pcb焊盘设计

1主讲：张黎PCB焊盘设计2阻焊涂覆方式文字标示厚度及线宽的一般要求阻容组件焊盘要求回顾本课主要内容IC类零件焊盘设计3•SMD分立器件包括各种分立半导体器件，有二极管、晶体管、场效应管，也有由2、3只晶体管、二极管组成的简单复合电路。典型SMD分立器件的电极引脚数为2～6个。二极管类器件一般采用2端或3端SMD封装，小功率晶体管类器件一般采用3端或4端SMD封装，4～6端SMD器件内大多封装了2只晶体管或场效应管•表面组装分立器件4典型SMD分立器件的外形5塑料封装二极管一般做成矩形片状，外形尺寸一般为3.8mm×1.5mm×1.1mm。还有一种SOT-23封装的片状二极管，多用于封装复合二极管，也用于高速开关二极管和高压二极管。6三极管•晶体管(三极管)采用带有翼形短引线的塑料封装，可分为SOT-23、SOT-89、SOT-l43、SOT-252几种尺寸结构，产品有小功率管、大功率管、场效应管和高频管几个系列；其中SOT-23是通用的表面组装晶体管，SOT-23有3条翼形引脚。••SOT-l43有4条翼形短引脚，对称分布在长边的两侧，引脚中宽度偏大一点的是集电极，这类封装常见双栅场效应管及高频晶体管。•7SOT-23晶体管内部结构8晶体管焊盘设计9小外形三极管焊盘设计10对于小外形晶体管，应在保持焊盘间中心距等于引线间中心距的基础上，再将每个焊盘四周的尺寸分别向外延伸至少0.35mm。小外形三极管焊盘设计11小外形三极管焊盘设计12集成电路焊盘设计焊盘设计常见IC有哪些？集成电路的封装分为THTIC和SMTIC两类。THTIC有塑料封装和陶瓷封装两类，常见的有DIP、SIP和PGA。SMTIC的封装形式较多，常见的有SOP、SOJ、QFP、PLCC和BGA。13外观封装——IC的常见封装（一）DIP(dualin-linepackage)双列直插式封装如：DIP-8SOP(smalloutlinepackage)小外型封装如：SOP-14SSOP(shrinkSOP)长度缩小型SOP如：SSOP-20TSOP(thinSOP)薄型SOPQFP(quadflatpackage)四边出脚扁平封装14IC的常见封装TQFP(thinQFP)薄型QFPPLCC(plasticleadedchipcarrier)塑料J型有引线片式载体封装QFN(quadflatnon-leadedpackage)四侧无引脚扁平封装CSP(ChipScalePackage)封装，是芯片级封装的意思SOT（SmallOut-LineTransistor）小外形晶体管SOT23SOT23-5SOT23-6SOT223SOT89D2PAKD2PAK515翼形小外形IC(SOP)焊盘设计SOP、QFP连接盘尺寸没有标准的计算公式，所以焊盘图形的设计相对困难。当相邻焊盘间没有导线通过时，允许涂覆阻焊膜。16SOP焊盘间距等于引脚间距。SOP焊盘设计原则17引脚焊盘为什么有椭圆形？根据吉布斯函数判据,在恒温恒压不作非体积功的条件下,系统总的表面吉布斯函数减少的过程是自发的,如液滴自动收缩以减小表面积,气体在固体表面吸附以降低固体的表面张力等.•水滴成球形以使其表面积最小•汞在玻璃表面的形状.小汞滴成几乎完美的球形,而大的汞滴成扁平状,表明表面张力对小汞滴形状的影响更大.这是由于小汞滴的比表面积更大的缘故.引脚焊盘为何有椭圆形？18SOP焊盘设计原则19（QFP）焊盘设计QFP分类20QFP焊盘设计总则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。21QFP焊盘设计总则③相对两排焊盘内侧距离(mm）：G=A/B-K式中，b1=b2=O.3～0.5mm；G表示两排焊盘之间的距离；A/B表示元器件壳体封装尺寸；K表示系数，一般取0.25mm。22QFP焊盘设计23QFP焊盘设计QFP焊盘设计是主要问题：如果焊盘长度太短，组件中心和焊盘中心不重合，导致部分组件的脚后跟在焊盘以外，一旦发生贴片偏移，焊盘上的表面张力的不平衡导致组件一边或几边焊接时翘起。解决办法：加大焊盘尺寸，保证组件引脚都在焊盘上。24J型引脚焊盘设计J型引脚25J型引脚焊盘设计SOJ与PLCC的引脚均为J形，典型引脚中心距为1.27mm。26①单个引脚焊盘设计(O.50～0.80mm)×(1.85～2.15mm)。J型引脚焊盘设计②引脚中心应在焊盘图形内侧1/3至焊盘中心之间。③SOJ相对两排焊盘之间的距离(焊盘图形内廓)A值，一般为5、6.2、7.4、8.8mm。④PLCC相对两排焊盘外廓之间的距离J=C+K(mm)。271）一种只裸露出封装底部的一面，其它部分被封装在组件内。2）另一种焊盘有裸露在封装侧面的部分。QFN焊盘设计QFN封装具有良好的电性能、热性能，且体积小、重量轻，已成为许多新应用的理想选择，28中间热焊盘及过孔的设计QFN封装具有优异的热性能，主要是因为封装底部有大面积暴露焊盘。为了有效地将热从芯片传导到PCB上，PCB底部必须设计与之相对应的热焊盘以及传热过孔。热焊盘提供了可靠的焊接面积，过孔提供了散热途径。29QFP周边焊盘、热焊盘设计QFN的焊盘设计有3个方面:第一：周边引脚的焊盘设计。第二：中间热焊盘及过孔的设计。第三：考虑PCB的阻焊层结构。30周边引脚的焊盘设计31周边引脚的焊盘设计ZDmax（ZEmax）为焊盘引脚最外端尺寸，GDmin(GEmin)焊盘引脚最里端相对尺寸。X、Y是焊盘的宽度和长度CLL顶角点相邻焊盘间的最小距离。CPL外围焊盘内顶角与热焊盘的外边间的最小距离。CLL、CPL为避免焊桥而定义。D2(E2)热焊盘的尺寸。321）大面积热焊盘的设计尺寸≈器件大面积暴露焊盘尺寸,还需考虑避免和周边焊盘桥接等因素。2）导电焊盘与器件四周相对应的焊盘尺寸相似，但向四周外恻稍微延长一些（0.3-0.5mm）。33热焊盘设计通常热焊盘的尺寸至少和组件暴露焊盘相匹配，还需考虑各种其他因素，如避免和周边焊盘的桥接等。中间热焊盘设计34有些芯片在暴露焊盘周边有环状设计.因此PCB热焊盘设计时可以不考虑这些环状焊盘，只根据暴露焊盘设计。中间热焊盘设计35QFN封装底部大面积暴露的热焊盘提供了可靠的焊接面积，PCB底部必须设计与之相对应的热焊盘及热过孔。热过孔提供散热途径，能够有效地将热从芯片传导到PCB上。中间热过孔设计36组件底部的大焊盘，在焊接时会产生气孔，为了将气孔减少到最小，需要在热焊盘上开设热过孔。热过孔还可以迅速传导热量，有利于散热。热过孔的设计37气孔对性能的影响：若小气孔总和大于焊接覆盖率50％，不会导致热或板级性能的降低。如果气孔的最大尺寸大于过孔的间距，焊点内的气孔可能对高速、RF应用以及热性能方面有不利的影响。热过孔的设计38热过孔设计热过孔的数量及孔尺寸设计取决于封装的应用场合和芯片功率大小以及电性能的要求，根据热性能仿真，建议传热过孔的间距在1.0--1.2mm，过孔尺寸在0.3—0.33mm，中间热焊盘及过孔的设计39PCB阻焊层结构建议使用阻焊层。•阻焊层开口应比焊盘开口大120—150微米，即焊盘铜箔到阻焊层的间隙有60—75微米，因为丝网印刷阻焊油墨的制造公差在50—65微米之间。•当引脚间距小于0.5mm时，引脚之间的阻焊可以省略。40过孔的阻焊形式(a)顶部阻焊：产生气孔较少，影响焊膏印刷。(b)底部阻焊：产生较大气孔，当覆盖2个过孔时，影响可靠性和导热性。(c)底部堵塞：同上。(d)贯通孔：允许焊料流进孔内，导致焊盘上焊料减少。中间热焊盘及过孔的设计41热焊盘模板设计由于大面积的焊盘，焊接时气体将会向外溢出，产生一定的气孔；如果焊膏覆盖太大，将加重气孔的程度，还会引起各种缺陷（如溅射、焊球等）。为了将气孔减小到最低量，在热焊盘区域模板设计时，要经过仔细考虑，建议在该区域开多个小的开口，而不是一个大开口。典型值为50％－80％的焊膏覆盖量.42热焊盘模板设计4344散热焊盘防焊及通孔设计规则–使用绿油在散热焊盘上画出“田”字形或更多框,使焊盘露出的面积占散热焊盘总面积的70％(暂定义).–70％以外的面积用于绿油走线,线宽原则上应大于等于0.3mm(通孔直径为0.3mm),通孔钻到走在线,两面塞孔.–散热焊盘上如果有激光孔,也设计在走线中.绿色：OK红色：NG总结QFN封装是一种新型封装，无论是从PCB设计、工艺还是可靠性方面都需要认真考虑。1.焊盘设计应遵循IPC的总原则，热焊盘的设计是关键，它起着热传导的作用，不要将其阻焊掉。2.过孔的设计最好阻焊；45总结3.对热焊盘的模板设计时，一定考虑焊膏的释放量在50％—80％范围内，究竟多少为宜，与过孔的阻焊层有关，同时考虑封装的离板高度。4.焊接时气孔不可能避免，调整好温度曲线，使气孔减小至最小。4647ThankYou!邮箱：[e-mail]