今天分享的是PCB焊盤設計。 在 PCB 板上，焊盤的不正確尺寸、對齊或位置可能會導致組件在電氣性能和可制造性方面出現問題。?PCB 設計的焊盤就像建房子中的地基一樣，地基沒有打好，那房子能穩固嗎？同樣的 PCB 焊盤設計出了問題，那板子可靠嗎？ ? 就像地基對房子的重要，PCB焊盤的設計也是同樣的重要。

一、PCB設計中的焊盤是什么？

焊盤就是電路板上金屬暴露區域，用于將管芯上的電路連接到封裝芯片柵的引腳。 想了解更多關于PCB設計的內容，可以閱讀以下文章： PCB過孔怎么處理？一文解讀PCB過孔設計，快速搞定PCB過孔設計 PCB設計沒有考慮制造后果嚴重？這18個PCB組裝設計技巧你一定要看

PCB板上的焊盤圖

二、PCB中錯誤的焊盤尺寸會導致的問題

PCB 封裝中焊盤的尺寸、形狀、位置直接關系到電路板的制造能力，在PCB組裝的焊接過程中，使用尺寸不正確位置或者位置不正確的焊盤可能會導致不同的問題，以下列出幾點：

1、浮動部件

如果貼片元件位于太大或間距不正確的焊盤上，那么該部件可能會在回流焊期間浮動偏離位置。這可能導致焊料橋接到其他金屬上，并且導致熱冷卻、返工和?PCB 測試的元件間距不足。

2、不完整的焊點

焊盤太小或間隔太近可能沒有足夠的空間形成足夠的焊料圓角。這會使零件的焊接連接不良或根本沒有焊點。

3、焊料橋接

太大的表面貼裝焊盤會使零件浮動，這可能導致焊料橋接。這是焊料越過另一個網絡上的焊盤或金屬特征并產生直接短路的地方。如果正確的阻焊層和焊膏特征沒有設計到 CAD 工具中的焊盤形狀中，也可能發生焊料橋接。

4、立碑

小的兩個固定 SMT 零件，例如電阻和電容，如果它們的焊盤尺寸不同，則可能會出現焊接問題。一個焊盤會比另一個焊盤加熱得更快，熔化的焊料會將零件向上拉離另一個焊盤，像墓碑一樣粘在上面。

5、焊料芯吸

如果構造不正確，通孔焊盤也會遇到困難。如果將太大的鉆孔尺寸用于進入孔的元件引線，則焊料可能會在良好連接之前通過孔芯吸走。另一方面，鉆頭尺寸太小會使插入元件引線變得困難并減慢組裝速度。

6、通孔斷路

通孔焊盤必須有一個實心圓環以確保可焊性，它是孔壁和焊盤外周邊之間的金屬。圓環規格設計得足夠大，允許鉆頭從孔中心偏移符合預期。但是，如果焊盤太小，則環形圈可能會出現一些斷裂，而太多的斷裂會導致焊接不當或電路損壞和不完整。 ? ?如果焊盤尺寸對于所使用的鉆孔來說太小，鉆頭在正常鉆孔操作過程中可能會輕微晃動并脫離焊盤形狀。

7、 與其他金屬短路

焊盤太小會使表面走線過于靠近焊接在其上的部件，從而產生潛在的金屬短路區域。另一方面，太大的焊盤可能會限制它們之間的走線布線，從而使電路板布線更加困難。

三、PCB中焊盤設計的分類

1、表面貼裝焊盤

1）用于安裝表面貼裝元件的焊盤稱為表面貼裝焊盤。

這些焊盤具有以下特點：顯示銅面積的焊盤。這可以是矩形、圓形、方形或長方形等其他形狀。

焊盤形狀和應用

2）阻焊層

3）焊膏

4）焊盤編號（組件存在的焊盤數量）

表面貼裝焊盤的焊盤設計

2、通孔焊盤

用于安裝通孔元件的焊盤稱為通孔焊盤，有兩種類型：

1）電鍍通孔 (PTH)

PTH?是指帶有通孔的焊盤，孔壁會鍍上銅，有時還會鍍上焊料或其他保護性鍍層。孔電鍍是使用電解工藝完成的，鍍層提供了電路板不同層之間的電連接。

2）非鍍通孔（NPTH）

NPTH?是指在孔中沒有電鍍的焊盤。該焊盤主要用于單面板或這些孔用于將 PCB 安裝在外殼中，并通過這些孔安裝螺釘。通常，未電鍍的孔在孔周圍的區域中沒有任何銅（類似于板邊緣間隙），這樣做是為了防止銅層和要放置的部件之間發生短路。 ? ?通孔焊盤的不同部分通常稱為焊盤堆棧，包括：

頂墊

底墊

內墊

鉆頭

環形圈

針號

插件焊盤 ?

3、BGA 焊盤的特殊功能

1）SMD 焊盤與 NSMD 焊盤

正確的焊盤設計對于確保BGA 組件的可制造性至關重要。基本上有兩種類型的?BGA 焊盤——阻焊層定義焊盤 (SMD) 和非阻焊層定義焊盤 (NSMD)。

2）阻焊層定義 (SMD) BGA 焊盤

SMD 焊盤由應用于 BGA 焊盤的阻焊孔定義。這些焊盤具有阻焊孔，使得掩膜開口小于它們覆蓋的焊盤的直徑，這樣做是為了縮小零件焊接到的銅焊盤尺寸。 ? ?下圖顯示了如何指定阻焊層覆蓋下面的銅焊盤的一部分。 ? ?這可以帶來兩個優點——首先，重疊的掩模有助于防止焊盤因機械或熱應力而從板上抬起。第二個優點是掩模中的開口將為 BGA 每一個焊球創建一個通道，以便在零件通過焊接過程時與之對齊。 ? ?SMD BGA 焊盤的銅層通常具有與 BGA 上的焊盤相同的直徑。為了生成 SMD 覆蓋，傳統上使用減少 20%。

MD 和 NSMD 焊盤

3）非阻焊層定義的 BGA 焊盤 (NSMD)

NSMD 焊盤與 SMD 焊盤的不同之處在于阻焊層被定義為不接觸銅焊盤，是創建掩模，以便在焊盤邊緣和阻焊層之間產生間隙。

NSMD焊盤橫截面 ? ?這里的銅焊盤尺寸是由銅焊盤直徑而不是掩模層定義的。 ? ?NSMD 焊盤可以小于焊球的直徑，焊盤尺寸的減小是焊球直徑的 20%。這種方法在相鄰焊盤之間留出更多空間，使走線更容易，并用于高密度和細間距 BGA 芯片。NSMD 焊盤的一個缺點是它們很容易因熱應力和機械應力而分層。然而，當遵循標準制造和處理實踐時，可以防止 NSMD 焊盤分層。

四、怎么得到PCB 焊盤設計尺寸？

下面幾個方法可用于獲得你將使用的 PCB 焊盤和組件封裝的正確尺寸和形狀。

1、行業標準

PCB 設計行業多年來為電路板布局的各個方面制定了標準，包括推薦的焊盤和焊盤圖案尺寸。IPC-7351就是其中之一，還有其他例子。

2、焊盤和焊盤圖形生成器

當今的電子設計自動化 (EDA) 工具包括焊盤和焊盤圖形生成器，也稱為庫向導。此類軟件功能通常與 IPC 標準相結合，并將自動生成組件所需的焊盤形狀和尺寸。

3、組件供應商datasheet

每個 PCB 組件制造商都會發布一份關于他們提供的零件的?datasheet。除了這些數據表中的電氣和物理規格外，它們通常還包括推薦的 PCB 布局焊盤圖案。

4、焊盤和焊盤圖形計算器

工程師和其他用戶可以在線找各種焊盤和焊盤圖形計算器。

5、公司標準

許多公司都有自己的焊盤焊盤圖案標準，他們希望在設計電路板時遵循這些標準。這些封裝通常是為特定 PCB 制造商量身定制的行業標準和供應商規范的組合。

6、PCB 設計 CAD 供應商庫

EDA 工具還提供可下載和使用的預制焊盤庫和焊盤圖案，購買了設計工具使用許可的用戶可以使用這些內容。

7、PCB 制造商

個別印刷電路板合同制造商也可能有他們希望你遵循的首選 PCB 焊盤尺寸和焊盤圖案，他們應該能夠為提供最適合他們自己的制造工藝的墊的尺寸和形狀。

8、第三方庫供應商

還有一些在線 PCB 庫供應商已經構建了焊盤和焊盤圖案并可以提供使用。 ? ?但是，在 PCB 中使用的焊盤的尺寸和形狀并不是唯一應受標準規范的規格，用于精確元件放置的間距也很重要。如果板上的部件放置得太近，你可能會遇到與焊盤尺寸不正確時相同的焊料橋接問題

五、PCB設計的焊盤形狀尺寸設計標準（僅供參考）

1、所有焊盤單邊最小不小于0.25mm，整個焊盤最大直徑不大于器件孔徑的3倍。 ? ?2、應盡量保證兩個焊盤邊緣的間距大于0.4mm。 ? ?3、在布線密集的情況下，建議使用橢圓形和長方形圓形焊盤。單面焊盤的直徑或最小寬度為1.6mm；雙面弱電路焊盤只需要0.5mm的孔徑。如果焊盤太大，很容易造成不必要的接頭焊接。孔徑超過1.2mm或焊盤直徑。超過 3.0mm 的焊盤應設計為菱形或梅花形焊盤。 ? ?4、對于插件元件，為避免焊接時銅箔破損，單面連接焊盤完全覆銅箔；但是，雙面板的最低要求是彌補淚珠。 ? ?5、所有的機器零件都需要沿彎曲方向設計成滴水墊，以保證彎曲腳處的焊點飽滿。 ? ?6、大面積銅焊盤上的焊盤應使用菊花焊盤代替假焊盤。如果 PCB 有大面積的地線和電源線區域（面積超過 500 mm2），則應部分開路或設計為網格填充。

六、PCB焊盤設計制造工藝要求（僅供參考）

1、測試元件應加在貼片元件兩端未與插入元件連接的地方。測試點的直徑應等于或大于1.8mm，以方便在線測試儀的測試。 ? ?2、間距較緊的IC焊盤如果不接手插焊盤，需要加一個測試焊盤。對于貼片IC，測試點不能放在貼片IC的絲印內。測試點直徑等于或大于1.8mm，便于在線測試儀測試。 ? ?3、如果焊盤間距小于0.4mm，必須鋪白油，以減少過峰焊接。 ? ?4、貼片元件的尖端和末端應采用鉛錫設計。鉛錫的寬度建議使用0.5mm的線材，長度一般為2、3mm。 ? ?5、如果單面板有手工焊接的元件，則需要打開錫槽。方向與錫的方向相反。孔的寬度為0.3mm至1.0mm。 ? ?6、導電膠按鍵的間距和尺寸應與導電膠按鍵的實際尺寸一致。與此連接的PCB板應設計為金手指，并指定相應的鍍金厚度。 ? ?以上就是關于?PCB 焊盤設計簡單的介紹，希望能夠對大家有用，歡迎大家多多指教。

編輯：黃飛

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