SOIC,QFP等）。
（3）表面貼裝元器件的焊接可靠性，主要取決于焊盤的長度而不是寬度。
（a）如圖1所示，焊盤的長度B等于焊端（或引腳）的長度T，加上焊端（或引腳）內(nèi)側(cè)（焊盤）的延伸長度b1，再加上焊端（或引腳）外側(cè)（焊盤）的延伸長度b2，即B=T+b1+b2。其中b1的長度（ 約為0.05mm—0.6mm），不僅應(yīng)有利于焊料熔融時(shí)能形成良好的彎月形輪廓的焊點(diǎn)，還得避免焊料產(chǎn)生橋接現(xiàn)象及兼顧元器件的貼裝偏差為宜；b2的長度（約為0.25mm—1.5mm），主要以保證能形成最佳的彎月形輪廓的焊點(diǎn)為宜（對于SOIC、QFP等器件還應(yīng)兼顧其焊盤抗剝離的能力）
（b）焊盤的寬度應(yīng)等于或稍大（或稍?。┯诤付耍ɑ蛞_）的寬度。
常見貼裝元器件焊盤設(shè)計(jì)圖解，如下所示。
焊盤長度 B=T+b1+b2
焊盤內(nèi)側(cè)間距 G=L-2T-2b1
焊盤寬度 A=W+K
焊盤外側(cè)間距 D=G+2B。
式中：L–元件長度（或器件引腳外側(cè)之間的距離）；
W–元件寬度（或器件引腳寬度）；
H–元件厚度（或器件引腳厚度）；
b1–焊端（或引腳）內(nèi)側(cè)（焊盤）延伸長度；
b2–焊端（或引腳）外側(cè)（焊盤）延伸長度；
K–焊盤寬度修正量。
常用元器件焊盤延伸長度的典型值：
對于矩形片狀電阻、電容：
b1=0.05mm,0.10mm,0.15mm,0.20mm,0.30mm其中之一，元件長度越短者，所取的值應(yīng)越小。
b2=0.25mm,0.35mm,0.5mm,0.60mm,0.90mm,1.00mm，元件厚度越薄者，所取值應(yīng)越小。
K=0mm,+-0.10mm,0.20mm其中之一，元件寬度越窄者，所取的值應(yīng)越小。
對于翼型引腳的SOIC、QFP器件：
b1=0.30mm,0.40mm,0.50mm,0.60mm其中之一，器件外形小者，或相鄰引腳中心距小者，所取的值應(yīng)小些。
b2=0.30mm,0.40mm,0.80mm,1.00mm,1.50mm其中之一，器件外形大者，所取值應(yīng)大些。
K=0mm,0.03mm,0.30mm,0.10mm,0.20mm，相鄰引腳間距中心距小者，所取的值應(yīng)小些。
B=1.50mm～3mm,一般取2mm左右。
若外側(cè)空間允許可盡量長些。
（4）焊盤內(nèi)及其邊緣處，不允許有通孔（通孔與焊盤兩者邊緣之間的距離應(yīng)大于0.6mm），如通孔盤與焊盤互連，可用小于焊盤寬度1/2的連線，如0.3mm～0.4mm加以互連，以避免因焊料流失或熱隔差而引發(fā)的各種焊接缺陷。
（5）凡用于焊接和測試的焊盤內(nèi)，不允許印有字符與圖形等標(biāo)志符號；標(biāo)志符號離開焊盤邊緣的距 離應(yīng)大于0.5mm。以避免因印料浸染焊盤，引發(fā)各種焊接缺陷以及影響檢測的正確性。
（6）焊盤之間、焊盤與通孔盤之間以及焊盤與大于焊盤寬度的互連線或大面積接地或屏蔽的銅箔之間的連接，應(yīng)有一段熱隔離引線，其線寬度應(yīng)等于或小于焊盤寬度的二分之一（以其中較小的焊盤為準(zhǔn)，一般寬度為0.2mm～0.4mm,而長度應(yīng)大于0.6mm）；若用阻焊膜加以遮隔，其寬度可以等于焊盤寬度（如與大面積接地或屏蔽銅箔之間的連線）。
（7）對于同一個(gè)元器件，凡是對稱使用的焊盤（如片狀電阻、電容、SOIC、QFP 等），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保持其全面的對稱性，即焊盤圖形的形狀與尺寸完全一致（使焊料熔融時(shí)，所形成的焊接面積相等）以及圖形的形狀所處的位置應(yīng)完全對稱（包括從焊盤引出的互連線的位置；若用阻焊膜遮隔，則互連線可以隨意）。以保證焊料熔融時(shí)，作用于元器件上所有焊點(diǎn)的表面張力能保持平衡（即其合力為零），以利于形成理想的優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)。
（8）凡焊接無外引腳的元器件的焊盤（如片狀電阻、電容、可調(diào)電位器、可調(diào)電容等）其焊盤之間不允許有通孔（即元件體下面不得有通孔；若用阻焊膜堵死者可以除外），以保證清洗質(zhì)量。
（9）凡多引腳的元器件（如SOIC、QFP等），引腳焊盤之間的短接處不允許直通，應(yīng)由焊盤加引出互連線之后再短接（若用阻焊膜加以遮隔可以除外）以免產(chǎn)生位移或焊接后被誤認(rèn)為發(fā)生了橋接。另外，還應(yīng)盡量避免在其焊盤之間穿越互連線（特別是細(xì)間隔的引腳器件）；凡穿越相鄰焊盤之間的互連線，必須用阻焊膜對其加以遮隔。
（10）對于多引腳的元器件，特別是間距為0.65mm及其以下者，應(yīng)在其焊盤圖形上或其附近增設(shè)裸銅基準(zhǔn)標(biāo)志（如在焊盤圖形的對角線上，增設(shè)兩個(gè)對稱的裸銅的光學(xué)定位標(biāo)志）以供精確貼片時(shí)，作為光學(xué)校準(zhǔn)用。
（11）當(dāng)采用波峰焊接工藝時(shí)，插引腳的焊盤上的通孔，一般應(yīng)比其引腳線徑大0.05～0.3mm為宜，其焊盤的直徑應(yīng)不大于孔徑的3倍。另外，對于IC、QFP器件的焊盤圖形，必須時(shí)可增設(shè)能對融熔焊料起拉拖作用的工藝性輔助焊盤，以避免或減少橋接現(xiàn)象的發(fā)生。
（12）凡用于焊接表面貼裝元器件的焊盤（即焊接點(diǎn)處），絕不允許兼作檢測點(diǎn)；為了避免損壞元器件必須另外設(shè)計(jì)專用的測試焊盤。以保證焊裝檢測和生產(chǎn)調(diào)試的正常進(jìn)行。
（13）凡用于測試的焊盤只要有可能都應(yīng)盡量安排位于PCB 的同一側(cè)面上。這樣不僅便于檢測，更重要的是極大地降低了檢測所花的費(fèi)用（自動化檢測更是如此）。另外，測試焊盤，不僅應(yīng)涂鍍錫鉛合金，而且它的大小、間距及其布局還應(yīng)與所采用的測試設(shè)備有關(guān)要求相匹配。
（14）若元器件所給出的尺寸是最大值與最小值時(shí)，可按其尺寸的平均值作為焊盤設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)。
（15）用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了保證所設(shè)計(jì)的圖形能達(dá)到所要求的精度，所選用的網(wǎng)格單位的尺寸必須與其相匹配；為了作圖方便，應(yīng)盡可能使各圖形均落在網(wǎng)格點(diǎn)上。對于多引腳和細(xì)間距的元器件（如QFP），在繪制其焊盤的中心間距時(shí)，不僅其網(wǎng)格單位尺寸必須選用0.0254mm（即1mil），而且其繪制的坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)始終設(shè)定在其第一個(gè)引腳處。總之，對于多引腳細(xì)間距的元器件，在焊盤設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證其總體累計(jì)誤差必須控制在±0.0127mm（0.5mil）之內(nèi)。
（16）所設(shè)計(jì)的各類焊盤應(yīng)與其載體PCB一起，經(jīng)試焊合格以及檢測合格之后，方可正式用于生產(chǎn)。對于大批量生產(chǎn)，則更應(yīng)如此。
為了確保貼片元件（SMT)焊接質(zhì)量，在設(shè)計(jì)SMT印制板時(shí)，除印制板應(yīng)留出3mm-8mm的工藝邊外，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)好各種元器件的焊盤圖形和尺寸，布排好元器件的位向和相鄰元器件之間的間距等以外，我們認(rèn)為還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn):
（1）印制板上，凡位于阻焊膜下面的導(dǎo)電圖形（如互連線、接地線、互導(dǎo)孔盤等）和所需留用的銅箔之處，均應(yīng)為裸銅箔。即絕不允許涂鍍?nèi)埸c(diǎn)低于焊接溫度的金屬涂層，如錫鉛合金等，以避免引發(fā)位于涂鍍層處的阻焊膜破裂或起皺，以保證PCB板的焊接以及外觀質(zhì)量。
（2）查選或調(diào)用焊盤圖形尺寸資料時(shí)，應(yīng)與自己所選用的元器件的封裝外形、焊端、引腳等與焊接有關(guān)的尺寸相匹配。必須克服不加分析或?qū)φ站碗S意抄用或調(diào)用所見到的資料J 或軟件庫中焊盤圖形尺寸的不良習(xí)慣。設(shè)計(jì)、查選或調(diào)用焊盤圖形尺寸時(shí)，還應(yīng)分清自己所選的元器件，其代碼（如片狀電阻、電容）和與焊接有關(guān)的尺寸(如SOIC,QFP等）。
（3）表面貼裝元器件的焊接可靠性，主要取決于焊盤的長度而不是寬度。
（a）如圖1所示，焊盤的長度B等于焊端（或引腳）的長度T，加上焊端（或引腳）內(nèi)側(cè)（焊盤）的延伸長度b1，再加上焊端（或引腳）外側(cè)（焊盤）的延伸長度b2，即B=T+b1+b2。其中b1的長度（ 約為0.05mm—0.6mm），不僅應(yīng)有利于焊料熔融時(shí)能形成良好的彎月形輪廓的焊點(diǎn)，還得避免焊料產(chǎn)生橋接現(xiàn)象及兼顧元器件的貼裝偏差為宜；b2的長度（約為0.25mm—1.5mm），主要以保證能形成最佳的彎月形輪廓的焊點(diǎn)為宜（對于SOIC、QFP等器件還應(yīng)兼顧其焊盤抗剝離的能力）
（b）焊盤的寬度應(yīng)等于或稍大（或稍?。┯诤付耍ɑ蛞_）的寬度。
常見貼裝元器件焊盤設(shè)計(jì)圖解，如下所示。
焊盤長度 B=T+b1+b2
焊盤內(nèi)側(cè)間距 G=L-2T-2b1
焊盤寬度 A=W+K
焊盤外側(cè)間距 D=G+2B。
式中：L–元件長度（或器件引腳外側(cè)之間的距離）；
W–元件寬度（或器件引腳寬度）；
H–元件厚度（或器件引腳厚度）；
b1–焊端（或引腳）內(nèi)側(cè)（焊盤）延伸長度；
b2–焊端（或引腳）外側(cè)（焊盤）延伸長度；
K–焊盤寬度修正量。
常用元器件焊盤延伸長度的典型值：
對于矩形片狀電阻、電容：
b1=0.05mm,0.10mm,0.15mm,0.20mm,0.30mm其中之一，元件長度越短者，所取的值應(yīng)越小。
b2=0.25mm,0.35mm,0.5mm,0.60mm,0.90mm,1.00mm，元件厚度越薄者，所取值應(yīng)越小。
K=0mm,+-0.10mm,0.20mm其中之一，元件寬度越窄者，所取的值應(yīng)越小。
對于翼型引腳的SOIC、QFP器件：
b1=0.30mm,0.40mm,0.50mm,0.60mm其中之一，器件外形小者，或相鄰引腳中心距小者，所取的值應(yīng)小些。
b2=0.30mm,0.40mm,0.80mm,1.00mm,1.50mm其中之一，器件外形大者，所取值應(yīng)大些。
K=0mm,0.03mm,0.30mm,0.10mm,0.20mm，相鄰引腳間距中心距小者，所取的值應(yīng)小些。
B=1.50mm～3mm,一般取2mm左右。
若外側(cè)空間允許可盡量長些。
（4）焊盤內(nèi)及其邊緣處，不允許有通孔（通孔與焊盤兩者邊緣之間的距離應(yīng)大于0.6mm），如通孔盤與焊盤互連，可用小于焊盤寬度1/2的連線，如0.3mm～0.4mm加以互連，以避免因焊料流失或熱隔差而引發(fā)的各種焊接缺陷。
（5）凡用于焊接和測試的焊盤內(nèi)，不允許印有字符與圖形等標(biāo)志符號；標(biāo)志符號離開焊盤邊緣的距 離應(yīng)大于0.5mm。以避免因印料浸染焊盤，引發(fā)各種焊接缺陷以及影響檢測的正確性。
（6）焊盤之間、焊盤與通孔盤之間以及焊盤與大于焊盤寬度的互連線或大面積接地或屏蔽的銅箔之間的連接，應(yīng)有一段熱隔離引線，其線寬度應(yīng)等于或小于焊盤寬度的二分之一（以其中較小的焊盤為準(zhǔn)，一般寬度為0.2mm～0.4mm,而長度應(yīng)大于0.6mm）；若用阻焊膜加以遮隔，其寬度可以等于焊盤寬度（如與大面積接地或屏蔽銅箔之間的連線）。
（7）對于同一個(gè)元器件，凡是對稱使用的焊盤（如片狀電阻、電容、SOIC、QFP 等），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保持其全面的對稱性，即焊盤圖形的形狀與尺寸完全一致（使焊料熔融時(shí)，所形成的焊接面積相等）以及圖形的形狀所處的位置應(yīng)完全對稱（包括從焊盤引出的互連線的位置；若用阻焊膜遮隔，則互連線可以隨意）。以保證焊料熔融時(shí)，作用于元器件上所有焊點(diǎn)的表面張力能保持平衡（即其合力為零），以利于形成理想的優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)。
（8）凡焊接無外引腳的元器件的焊盤（如片狀電阻、電容、可調(diào)電位器、可調(diào)電容等）其焊盤之間不允許有通孔（即元件體下面不得有通孔；若用阻焊膜堵死者可以除外），以保證清洗質(zhì)量。
（9）凡多引腳的元器件（如SOIC、QFP等），引腳焊盤之間的短接處不允許直通，應(yīng)由焊盤加引出互連線之后再短接（若用阻焊膜加以遮隔可以除外）以免產(chǎn)生位移或焊接后被誤認(rèn)為發(fā)生了橋接。另外，還應(yīng)盡量避免在其焊盤之間穿越互連線（特別是細(xì)間隔的引腳器件）；凡穿越相鄰焊盤之間的互連線，必須用阻焊膜對其加以遮隔。
（10）對于多引腳的元器件，特別是間距為0.65mm及其以下者，應(yīng)在其焊盤圖形上或其附近增設(shè)裸銅基準(zhǔn)標(biāo)志（如在焊盤圖形的對角線上，增設(shè)兩個(gè)對稱的裸銅的光學(xué)定位標(biāo)志）以供精確貼片時(shí)，作為光學(xué)校準(zhǔn)用。
（11）當(dāng)采用波峰焊接工藝時(shí)，插引腳的焊盤上的通孔，一般應(yīng)比其引腳線徑大0.05～0.3mm為宜，其焊盤的直徑應(yīng)不大于孔徑的3倍。另外，對于IC、QFP器件的焊盤圖形，必須時(shí)可增設(shè)能對融熔焊料起拉拖作用的工藝性輔助焊盤，以避免或減少橋接現(xiàn)象的發(fā)生。
（12）凡用于焊接表面貼裝元器件的焊盤（即焊接點(diǎn)處），絕不允許兼作檢測點(diǎn)；為了避免損壞元器件必須另外設(shè)計(jì)專用的測試焊盤。以保證焊裝檢測和生產(chǎn)調(diào)試的正常進(jìn)行。
（13）凡用于測試的焊盤只要有可能都應(yīng)盡量安排位于PCB 的同一側(cè)面上。這樣不僅便于檢測，更重要的是極大地降低了檢測所花的費(fèi)用（自動化檢測更是如此）。另外，測試焊盤，不僅應(yīng)涂鍍錫鉛合金，而且它的大小、間距及其布局還應(yīng)與所采用的測試設(shè)備有關(guān)要求相匹配。
（14）若元器件所給出的尺寸是最大值與最小值時(shí)，可按其尺寸的平均值作為焊盤設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)。
（15）用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了保證所設(shè)計(jì)的圖形能達(dá)到所要求的精度，所選用的網(wǎng)格單位的尺寸必須與其相匹配；為了作圖方便，應(yīng)盡可能使各圖形均落在網(wǎng)格點(diǎn)上。對于多引腳和細(xì)間距的元器件（如QFP），在繪制其焊盤的中心間距時(shí)，不僅其網(wǎng)格單位尺寸必須選用0.0254mm（即1mil），而且其繪制的坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)始終設(shè)定在其第一個(gè)引腳處。總之，對于多引腳細(xì)間距的元器件，在焊盤設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證其總體累計(jì)誤差必須控制在±0.0127mm（0.5mil）之內(nèi)。
（16）所設(shè)計(jì)的各類焊盤應(yīng)與其載體PCB一起，經(jīng)試焊合格以及檢測合格之后，方可正式用于生產(chǎn)。對于大批量生產(chǎn)，則更應(yīng)如此。
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