元器件焊盘设计（上）

liuyian2011 · 发表于 2022-1-14 16:22

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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。

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。

以下分类讲一下不同类型元器件的焊盘设计要求：

一、片式（Chip）元件焊盘设计应掌握以下关键要素

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。

焊盘间距：确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸；
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；
焊盘宽度：应与元件端头或引脚的宽度基本一致。

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。

0402优选焊盘各项参数及焊盘图形：
A=0.7-0.71
B=0.38
G=0.52
S=0.14

焊盘的两端可以设计成半园形，焊接后的焊点比较饱满。

二、SOP及QFP设计原则：

1、焊盘中心距等于引脚中心距；
2、单个引脚焊盘设计的一般原则
Y=T+b1+b2=1.5~2mm （b1=0.3～1.0mm b2=0.3～0.7mm）
X=1~1.2W
3、相对两排焊盘内侧距离按下式计算（单位mm）
G=F-K
式中：G—两排焊盘之间距离，
F—元器件壳体封装尺寸，
K—系数，一般取0.25mm，

SOP 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。

三、BGA的焊盘设计原则

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；
2、PCB焊盘图形为实心圆，导通孔不能加工在焊盘上；
3、与焊盘连接的导线宽度要一致，一般为0.15mm~0.2mm；
4、阻焊尺寸比焊盘尺寸大0.1mm~0.15mm；
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；
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。

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。

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。

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。

具体设计参数可参考下图：

四、焊盘的热隔离

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。