pcb焊盤設計課件

1、1,主講：張 黎,PCB焊盤設計,2,阻焊涂覆方式文字標示厚度及線寬的一般要求阻容組件焊盤要求,回 顧,本課主要內容,IC類零件焊盤設計,3,SMD分立器件包括各種分立半導體器件，有二極管、晶體管、場效應管，也有由2、3只晶體管、二極管組成的簡單復合電路。 典型SMD分立器件的電極引腳數(shù)為2～6個。 二極管類器件一般采用2端或3端SMD封裝，小功率晶體管類器件一般采用3端或4端SMD封裝，

2、4～6端SMD器件內大多封裝了2只晶體管或場效應管,表面組裝分立器件,4,典型SMD分立器件的外形,5,塑料封裝二極管一般做成矩形片狀，外形尺寸一般為3.8mm×1.5mm×1.1mm。 還有一種SOT-23封裝的片狀二極管，多用于封裝復合二極管，也用于高速開關二極管和高壓二極管。,6,三極管,晶體管(三極管)采用帶有翼形短引線的塑料封裝，可分為SOT-23、SOT-89、SOT-l43、

3、SOT-252幾種尺寸結構，產品有小功率管、大功率管、場效應管和高頻管幾個系列；其中SOT-23是通用的表面組裝晶體管，SOT-23有3條翼形引腳。 SOT-l43有4條翼形短引腳，對稱分布在長邊的兩側，引腳中寬度偏大一點的是集電極，這類封裝常見雙柵場效應管及高頻晶體管。,7,SOT-23晶體管內部結構,8,晶體管焊盤設計,9,小外形三極管焊盤設計,10,對于小外形晶體管，應在保持焊盤間中心距等于引線間中心

4、距的基礎上，再將每個焊盤四周的尺寸分別向外延伸至少0.35mm。,小外形三極管焊盤設計,11,小外形三極管焊盤設計,12,集成電路焊盤設計焊盤設計,,常見IC有哪些？,集成電路的封裝分為THT IC和SMT IC兩類。,THT IC有塑料封裝和陶瓷封裝兩類，常見的有DIP、SIP和PGA。SMT IC的封裝形式較多，常見的有SOP、SOJ、QFP、PLCC和BGA。,13,外觀封裝——IC的常見封裝 （一）,DIP (dual in

5、-line package)雙列直插式封裝 如：DIP-8SOP (small outline package)小外型封裝 如：SOP-14SSOP (shrink SOP)長度縮小型SOP如：SSOP-20TSOP (thin SOP)薄型SOPQFP (quad flat package)四邊出腳扁平封裝,14,IC的常見封裝,TQFP (thin QFP)薄型QFPPLCC (plastic l

6、eaded chip carrier)塑料J型有引線片式載體封裝QFN (quad flat non-leaded package)四側無引腳扁平封裝 CSP (Chip Scale Package)封裝，是芯片級封裝的意思SOT（Small Out-Line Transistor）小外形晶體管 SOT23 SOT23-5 SOT23-6 SOT223 SOT89 D2PAK D2PAK5,15

7、,翼形小外形IC(SOP)焊盤設計,,SOP、QFP連接盤尺寸沒有標準的計算公式，所以焊盤圖形的設計相對困難。當相鄰焊盤間沒有導線通過時，允許涂覆阻焊膜。,16,,SOP焊盤間距等于引腳間距。,SOP焊盤設計原則,17,引腳焊盤為什么有橢圓形？,根據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù),在恒溫恒壓不作非體積功的條件下,系統(tǒng)總的表面吉布斯函數(shù)減少的過程是自發(fā)的,如液滴自動收縮以減小表面積,氣體在固體表面吸附以降低固體的表面張力等.,水滴成球形以使其表面積最小,

8、汞在玻璃表面的形狀.小汞滴成幾乎完美的球形,而大的汞滴成扁平狀,表明表面張力對小汞滴形狀的影響更大.這是由于小汞滴的比表面積更大的緣故.,引腳焊盤為何有橢圓形？,18,,SOP焊盤設計原則,19,（QFP）焊盤設計,QFP分類,20,QFP焊盤設計總則,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。,21,QFP焊盤設計總則,③相對兩排焊盤內側距離(mm）：G=A/B-K式中，b1

9、= b2=O.3～0.5mm；G表示兩排焊盤之間的距離；A/B表示元器件殼體封裝尺寸；K表示系數(shù)，一般取0.25mm。,22,QFP焊盤設計,23,QFP焊盤設計,QFP焊盤設計是主要問題：如果焊盤長度太短，組件中心和焊盤中心不重合，導致部分組件的腳后跟在焊盤以外，一旦發(fā)生貼片偏移，焊盤上的表面張力的不平衡導致組件一邊或幾邊焊接時翹起。,解決辦法：加大焊盤尺寸，保證組件引腳都在焊盤上。,24,J型引腳焊盤設計,,J型引腳,25,J型引腳

10、焊盤設計,,SOJ與PLCC的引腳均為J形，典型引腳中心距為1.27mm。,26,①單個引腳焊盤設計(O.50～0.80mm)×(1.85～2.15mm)。,J型引腳焊盤設計,,②引腳中心應在焊盤圖形內側1/3至焊盤中心之間。,③SOJ相對兩排焊盤之間的距離(焊盤圖形內廓)A值，一般為5、6.2、7.4、8.8mm。,④PLCC相對兩排焊盤外廓之間的距離J=C+K(mm)。,27,1）一種只裸露出封裝底部的一面，其它部分被封裝

11、在組件內。,2）另一種焊盤有裸露在封裝側面的部分 。,QFN焊盤設計,QFN封裝具有良好的電性能、熱性能，且體積小、重量輕，已成為許多新應用的理想選擇，,28,中間熱焊盤及過孔的設計,QFN封裝具有優(yōu)異的熱性能，主要是因為封裝底部有大面積暴露焊盤。為了有效地將熱從芯片傳導到PCB上，PCB底部必須設計與之相對應的熱焊盤以及傳熱過孔。熱焊盤提供了可靠的焊接面積，過孔提供了散熱途徑。,29,QFP周邊焊盤、熱焊盤設計,QFN的焊盤設計有

12、3個方面: 第一：周邊引腳的焊盤設計。 第二：中間熱焊盤及過孔的設計。 第三：考慮PCB的阻焊層結構。,30,周邊引腳的焊盤設計,31,周邊引腳的焊盤設計,ZDmax（ZEmax）為焊盤引腳最外端尺寸，GDmin (GEmin)焊盤引腳最里端相對尺寸。X、Y是焊盤的寬度和長度CLL頂角點相鄰焊盤間的最小距離。CPL外圍焊盤內頂角與熱焊盤的外邊間的最小距離。CLL、CPL為避免焊橋而定義。D2(E2)熱

13、焊盤的尺寸。,32,1）大面積熱焊盤的設計尺寸≈器件大面積暴露焊盤尺寸,還需考慮避免和周邊焊盤橋接等因素。2）導電焊盤與器件四周相對應的焊盤尺寸相似，但向四周外惻稍微延長一些（0.3-0.5mm）。,,33,熱焊盤設計通常熱焊盤的尺寸至少和組件暴露焊盤相匹配，還需考慮各種其他因素，如避免和周邊焊盤的橋接等。,中間熱焊盤設計,34,有些芯片在暴露焊盤周邊有環(huán)狀設計.因此PCB熱焊盤設計時可以不考慮這些環(huán)狀焊盤，只根據(jù)暴露焊盤設

14、計。,中間熱焊盤設計,35,QFN封裝底部大面積暴露的熱焊盤提供了可靠的焊接面積，PCB底部必須設計與之相對應的熱焊盤及熱過孔。熱過孔提供散熱途徑，能夠有效地將熱從芯片傳導到PCB上。,中間熱過孔設計,36,組件底部的大焊盤，在焊接時會產生氣孔，為了將氣孔減少到最小，需要在熱焊盤上開設熱過孔。熱過孔還可以迅速傳導熱量，有利于散熱。,熱過孔的設計,37,氣孔對性能的影響：若小氣孔總和大于焊接覆蓋率50％，不會導致熱或板級性能的降低。

15、如果氣孔的最大尺寸大于過孔的間距，焊點內的氣孔可能對高速、RF應用以及熱性能方面有不利的影響。,熱過孔的設計,38,熱過孔設計 熱過孔的數(shù)量及孔尺寸設計取決于封裝的應用場合和芯片功率大小以及電性能的要求，根據(jù)熱性能仿真，建議傳熱過孔的間距在1.0--1.2mm，過孔尺寸在0.3—0.33mm，,中間熱焊盤及過孔的設計,39,PCB阻焊層結構,建議使用阻焊層。阻焊層開口應比焊盤開口大120—150微米，即焊盤銅箔到阻焊層

16、的間隙有60—75微米，因為絲網(wǎng)印刷阻焊油墨的制造公差在50—65微米之間。當引腳間距小于0.5mm時，引腳之間的阻焊可以省略。,40,過孔的阻焊形式(a)頂部阻焊 ：產生氣孔較少，影響焊膏印刷。(b)底部阻焊：產生較大氣孔，當覆蓋2個過孔時，影響可靠性和導熱性。(c)底部堵塞 ：同上。(d)貫通孔：允許焊料流進孔內，導致焊盤上焊料減少。,中間熱焊盤及過孔的設計,41,熱焊盤模板設計,由于大面積的焊盤，焊接時氣體將會向外溢出，

17、產生一定的氣孔；如果焊膏覆蓋太大，將加重氣孔的程度，還會引起各種缺陷（如濺射、焊球等）。為了將氣孔減小到最低量，在熱焊盤區(qū)域模板設計時，要經過仔細考慮，建議在該區(qū)域開多個小的開口，而不是一個大開口。典型值為50％－80％的焊膏覆蓋量.,42,熱焊盤模板設計,43,44,散熱焊盤防焊及通孔設計規(guī)則,使用綠油在散熱焊盤上畫出“田”字形或更多框,使焊盤露出的面積占散熱焊盤總面積的70％(暫定義).70％以外的面積用于綠油走線,線寬原

18、則上應大于等于0.3mm(通孔直徑為0.3mm),通孔鉆到走在線,兩面塞孔.散熱焊盤上如果有激光孔,也設計在走線中.,,,綠色：OK紅色：NG,總結,QFN封裝是一種新型封裝，無論是從PCB設計、工藝還是可靠性方面都需要認真考慮。1.焊盤設計應遵循IPC的總原則，熱焊盤的設計是關鍵，它起著熱傳導的作用，不要將其阻焊掉。2.過孔的設計最好阻焊；,45,總結,3.對熱焊盤的模板設計時，一定考慮焊膏的釋放量在50％—80％范圍內，