【導讀】對于同一個元件，凡是對稱使用的焊盤（如片狀電阻、電容、SOIC、QFP等），設計時應嚴格保持其全面的對稱性，即焊盤圖形的形狀與尺寸應完全一致。以保證焊料熔融時，作用于元器件上所有焊點的表面張力（也稱為潤濕力）能保持平衡（即其合力為零），以利于形成理想的焊點。
PCB的元器件焊盤設計是一個重點，最終產(chǎn)品的質量都在于焊點的質量。因此，焊盤設計是否科學合理，至關重要。
以下分類講一下不同類型元器件的焊盤設計要求：
一、片式（Chip）元件焊盤設計應掌握以下關鍵要素
對稱性：兩端焊盤必須對稱，才能保證熔融焊錫表面張力平衡；對于小尺寸的元件0603、0402、0201等，兩端融焊錫表面張力的不平衡，很容易引起元件形成“立碑”的缺陷。
- 焊盤間距：確保元件端頭或引腳與焊盤恰當?shù)拇罱映叽纾?/li>
- 焊盤剩余尺寸：搭接后的剩余尺寸必須保證焊點能夠形成彎月面；
- 焊盤寬度：應與元件端頭或引腳的寬度基本一致。
- A ：焊盤寬度
- B ：焊盤長度
- G ：焊盤間距
- S ：焊盤剩余尺寸
在實際生產(chǎn)中，最常見到0402元件焊盤設計不合理，造成缺陷比較多，在這里，給大家一個0402元件的優(yōu)選焊盤設計方案，這個方案在生產(chǎn)實際中效果比較好，缺陷率極低。
0402優(yōu)選焊盤各項參數(shù)及焊盤圖形：
- A=0.7-0.71
- B=0.38
- G=0.52
- S=0.14
焊盤的兩端可以設計成半園形，焊接后的焊點比較飽滿。
二、SOP及QFP設計原則：
1、 焊盤中心距等于引腳中心距；
2、 單個引腳焊盤設計的一般原則
Y=T+b1+b2=1.5~2mm （b1=0.3～1.0mm b2=0.3～0.7mm）
X=1~1.2W
3、 相對兩排焊盤內側距離按下式計算（單位mm）
G=F-K
式中：G—兩排焊盤之間距離，
F—元器件殼體封裝尺寸，
K—系數(shù)，一般取0.25mm，
SOP 包括QFP的焊盤設計中，需要注意的就是上面第2條中的b1和b2兩個參數(shù)。良好的焊點可以看下面的圖，在這個圖里，前面稱為的焊點的腳趾，后面稱為焊點的腳跟，一個合格的焊點，必須包含這兩部分，缺一不可，而且焊點的強度也是靠這兩個部位來保證的，尤其是腳跟部位。在一些設計不良的案例中，或者是b2太短，或者b1太短，導致的結果就是無法形成合格的焊點。
三、BGA的焊盤設計原則
- PCB上的每個焊盤的中心與BGA底部相對應的焊球中心相吻合；
- PCB焊盤圖形為實心圓，導通孔不能加工在焊盤上；
- 與焊盤連接的導線寬度要一致，一般為0.15mm~0.2mm；
- 阻焊尺寸比焊盤尺寸大0.1mm~0.15mm；
- 焊盤附近的導通孔在金屬化后，必須用阻焊劑進行堵塞，高度不得超過焊盤高度；
- 在BGA器件外廓四角加工絲網(wǎng)圖形，絲網(wǎng)圖形的線寬為0.2mm~0.25mm。
BGA器件的焊盤形狀為圓形，通常PBGA焊盤直徑應比焊球直徑小20%。焊盤旁邊的通孔，在制板時須做好阻焊，以防引起焊料流失造成短路或虛焊。BGA焊盤間距應按公制設計，由于元件手冊會給出公制和英制兩種尺寸標注，實際上元件是按公制生產(chǎn)的，按英制設計焊盤會造成安裝偏差。
上面提到的PBGA是塑封體，有鉛PBGA的焊球的材料為63Sn37Pb，與有鉛焊料的成份是一致的，在焊接過程中與焊料同時融化，形成焊點。無鉛PBGA的焊球是SAC307或SAC305，與常用的無鉛焊料的成份也比較接近，在焊接中也會融化，形成焊點。
但是還有一種BGA，封裝體是陶瓷，稱為CBGA，CBGA的焊球是高溫焊料，其熔點遠遠高于常見的焊料，在焊接中，CBGA的焊球是不融化的，因此，CBGA的焊盤設計與PBGA的焊盤設計是不一樣的。
具體設計參數(shù)可參考下圖：
四、焊盤的熱隔離
SMD器件的引腳與大面積筒箔連接時，要進行熱隔離處理，否則會由于元件兩端熱量不均衡，造成焊接缺陷。
五、再流焊工藝導通孔的設置
- 一般導通孔直徑不小于0.75mm；
- 除SOIC、QFP、PLCC 等器件外，不能在其它元器件下面打導通孔；
- 導通孔不能設計在焊接面上片式元件的兩個焊盤中間的位置；
- 更不允許直接將導通孔作為BGA器件的焊盤來用；
- 導通孔和焊盤之間應有一段涂有阻焊膜的細連線相連，細連線的長度應大于0.5mm；寬度大于0.4mm。
要絕對避免在表面安裝焊盤以內設置導通孔，在距表面安裝焊盤0.635mm以內設置導通孔，應該通過一小段導線連接，并用阻焊劑將焊料流失通道阻斷，否則容易引起“立片”或“焊料不足”等缺陷。
六、插裝元器件焊盤設計
- 孔距為5.08mm或以上的，焊盤直徑不得小于3mm；
- 孔距為2.54mm的，焊盤直徑最小不應小于1.7mm；
- 電路板上連接220V電壓的焊盤間距，最小不應小于3mm；
- 流過電流超過0.5A（含0.5A）的焊盤直徑應大于等于4mm；
- 焊盤以盡可能大一點為好，對于一般焊點，其焊盤直徑最小不得小于2mm。
插裝元器件焊盤孔徑設計
采用波峰焊接工藝時，元件插孔孔徑，一般比其引腳線徑大0.1 mm- 0.3mm為宜，其焊盤的直徑應大于孔徑的3倍。電阻、二極管的安裝孔距應設計為標準系列7.5mm、10mm、12.5mm、15mm，電解電容的安裝 孔距應與元件引腳距一致，三極管的安裝孔距應為2.54mm。
七、采用波峰焊工藝時，貼片元件的焊盤設計
采用波峰焊焊接片式元件時，應注意“陰影效應(缺焊)、‘橋接’(短路)”的發(fā)生，對于CHIP元件，應將元件的軸向方向垂直于PCB的傳送方向，小的元件應在大的元件前面，間距應大于2.5mm；
采用波峰焊工藝時焊盤設計的幾個要點：
1、高密度布線時應采用橢圓焊盤圖形，以減少連焊；
2、為了減小陰影效應提高焊接質量，波峰焊的焊盤圖形設計時對于SOT、鉭電容，延伸元件體外的焊盤長度，在長度方向應比正常設計的焊盤向外擴展0.3mm；
3、對于SOP，為防止橋接，對SOP最外側的兩對焊盤加寬，以吸附多余的焊錫；或設置工藝焊盤（也稱為盜錫焊盤）。工藝焊盤是個空焊盤，作用就是吸收多余的焊錫，它的位置是在沿傳送方向的最后一個焊盤的后面。
八、絲印字符的設計
1、一般情況需要在絲印層標出元器件的絲印圖形，絲印圖形包括絲印符號、元器件位號、極性和IC的第一腳標志，高密度窄間距時可采用簡化符號，特殊情況可省去元器件的位號；
2、有極性的元器件，應按照實際安裝位置標出極性以及安裝方向；
3、對兩邊或四周引出腳的集成電路，要用符號（如：小方塊、小圓圈、小圓點）標出第1號管腳的位置，符號大小要和實物成比例；
4、BGA器件最好用阿拉伯數(shù)字和英文字母以矩陣的方式標出第一腳的位置；
5、對連接器類元件，要標出安裝方向、1號腳的位置；
6、以上所有標記應在元件安裝框外，以免焊接后遮蓋，不便于檢查；
7、絲印字符應清晰，大小一致，方向盡量整齊，便于查找；
8、字符中的線、符號等不得壓住焊盤，以免造成焊接不良。
推薦閱讀：
