pcb焊盘设计

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典型SMD分立器件的外形
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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。
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三极管
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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、SOT252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。
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。
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QFP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。
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周边引脚的焊盘设计
• • 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。
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SOT-23晶体管内部结构
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晶体管焊盘设计
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小外形三极管焊盘设计
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小外形三极管焊盘设计
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。
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1）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）。
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中间热焊盘设计
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。
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热焊盘模板设计
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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.
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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。
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SOP焊盘设计原则
SOP焊盘间距等于引脚间距。
引脚焊盘为什么有椭圆形？
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引脚焊盘为何有椭圆形？
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.
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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，
1）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 。
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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。
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中间热焊盘设计
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。
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中间热过孔设计
QFN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。
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中间热焊盘及过孔的设计
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，
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PCB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。
DIP (dual in-line package)双列直插式封装 SOP (small outline package)小外型封装 如：DIP-8
如：SOP-14
SSOP (shrink SOP)长度缩小型SOP如：SSOP-20
TSOP (thin SOP)薄型SOP
QFP (quad flat package)四边出脚扁平封装
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IC的常见封装
TQFP (thin QFP)薄型QFP PLCC (plastic leaded chip carrier)塑料J型有引线片式载体封装 QFN (quad flat non-leaded package)四侧无引脚扁平封装 CSP (Chip Scale Package)封装，是芯片级封装的意思 SOT（Small Out-Line Transistor）小外形晶体管 SOT23 SOT23-5 SOT23-6 SOT223 SOT89 D2PAK D2PAK5
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小外形三极管焊盘设计
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集成电路焊盘设计焊盘设计
集成电路的封装分为THT IC和SMT IC两类。 常见IC有哪些？
THT IC有塑料封装和陶瓷封装两类，
常见的有DIP、SIP和PGA。
SMT IC的封装形式较多，常见的有SOP、SOJ、 QFP、PLCC和BGA。
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外观封装——IC的常见封装 （一）
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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。
绿色：OK 红色：NG
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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；
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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。
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中间热焊盘及过孔的设计
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。
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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.
• 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.
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SOP焊盘设计原则
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（QFP）焊盘设计
QFP分类
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QFP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。
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QFP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。
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QFP焊盘设计
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QFP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。
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热过孔的设计
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。
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热过孔的设计
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。
PCB焊盘设计
主讲：张 黎
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回 顾
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
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本课主要内容
IC类零件焊盘设计
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表面组装分立器件
• 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
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J型引脚焊盘设计
J型引脚
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J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。
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J型引脚焊盘设计
①单个引脚焊盘设计(O.50～0.80mm)×(1.85～ 2.15mm)。 ②引脚中心应在焊盘图形内侧1/3至焊盘中心之 间。 ④PLCC相对两排焊盘外廓之间的距离J=C+K(mm)。 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。