SMT环境下的PCB设计技术详细

文章摘要：目前表面组装元器件还没有统一标准，不同的国家，不同的厂商所生产的元器件外形封装都有差异，所以在设计焊盘尺寸时，应与自己所选用的元器件的封装外形、引脚等相适应，确定焊盘长度和宽度。常用的元件焊盘设计可以参考一些标准，如IPC-SM-782、IPC-7095、IPC-7525、IEC-TC52 WG6、JIS C-5010和电子行业工艺标准汇编。焊盘设计时应遵循以下几点：(1) 对于同一个器件，凡是对称使用的焊盘，设计时应严格保持其全面的对称性，即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致；(2) 对同一种器件，焊盘设计采用封装尺寸最大值和最小值为参数，计算焊盘尺寸，保证设计结果适用范围宽；(3) 焊盘设计时

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目前表面组装元器件还没有统一标准，不同的国家，不同的厂商所生产的元器件外形封装都有差异，所以在设计焊盘尺寸时，应与自己所选用的元器件的封装外形、引脚等相适应，确定焊盘长度和宽度。常用的元件焊盘设计可以参考一些标准，如IPC-SM-782、IPC-7095、IPC-7525、IEC-TC52 WG6、JIS C-5010和电子行业工艺标准汇编。

焊盘设计时应遵循以下几点：

(1) 对于同一个器件，凡是对称使用的焊盘，设计时应严格保持其全面的对称性，即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致；

(2) 对同一种器件，焊盘设计采用封装尺寸最大值和最小值为参数，计算焊盘尺寸，保证设计结果适用范围宽；

(3) 焊盘设计时，焊点可靠性主要取决于长度而不是宽度；

(4) 焊盘设计要适当：太大则焊料铺展面较大，形成的焊点较薄；较小则焊盘铜箔对熔融焊料的表面张力太小，当铜箔的表面张力小于熔融焊料表面张力时，形成的焊点为不浸润焊点；

(5) 焊盘与较大面积的导电区（如地、电源等平面）相连时，应通过一较细导线进行热隔离，一般宽度为0.2～0.4，长度约为0.6mm。

(6) 波峰焊时焊盘设计一般比再流焊时大，因为波峰焊中元件有胶水固定，焊盘稍大，不会危及元件的移位和直立，相反却能减少波烽焊“遮蔽效应”。

4.4矩形元件（L×W）

焊盘宽度C与元件焊端宽度W之间的关系为：C=W×（0.7～1.3）mm。对于0805以下的阻容元器件，C≤W；对于0805以上的阻容元器件，C＝W＋0.1~0.25mm。长度为约0.9mm左右，焊盘间距为A=L－0.7mm。
厚度相差很大，如电阻器仅为电容器的一半左右，在焊盘设计时应加以注意，尤其是小尺寸阻容元件，应考虑端头侧面良好的浸润焊接。另外，元源二端片元件端头焊区上，下并不完全一致，为了可靠焊接，也需要端侧浸润焊接。所以，要求焊盘比元件的焊区大。

4.5圆柱形元件（φD×L）

MELF元件焊盘图形设计公式：焊盘的宽度为C=D×（0.7～1.0）mm=φmax，长度S=Lmax-(Lmin-2I)，约为1mm左右，两焊盘间距为A=Lmax-2S=Lmin-2I，约为L-1mm。（仅考虑元件公差的理想设计，未考虑帖放误差）
具体制作时，考虑到元件贴装误差，尺寸要稍微放大。再流焊时，宽度增加0.05~0.1mm，长度增加0.2~0.3mm；波峰焊时，宽度增加0.1mm，长度增加0.2~0.6mm。另外再流焊工艺时，希望在焊盘设计时开一个缺口，以便元件在再流焊过程中定位。缺口深度尺寸F=(Lmax-A)/2，缺口深度E取0.3mm（对小尺寸元件，如1/8W电阻）和0.4mm（对尺寸较大的元件，如1/4W电阻）。由于一般焊盘铜层厚度（包括镀层和阻焊层）不会超过0.2mm，缺口E不宜取得过大。
图1  MELF元件焊盘图形及缺口设计示图

4.6 SOP（翼型引脚）、QFP封装器件

这类器件焊盘设计没有标准的计算公式，相对困难。焊盘宽度C应等于（或稍大/小）焊端（或引脚）的宽度，一般为C=W+0.1mm。焊盘长度常取2.0±0.5mm，一般为B=T+b1+b2，其中b1=0.45～0.6mm，有利于焊料熔融时能形成良好的弯月形轮廓的焊点，还能有效避免钎料产生桥连缺陷及兼顾元器件的贴装偏差为宜；b2=0.25～1.5mm，主要以保证能形成最佳的弯月形轮廓的焊点为宜，（对于SOIC、QFP等器件还应兼顾其焊盘抗剥离的能力），如图2所示。

图2 翼形引脚焊点形状及其焊盘

对于SOIC、QFP器件，焊盘长度B=T+（0.6～0.8）mm，焊盘中心之间的间距与芯片本身的间距相等，焊盘的空隙等于（或稍小于）引线间的空隙。

脚间距在1.27mm以上的SO、SOJ等IC芯片，焊盘宽度C≤1.2W，脚间距在0.65～1.27之间，焊盘宽度C≥W，一般为C=W+0.1~0.25mm；而对于0.65mm包括0.65mm引脚间距以下的IC芯片，焊盘宽度应等于引脚的宽度。

QFP焊盘宽度应等于引脚的宽度，C=W+0.1mm；为对于细间距的QFP，有时候焊盘宽度要适当减小，如在两焊盘之间有引线穿过时。焊盘长度B=L+（0.6~1.0）mm，焊盘间距A＝F－0.25mm。

同时较长的焊盘，增大了焊膏与焊盘之间的表面张力利于焊膏释放，给印制焊膏工艺带来方便。实际应用中还证明焊盘上引脚前后有过盈区非常有利于过量的焊料储料以较少焊后桥连危险。

4.7 晶体管（SOT）

焊盘宽度C与元件引线宽度W之间的关系为：C≥W；焊盘长度＝元件引脚长度＋b1+b2，其中b1＝b2＝0.3～0.5mm；焊盘间距在保证等于引线中心距的基础上，将每个焊盘四边的尺寸向外延伸至少0.35mm。

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