SMT基础知识之焊盘结构

argox

焊盘的基本概念及其有关的行业标准。
8 J4 c3 @7 p" g: ^　　
焊盘(land)，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。没有比设计差劲的焊盘结构更令人沮丧的事情了。当一个焊盘结构设计不正确时，很难、有时甚至不可能达到预想的焊接点。焊盘的英文有两个词：Land 和 Pad ，经常可以交替使用；可是，在功能上，Land 是二维的表面特征，用于可表面贴装的元件，而 Pad 是三维特征，用于可插件的元件。作为一般规律，Land 不包括电镀通孔(PTH, plated through-hole)。旁路孔(via)是连接不同电路层的电镀通孔(PTH)。盲旁路孔(blind via)连接最外层与一个或多个内层，而埋入的旁路孔只连接内层。
　　
# @0 t2 ^2 u" ~% G) R# R" V' Y如前面所注意到的，焊盘Land通常不包括电镀通孔(PTH)。一个焊盘Land内的PTH在焊接过程中将带走相当数量的焊锡，在许多情况中产生焊锡不足的焊点。可是，在某些情况中，元件布线密度迫使改变到这个规则，最值得注意的是对于芯片规模的封装(CSP, chip scale package)。在1.0mm(0.0394")间距以下，很难将一根导线布线通过焊盘的“迷宫”。在焊盘内产生盲旁通孔和微型旁通孔(microvia)，允许直接布线到另外一层。因为这些旁通孔是小型和盲的，所以它们不会吸走太多的焊锡，结果对焊点的锡量很小或者没有影响。
　　
有许多的工业文献出于IPC(Association Connecting Electronics Industries), EIA(Electronic Industry Alliance)和JEDEC(Solid State Technology Association)，在设计焊盘结构时应该使用。主要的文件是IPC-SM-782《表面贴装设计与焊盘结构标准》，它提供有关用于表面贴装元件的焊盘结构的信息。当J-STD-001《焊接电气与电子装配的要求》和IPC-A-610《电子装配的可接受性》用作焊接点工艺标准时，焊盘结构应该符合IPC-SM-782的意图。如果焊盘大大地偏离IPC-SM-782，那么将很困难达到符合J-STD-001和IPC-A-610的焊接点。
　　
! R; I) p+ x4 S$ V# E' E1 \元件知识(即元件结构和机械尺寸)是对焊盘结构设计的基本的必要条件。IPC-SM-782广泛地使用两个元件文献：EIA-PDP-100《电子零件的注册与标准机械外形》和JEDEC 95出版物《固体与有关产品的注册和标准外形》。无可争辩，这些文件中最重要的是JEDEC 95出版物，因为它处理了最复杂的元件。它提供有关固体元件的所有登记和标准外形的机械图。
/ g  L+ B3 m6 _3 H% t( }( N+ k　　
JEDEC出版物JESD30(也可从JEDEC的网站免费下载)基于封装的特征、材料、端子位置、封装类型、引脚形式和端子数量，定义了元件的缩写语。特征、材料、位置、形式和数量标识符是可选的。
& Z. \" T) a8 J: M1 l, n封装特征：一个单个或多个字母的前缀，确认诸如间距(pitch)和轮廓等特征。
0 k% R( \, a) T' M5 Q封装材料：一个单字母前缀，确认主体封装材料。
# k% k0 i; G. M* t+ T. Y# D+ U1 l端子位置：一个单字母前缀，确认相对于封装轮廓的端子位置。
# Y& V6 W4 v6 N6 F& E封装类型：一个双字母标记，指明封装的外形类型。
引脚新式：一个单字母后缀，确认引脚形式。
端子数量：一个一位、两位或三位的数字后缀，指明端子数量。
' B0 }( ?3 |% _: k9 V　　
' n2 T, Z2 q( B- b, I  q7 f9 v' N表面贴装有关封装特性标识符的一个简单列表包括：
· E 扩大间距(>1.27 mm)
$ m/ j( w. A) \. ~· F 密间距(<0.5 mm)；限于QFP元件
· S 收缩间距(<0.65 mm)；除QFP以外的所有元件。
· T 薄型(1.0 mm身体厚度)
　　表面贴装有关端子位置标识符的一个简单列表包括：
· Dual 引脚在一个正方形或矩形封装相反两侧。
· Quad 引脚在一个正方形或矩形封装的四侧。
　　表面贴装有关封装类型标识符的一个简单列表包括：
  B3 p! Q# f8 L$ ?( D· CC 芯片载体(chip carrier)封装结构
0 \+ S% b2 C$ O( f, }: `6 Z* a· FP 平封(flat pack)封装结构
8 ^3 a; I" k: O1 @3 H: s0 Z· GA 栅格阵列(grid array)封装结构
7 t9 Q. k) a) k$ a+ G· SO 小外形(small outline)封装结构
　　表面贴装有关引脚形式标识符的一个简单列表包括：
- ~5 i/ W% ^; \& x- V0 F- F/ Z· B 一种直柄或球形引脚结构；这是一种非顺应的引脚形式
! _2 Q& X: {* L/ h6 i, V· F 一种平直的引脚结构；这是一种非顺应的引脚形式
5 Z+ I3 k2 A& S· G 一种翅形引脚结构；这是一种顺应的引脚形式
· J 一种“J”形弯曲的引脚结构；这是一种顺应的引脚形式
· N 一种无引脚的结构；这是一种非顺应的引脚形式
· S 一种“S”形引脚结构；这是一种顺应的引脚形式
" z6 d* ~9 I2 J- G0 S1 A9 e/ P　　
6 i, r* F( N" @# p& e! p例如，缩写词F-PQFP-G208，描述0.5 mm(F)塑料(P)方形(Q)平面封装(FP)，翅形引脚(G)，端子数量208。
　　

1 U* ]* G1 y  b- m* c对元件和板表面特征(即焊盘结构、基准点等)的详细公差分析是必要的。IPC-SM-782解释了怎样进行这个分析。许多元件(特别是密间距元件)是严格公制单位设计的。不要为公制的元件设计英制的焊盘结构。累积的结构误差产生不配合，完全不能用于密间距元件。记住，0.65mm等于0.0256"，0.5mm等于0.0197"。
　　
6 X3 d" r/ i( s( O3 b& W
在IPC-SM-782标准内，每个元件与相应的焊盘结构组织在四个页面中。结构如下：
3 w% K! ~3 B' V2 J( c! Z/ V* G4 B第一页包括有关元件的通用信息，包括可应用文件、基本结构、端子或引脚数量、标记、载体封装格式、工艺考虑、和焊接阻力。
- W) M4 `1 H4 ^% L% F6 ^第二页包括设计焊盘结构所必须的元件尺寸，对于其它元件信息，参考EIA-PDP-100和95 出版物。
$ V8 q9 A" ]2 U4 W4 s+ R第三页包括相应焊盘结构的细节与尺寸。为了产生最适合的焊接点条件，在这页上描述的焊盘结构是基于最大材料情况(MMC, maximum material condition)。使用最小材料情况(LMC, least material condition)时，尺寸可能影响焊接点的形成。
2 g% D9 x$ e; z: r" {% c' y第四页包括元件与焊盘结构的公差分析。它也提供对于焊接点的形成应该期望得到什么的详细内容。焊点强度受锡量的影响。在决定不使用基于MMC尺寸的焊盘结构之前，应该进行公差分析和焊接点评估。

alan128

谢谢分享，现在学习还不晚吧。

ahansure

顶一下，多谢楼主分享！

Happyboy168

多谢楼主提供资料

shiyue1412

谢谢楼主的分享

jack163

IPC-7351封装最新定义

sinsai

谢谢分享

yating

谢谢分享

oasis97

頂 好專業阿

skymonkey

顶，谢谢楼主。

MiddleWay

多谢分享。不过，看起来好像是英文的翻译，有原文吗？

lutianyi

谢谢!很详细

wang09

好文章，楼主可以共享下IPC-SM-782《表面贴装设计与焊盘结构标准》文件吗

kdc252626658

lichunyu2006 发表于 2011-4-27 17:47
8 }' ^; _/ {2 O7 o" A5 S: R请问下，插件的接地焊盘难上锡，有什么好的方法解决呀

1,使用花焊盘。2，如果板层过多，插件的接地或POWER层不超过4层。

jen

謝謝分享

2005年 IPC 另發行了 IPC-7351
8 E# s5 ^9 ]' ~' ~: T和 IPC-782 不知道是差異大不大
英文不好 不知道
各位大大有無 Land Pattern相關 中文的資料或是推薦書本可供參考
, V5 {7 x; g2 E. f4 K