焊盘DFM设计通则分享

faker12 · 发表于 2022-12-5 10:15

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基本要求

[ 1 ] 焊点质量与焊盘设计直接相关，焊盘设计要综合考虑制造质量要求、可测试性、可维修性、可清洗性和PCB的可加工性等因素，同时要考虑焊点强度和可靠性。

[ 2 ] 焊盘要根据实际生产工艺和能力来设计，参考行业规范。

[ 3 ] 焊盘设计的内容一般包括以下部分：器件组装采用的工艺路线、元件占地范围、阻焊窗尺寸、焊盘本身的物理尺寸（考虑器件的三维尺寸和焊端形状）及其它要素：粘胶用的假焊盘、过孔、走线禁布区、丝印标识等。

[ 4 ] 焊盘与引脚焊接后的焊点便于MVI、AXI、AOI、ICT等相应检测手段的检测。

MVI：焊点外露的元器件焊盘设计应使焊点易于目视，能够形成用于判断润湿性的FILLET。
AXI：面阵列封装器件，使用方型/泪滴型焊盘较易于AXI检测。
AOI：要求焊点的脚尖有一定的长度。
ICT: 丝印和阻焊不能上测试点，否则会降低测试的准确度。
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[ 5 ] 在焊盘尺寸设计过程中，需综合考虑器件封装尺寸和公差，以及PCB制造商和PCBA组装能力。

如焊盘尺寸公差范围、位置准确度、印刷机的定位和印刷精度、贴片机的贴片精度、钢网开口的尺寸和位置公差等。只有在综合考虑上述尺寸以及公差的条件下，才可能设计出工艺上很坚固的焊盘，保证组装过程中有足够大的工艺窗口。

一般来讲，对上述公差的处理方式有多种，以插装器件焊盘设计为例来讲：

在焊盘的设计计算中，应考虑的公差包括：

A：引脚直径制造公差；
B： PCB制造孔径最大公差；
C：器件管脚位置最大公差；
D：插装操作过程公差；

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焊盘设计各要素考虑

[ 1 ] 所有贴装元器件的封装原点应位于实体的几何中心。

原点指描述元器件尺寸要素的共同参考点。贴片机贴装时读取的是器件几何中心。

[ 2 ] PCB封装的角度定义方式与贴片机一致。

[ 3 ] 占地面积要反映元器件的实际投影面积。

占地面积指元器件安装到PCB板上后，与周围其他器件不发生冲突、干涉的最小投影面积。对于贴装元器件来讲，是指该器件实体本身和管脚（不包括其PCB封装焊盘）的投影面积。

[ 4 ] 管脚排序首先以厂家的器件资料为准，其次是参考惯例，同类型器件的管脚排序方法统一。

[ 5 ] 焊盘一般采用NSMD（non solder maskdefine）型。

[ 6 ] 阻焊开窗的大小要考虑制造商的控制能力。

控制能力包括阻焊的对位精度和阻焊桥的最小宽度，一般情况下，所有焊盘的阻焊开窗比焊盘尺寸大8～10mil。对于密间距的器件，如果PIN间没有走线和过孔，PIN间可不设计阻焊桥。过孔的阻焊设计要考虑制造商的实际加工工艺，特例如BGA下过孔的设计。

[ 7 ] 禁布区的设置要包含器件的占地面积范围，同时兼顾返修要求、插拔要求、器件本体与PCB的接触区域。

在器件占地面积范围（丝印标记区）内，一般不得布置其他元器件，但可以布置走线和过孔。器件布局时要满足需要自动贴装和返修贴装器件之间的最小设计间距要求。如BGA在返修时，需要有比器件实物大5mm的工艺区（禁止布局区）。如果器件除了引脚外本体还有金属接触PCB或金属体与PCB表面的距离不足0.2mm时，金属体对应的PCB位置禁止走线和打孔。

如果与其他元器件还存在装配关系，装配过程和装配后占用的空间禁止布置元器件。

[ 8 ] 丝印应反映器件实体（不包含管脚）的轮廓、极性方向、PIN脚序号/名称,必要时也用以标识器件内部特性。

贴装器件丝印可以比实际器件实体的轮廓线向外延伸0.2~0.3mm（8~12mil）。

连接器类封装库，要用丝印体现装配过程和装配后占用的额外空间。如内存条、FLASH插座、硬盘插座，电源连接器等。

器件的极性方向丝印标识要明显、明确，要求元器件安装后仍然可见，不会因为区域内不放了过孔就影响判断。

[ 9 ] 焊盘的尺寸要考虑对电性能和散热的影响。

焊盘的尺寸要考虑器件高频特性的影响（射频器件有特别的要求）。

焊盘的间距要符合安规爬电距离的要求.

大的焊盘利于散热，热增强性器件要进行特别的散热焊盘设计.

出线和过孔

[ 1 ] 焊盘设计要兼顾走线设计。

如BGA焊盘设计要考虑走线和过孔的空间要求，如果必要，可以适当减小焊盘直径。