【導讀】對于同一個(gè)元件，凡是對稱(chēng)使用的焊盤(pán)（如片狀電阻、電容、SOIC、QFP等），設計時(shí)應嚴格保持其全面的對稱(chēng)性，即焊盤(pán)圖形的形狀與尺寸應完全一致。以保證焊料熔融時(shí)，作用于元器件上所有焊點(diǎn)的表面張力（也稱(chēng)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(diǎn)。
PCB的元器件焊盤(pán)設計是一個(gè)重點(diǎn)，最終產(chǎn)品的質(zhì)量都在于焊點(diǎn)的質(zhì)量。因此，焊盤(pán)設計是否科學(xué)合理，至關(guān)重要。
以下分類(lèi)講一下不同類(lèi)型元器件的焊盤(pán)設計要求：
一、片式（Chip）元件焊盤(pán)設計應掌握以下關(guān)鍵要素
對稱(chēng)性：兩端焊盤(pán)必須對稱(chēng)，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(pán)間距：確保元件端頭或引腳與焊盤(pán)恰當的搭接尺寸；
- 焊盤(pán)剩余尺寸：搭接后的剩余尺寸必須保證焊點(diǎn)能夠形成彎月面；
- 焊盤(pán)寬度：應與元件端頭或引腳的寬度基本一致。
- A ：焊盤(pán)寬度
- B ：焊盤(pán)長(cháng)度
- G ：焊盤(pán)間距
- S ：焊盤(pán)剩余尺寸
在實(shí)際生產(chǎn)中，最常見(jiàn)到0402元件焊盤(pán)設計不合理，造成缺陷比較多，在這里，給大家一個(gè)0402元件的優(yōu)選焊盤(pán)設計方案，這個(gè)方案在生產(chǎn)實(shí)際中效果比較好，缺陷率極低。
0402優(yōu)選焊盤(pán)各項參數及焊盤(pán)圖形：
- A=0.7-0.71
- B=0.38
- G=0.52
- S=0.14
焊盤(pán)的兩端可以設計成半園形，焊接后的焊點(diǎn)比較飽滿(mǎn)。
二、SOP及QFP設計原則：
1、 焊盤(pán)中心距等于引腳中心距；
2、 單個(gè)引腳焊盤(pán)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(pán)內側距離按下式計算（單位mm）
G=F-K
式中：G—兩排焊盤(pán)之間距離，
F—元器件殼體封裝尺寸，
K—系數，一般取0.25mm，
SOP 包括QFP的焊盤(pán)設計中，需要注意的就是上面第2條中的b1和b2兩個(gè)參數。良好的焊點(diǎn)可以看下面的圖，在這個(gè)圖里，前面稱(chēng)為的焊點(diǎn)的腳趾，后面稱(chēng)為焊點(diǎn)的腳跟，一個(gè)合格的焊點(diǎn)，必須包含這兩部分，缺一不可，而且焊點(diǎn)的強度也是靠這兩個(gè)部位來(lái)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(wú)法形成合格的焊點(diǎn)。
三、BGA的焊盤(pán)設計原則
- PCB上的每個(gè)焊盤(pán)的中心與BGA底部相對應的焊球中心相吻合；
- PCB焊盤(pán)圖形為實(shí)心圓，導通孔不能加工在焊盤(pán)上；
- 與焊盤(pán)連接的導線(xiàn)寬度要一致，一般為0.15mm~0.2mm；
- 阻焊尺寸比焊盤(pán)尺寸大0.1mm~0.15mm；
- 焊盤(pán)附近的導通孔在金屬化后，必須用阻焊劑進(jìn)行堵塞，高度不得超過(guò)焊盤(pán)高度；
- 在BGA器件外廓四角加工絲網(wǎng)圖形，絲網(wǎng)圖形的線(xiàn)寬為0.2mm~0.25mm。
BGA器件的焊盤(pán)形狀為圓形，通常PBGA焊盤(pán)直徑應比焊球直徑小20%。焊盤(pán)旁邊的通孔，在制板時(shí)須做好阻焊，以防引起焊料流失造成短路或虛焊。BGA焊盤(pán)間距應按公制設計，由于元件手冊會(huì )給出公制和英制兩種尺寸標注，實(shí)際上元件是按公制生產(chǎn)的，按英制設計焊盤(pán)會(huì )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(guò)程中與焊料同時(shí)融化，形成焊點(diǎn)。無(wú)鉛PBGA的焊球是SAC307或SAC305，與常用的無(wú)鉛焊料的成份也比較接近，在焊接中也會(huì )融化，形成焊點(diǎn)。
但是還有一種BGA，封裝體是陶瓷，稱(chēng)為CBGA，CBGA的焊球是高溫焊料，其熔點(diǎn)遠遠高于常見(jiàn)的焊料，在焊接中，CBGA的焊球是不融化的，因此，CBGA的焊盤(pán)設計與PBGA的焊盤(pán)設計是不一樣的。
具體設計參數可參考下圖：
四、焊盤(pán)的熱隔離
SMD器件的引腳與大面積筒箔連接時(shí)，要進(jìn)行熱隔離處理，否則會(huì )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(gè)焊盤(pán)中間的位置；
- 更不允許直接將導通孔作為BGA器件的焊盤(pán)來(lái)用；
- 導通孔和焊盤(pán)之間應有一段涂有阻焊膜的細連線(xiàn)相連，細連線(xiàn)的長(cháng)度應大于0.5mm；寬度大于0.4mm。
要絕對避免在表面安裝焊盤(pán)以?xún)仍O置導通孔，在距表面安裝焊盤(pán)0.635mm以?xún)仍O置導通孔，應該通過(guò)一小段導線(xiàn)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(pán)設計
- 孔距為5.08mm或以上的，焊盤(pán)直徑不得小于3mm；
- 孔距為2.54mm的，焊盤(pán)直徑最小不應小于1.7mm；
- 電路板上連接220V電壓的焊盤(pán)間距，最小不應小于3mm；
- 流過(guò)電流超過(guò)0.5A（含0.5A）的焊盤(pán)直徑應大于等于4mm；
- 焊盤(pán)以盡可能大一點(diǎn)為好，對于一般焊點(diǎn)，其焊盤(pán)直徑最小不得小于2mm。
插裝元器件焊盤(pán)孔徑設計
采用波峰焊接工藝時(shí)，元件插孔孔徑，一般比其引腳線(xiàn)徑大0.1 mm- 0.3mm為宜，其焊盤(pán)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(shí)，貼片元件的焊盤(pán)設計
采用波峰焊焊接片式元件時(shí)，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(shí)焊盤(pán)設計的幾個(gè)要點(diǎn)：
1、高密度布線(xiàn)時(shí)應采用橢圓焊盤(pán)圖形，以減少連焊；
2、為了減小陰影效應提高焊接質(zhì)量，波峰焊的焊盤(pán)圖形設計時(shí)對于SOT、鉭電容，延伸元件體外的焊盤(pán)長(cháng)度，在長(cháng)度方向應比正常設計的焊盤(pán)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(pán)加寬，以吸附多余的焊錫；或設置工藝焊盤(pán)（也稱(chēng)為盜錫焊盤(pán)）。工藝焊盤(pán)是個(gè)空焊盤(pán)，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(gè)焊盤(pán)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(shí)可采用簡(jiǎn)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(shí)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(diǎn)）標出第1號管腳的位置，符號大小要和實(shí)物成比例；
4、BGA器件最好用阿拉伯數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(lèi)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(xiàn)、符號等不得壓住焊盤(pán)，以免造成焊接不良。
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