pcb焊盘设计解读课件.ppt

1、1 主讲：张主讲：张 黎黎PCBPCB焊盘设计焊盘设计2 阻焊涂覆方式阻焊涂覆方式文字标示厚度及线宽的一般要求文字标示厚度及线宽的一般要求阻容组件焊盘要求阻容组件焊盘要求 回回 顾顾本课主要内容本课主要内容ICIC类零件焊盘设计类零件焊盘设计3 SMDSMD分立器件包括各种分立半导体器件，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，也有由有二极管、晶体管、场效应管，也有由2 2、3 3只晶只晶体管、二极管组成的简单复合电路。体管、二极管组成的简单复合电路。 典型典型SMDSMD分立器件的电极引脚数为分立器件的电极引脚数为2 26 6个。个。 二极管类器件一般采用二极管类器件一般

2、采用2 2端或端或3 3端端SMDSMD封装，封装，小功率晶体管类器件一般采用小功率晶体管类器件一般采用3 3端或端或4 4端端SMDSMD封装，封装，4 46 6端端SMDSMD器件内大多封装了器件内大多封装了2 2只晶体管或场效应管只晶体管或场效应管 表面组装分立器件表面组装分立器件4典型典型SMDSMD分立器件的外形分立器件的外形5 塑料封装二极塑料封装二极管管一般做成矩形片一般做成矩形片状，外形尺寸一般状，外形尺寸一般为为3.83.8mmmm1.5mm1.5mm1.1.1mm1mm。 还有一种还有一种SOT-23SOT-23封装的片状封装的片状二极管，多用于封二极管，多用于封装复合二极

3、管，也装复合二极管，也用于高速开关二极用于高速开关二极管和高压二极管。管和高压二极管。6三极管三极管 晶体管晶体管( (三极管三极管) )采用带有翼形短引线的塑采用带有翼形短引线的塑料封装，可分为料封装，可分为SOT-23SOT-23、SOT-89SOT-89、SOT-l43SOT-l43、SOT-252SOT-252几种尺寸结构，产品有小功率管、大功率几种尺寸结构，产品有小功率管、大功率管、场效应管和高频管几个系列；其中管、场效应管和高频管几个系列；其中SOT-23SOT-23是是通用的表面组装晶体管，通用的表面组装晶体管，SOT-23SOT-23有有3 3条翼形引脚条翼形引脚。 SOT-l

4、43SOT-l43有有4 4条翼形短引脚，对称分布在长条翼形短引脚，对称分布在长边的两侧边的两侧，引脚中宽度偏大一点的是集电极，这，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。类封装常见双栅场效应管及高频晶体管。7内部结构内部结构8晶体管焊盘设计晶体管焊盘设计9小外形三极管焊盘设计小外形三极管焊盘设计10 对于小外形晶体管，应在保持焊盘间中对于小外形晶体管，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盘四周的尺寸分别向外延伸至少0.35mm0.35mm。小外形三极管焊盘设计小外形三极管焊盘设

5、计11小外形三极管焊盘设计小外形三极管焊盘设计12 集成电路焊盘设计焊盘设计集成电路焊盘设计焊盘设计常见常见ICIC有哪些？有哪些？集成电路的封装分为集成电路的封装分为THT ICTHT IC和和SMT ICSMT IC两类。两类。THT ICTHT IC有塑料封装和陶瓷封装两类，有塑料封装和陶瓷封装两类，常见的有常见的有DIPDIP、SIPSIP和和PGAPGA。SMT ICSMT IC的封装形式较多，常见的有的封装形式较多，常见的有SOPSOP、SOJSOJ、QFPQFP、PLCCPLCC和和BGABGA。 13外观封装外观封装ICIC的常见封装的常见封装 （一）（一）DIP (dual

6、in-line package)DIP (dual in-line package)双列直插式封装双列直插式封装 如：如：DIP-8DIP-8SOP (small outline package)SOP (small outline package)小外型封装小外型封装 如：如：SOP-14SOP-14SSOP (shrink SOP)SSOP (shrink SOP)长度缩小型长度缩小型SOPSOP如：如：SSOP-20SSOP-20TSOP (thin SOP)TSOP (thin SOP)薄型薄型SOPSOPQFP (quad flat package)QFP (quad flat pa

7、ckage)四边出脚扁平封装四边出脚扁平封装 14ICIC的常见封装的常见封装TQFP (thin QFP)薄型薄型QFPPLCC (plastic leaded chip carrier)塑料塑料J型有引线片式载体封装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四侧无引脚扁平封装 CSP (Chip Scale Package)封装，是芯片级封装的意思封装，是芯片级封装的意思SOT（Small Out-Line Transistor）小外形晶体管）小外形晶体管 SOT23 SOT23-5 SOT23-6 SOT223 SOT89

8、D2PAK D2PAK515翼形小外形翼形小外形IC(SOP)IC(SOP)焊盘设计焊盘设计 SOP SOP、QFPQFP连接盘尺寸没有标准的计算公连接盘尺寸没有标准的计算公式，所以式，所以焊盘图形的设计相对困难焊盘图形的设计相对困难。当相邻。当相邻焊盘间没有导线通过时，允许涂覆阻焊膜。焊盘间没有导线通过时，允许涂覆阻焊膜。 16SOPSOP焊盘间距等于引脚间距。焊盘间距等于引脚间距。SOPSOP焊盘设计原则焊盘设计原则17引脚焊盘为什么有椭圆形？引脚焊盘为什么有椭圆形？根据根据吉布斯函数吉布斯函数判据判据, ,在恒温恒压不作非体积功的条件下在恒温恒压不作非体积功的条件下, ,系系统总的表面吉

9、布斯函数减少的过程是自发的统总的表面吉布斯函数减少的过程是自发的, ,如液滴自动收缩以如液滴自动收缩以减小表面积减小表面积, ,气体在固体表面吸附以降低固体的表面张力等气体在固体表面吸附以降低固体的表面张力等. . 水滴成球形以使其表面积最小水滴成球形以使其表面积最小 汞在玻璃表面的形状汞在玻璃表面的形状.小汞滴成几乎完美小汞滴成几乎完美的球形的球形,而大的汞滴成扁平状而大的汞滴成扁平状,表明表面张表明表面张力对小汞滴形状的影响更大力对小汞滴形状的影响更大.这是由于小这是由于小汞滴的比表面积更大的缘故汞滴的比表面积更大的缘故.引脚焊盘为何有椭圆形？引脚焊盘为何有椭圆形？18SOPSOP焊盘设计

10、原则焊盘设计原则19（QFPQFP）焊盘设计）焊盘设计QFPQFP分类分类20QFPQFP焊盘设计总则焊盘设计总则焊盘中心距等于引脚中心距焊盘中心距等于引脚中心距。单个引脚焊盘设计的一般原则：单个引脚焊盘设计的一般原则：Y Y= =T T+b1+ +b1+ b2=1.5b2=1.52mm2mm。21QFPQFP焊盘设计总则焊盘设计总则相对两排焊盘内侧距离相对两排焊盘内侧距离(mm(mm）：）：G=A/B-KG=A/B-K式中，式中，b1= b2=O.3b1= b2=O.30.5mm0.5mm；G G表示两排焊盘之表示两排焊盘之间的距离；间的距离；A/BA/B表示元器件壳体封装尺寸；表示元器件壳

11、体封装尺寸；K K表表示系数，一般取示系数，一般取0.25mm0.25mm。 22QFPQFP焊盘设计焊盘设计23QFPQFP焊盘设计焊盘设计QFPQFP焊盘设计是主要问题焊盘设计是主要问题：如果焊盘长度太短，组件中如果焊盘长度太短，组件中心和焊盘中心不重合，导致心和焊盘中心不重合，导致部分组件的脚后跟在焊盘以部分组件的脚后跟在焊盘以外，一旦发生贴片偏移，焊外，一旦发生贴片偏移，焊盘上的表面张力的不平衡导盘上的表面张力的不平衡导致组件一边或几边焊接时翘致组件一边或几边焊接时翘起。起。解决办法：解决办法：加大焊盘尺寸，加大焊盘尺寸，保证组件引脚都在焊盘上保证组件引脚都在焊盘上。24J J型引脚焊

12、盘设计型引脚焊盘设计 J J型引脚型引脚25J J型引脚焊盘设计型引脚焊盘设计 SOJSOJ与与PLCCPLCC的引脚均为的引脚均为J J形，典型引脚形，典型引脚中心距为中心距为1.27mm1.27mm。 26单个引脚焊盘设计单个引脚焊盘设计(O.50(O.500.80mm)0.80mm)(1.85(1.852.15mm)2.15mm)。J J型引脚焊盘设计型引脚焊盘设计 引脚中心应在焊盘图形内侧引脚中心应在焊盘图形内侧1/31/3至焊盘中心之至焊盘中心之间。间。SOJSOJ相对两排焊盘之间的距离相对两排焊盘之间的距离( (焊盘图形内焊盘图形内廓廓)A)A值，一般为值，一般为5 5、6.26.

13、2、7.47.4、8.8mm8.8mm。PLCCPLCC相对两排焊盘外廓之间的距离相对两排焊盘外廓之间的距离J=C+K(mm)J=C+K(mm)。271 1）一种只裸露出封装底）一种只裸露出封装底部的一面，其它部分被封部的一面，其它部分被封装在组件内。装在组件内。2 2）另一种焊盘有裸露）另一种焊盘有裸露在封装侧面的部分在封装侧面的部分 。QFNQFN焊盘设计焊盘设计 QFN QFN封装具有良好的电性能、热封装具有良好的电性能、热性能，且体积小、重量轻，已成为许性能，且体积小、重量轻，已成为许多新应用的理想选择，多新应用的理想选择，28中间热焊盘及过孔的设计中间热焊盘及过孔的设计l QFN Q

14、FN封装具有优异的热性能，主要是因为封装具有优异的热性能，主要是因为封封装底部有大面积暴露焊盘装底部有大面积暴露焊盘。l 为了有效地将热从芯片传导到为了有效地将热从芯片传导到PCBPCB上，上，PCBPCB底部底部必须设计与之相对应的热焊盘以及传热过孔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，过孔提供了散热焊盘提供了可靠的焊接面积，过孔提供了散热途径。热途径。29QFPQFP周边焊盘、热焊盘设计周边焊盘、热焊盘设计 QFNQFN的焊盘设计有的焊盘设计有3 3个方面个方面: : 第一：周边引脚的焊盘设计。第一：周边引脚的焊盘设计。 第二：中间热焊盘及过孔的设计。第二：中

15、间热焊盘及过孔的设计。 第三：考虑第三：考虑PCBPCB的阻焊层结构。的阻焊层结构。 30周边引脚的焊盘设计周边引脚的焊盘设计31周边引脚的焊盘设计周边引脚的焊盘设计lZDmaxZDmax（ZEmaxZEmax）为焊盘引脚最外端尺寸，）为焊盘引脚最外端尺寸，lGDminGDmin ( (GEminGEmin) )焊盘引脚最里端相对尺寸。焊盘引脚最里端相对尺寸。lX X、Y Y是焊盘的宽度和长度是焊盘的宽度和长度lCLLCLL顶角点相邻焊盘间的最小距离。顶角点相邻焊盘间的最小距离。lCPLCPL外围焊盘内顶角与热焊盘的外边间的最小距外围焊盘内顶角与热焊盘的外边间的最小距离。离。lCLLCLL、C

16、PLCPL为避免焊桥而定义。为避免焊桥而定义。lD2(E2)D2(E2)热焊盘的尺寸。热焊盘的尺寸。 321 1）大面积热焊盘的设计尺寸）大面积热焊盘的设计尺寸器件大面积暴露器件大面积暴露焊盘尺寸焊盘尺寸, ,还需考虑避免和周边焊盘桥接等因素。还需考虑避免和周边焊盘桥接等因素。2 2）导电焊盘与器件四周相对应的焊盘尺寸相似）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（，但向四周外恻稍微延长一些（0.3-0.5mm0.3-0.5mm）。）。 33l热焊盘设计热焊盘设计p通常热焊盘的尺寸至通常热焊盘的尺寸至少和组件暴露焊盘相少和组件暴露焊盘相匹配，匹配，p还需考虑各种其他因还

17、需考虑各种其他因素，如避免和周边焊素，如避免和周边焊盘的桥接等。盘的桥接等。 中间热焊盘设计中间热焊盘设计34有些芯片在暴露焊盘有些芯片在暴露焊盘周边有环状设计周边有环状设计. .因此因此PCBPCB热焊盘设计时热焊盘设计时可以不考虑这些环状可以不考虑这些环状焊盘，只根据暴露焊焊盘，只根据暴露焊盘设计。盘设计。中间热焊盘设计中间热焊盘设计35 QFN QFN封装底部大面积暴露的热焊盘提供了可封装底部大面积暴露的热焊盘提供了可靠的焊接面积，靠的焊接面积，PCBPCB底部必须设计与之相对应的底部必须设计与之相对应的热焊盘及热过孔。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热过孔提供

18、散热途径，能够有效地将热从芯片传导到导到PCBPCB上。上。 中间中间热过孔热过孔设计设计36 组件底部的大焊盘，在焊接时会产组件底部的大焊盘，在焊接时会产生气孔，为了生气孔，为了将气孔减少到最小将气孔减少到最小，需要在，需要在热焊盘上开设热过孔。热过孔还可以迅速热焊盘上开设热过孔。热过孔还可以迅速传导热量，传导热量，有利于散热有利于散热。热过孔的设计热过孔的设计37气孔对性能的影响气孔对性能的影响：u若小气孔总和大于焊接覆盖若小气孔总和大于焊接覆盖率率5050，不会导致热或板级，不会导致热或板级性能的降低。性能的降低。u如果气孔的最大尺寸大于过如果气孔的最大尺寸大于过孔的间距，焊点内的气孔可

19、孔的间距，焊点内的气孔可能对高速、能对高速、RFRF应用以及热性应用以及热性能方面有不利的影响。能方面有不利的影响。热过孔的设计热过孔的设计38热过孔设计热过孔设计 热过孔的数量及孔尺热过孔的数量及孔尺寸设计取决于封装的应用寸设计取决于封装的应用场合和芯片功率大小以及场合和芯片功率大小以及电性能的要求，根据热性电性能的要求，根据热性能仿真，建议传热过孔的能仿真，建议传热过孔的间距在间距在1.0-1.2mm1.0-1.2mm，过孔，过孔尺寸在尺寸在0.30.30.33mm0.33mm，中间热焊盘及过孔的设计中间热焊盘及过孔的设计39PCBPCB阻焊层结构阻焊层结构 建议使用阻焊层。建议使用阻焊层

20、。 阻焊层开口应比焊盘开口大阻焊层开口应比焊盘开口大120120150150微米，即焊盘铜箔到微米，即焊盘铜箔到阻焊层的间隙有阻焊层的间隙有60607575微米，微米，因为丝网印刷阻焊油墨的制造因为丝网印刷阻焊油墨的制造公差在公差在50506565微米之间。微米之间。 当引脚间距小于当引脚间距小于0.5mm0.5mm时，引时，引脚之间的阻焊可以省略。脚之间的阻焊可以省略。40过孔的阻焊形式过孔的阻焊形式(a)(a)顶部阻焊顶部阻焊 ：产生气孔较少：产生气孔较少，影响焊膏印刷。，影响焊膏印刷。(b)(b)底部阻焊：产生较大气孔底部阻焊：产生较大气孔，当覆盖，当覆盖2 2个过孔时，影响个过孔时，影

21、响可靠性和导热性。可靠性和导热性。(c)(c)底部堵塞底部堵塞 ：同上。：同上。(d)(d)贯通孔：允许焊料流进孔贯通孔：允许焊料流进孔内，导致焊盘上焊料减少。内，导致焊盘上焊料减少。中间热焊盘及过孔的设计中间热焊盘及过孔的设计41热焊盘模板设计热焊盘模板设计l由于大面积的焊盘，焊接时气体将会向外溢由于大面积的焊盘，焊接时气体将会向外溢出，产生一定的气孔；出，产生一定的气孔；l如果焊膏覆盖太大，将加重气孔的程度，还如果焊膏覆盖太大，将加重气孔的程度，还会引起各种缺陷（如溅射、焊球等）。会引起各种缺陷（如溅射、焊球等）。l为了将气孔减小到最低量，在热焊盘区域模为了将气孔减小到最低量，在热焊盘区域

22、模板设计时，要经过仔细考虑，建议在该区域板设计时，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。开多个小的开口，而不是一个大开口。l典型值为典型值为50508080的焊膏覆盖量的焊膏覆盖量. . 42热焊盘模板设计热焊盘模板设计4344散热焊盘防焊及通孔设计规则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使用绿油在散热焊盘上画出“田田”字形或更多字形或更多框框, ,使焊盘露出的面积占散热焊盘总面积的使焊盘露出的面积占散热焊盘总面积的7070( (暂定义暂定义).).7070以外的面积用于绿油走线以外的面积用于绿油走线, ,线宽原则上应线宽原则上应大于等于大于等于0.3mm

23、(0.3mm(通孔直径为通孔直径为0.3mm),0.3mm),通孔钻到通孔钻到走在线走在线, ,两面塞孔两面塞孔. .散热焊盘上如果有激光孔散热焊盘上如果有激光孔, ,也设计在走线中也设计在走线中. .绿色：绿色：OK红色：红色：NG总结总结QFNQFN封装是一种新型封装，无论是从封装是一种新型封装，无论是从PCBPCB设计、设计、工艺还是可靠性方面都需要认真考虑。工艺还是可靠性方面都需要认真考虑。1.1.焊盘设计应遵循焊盘设计应遵循IPCIPC的总原则，热焊盘的设的总原则，热焊盘的设计是关键，它起着热传导的作用，不要将其计是关键，它起着热传导的作用，不要将其阻焊掉。阻焊掉。2.2.过孔的设计最好阻焊；过孔的设计最好阻焊；45总结总结3.3.对热焊盘的模板设计时，一定考虑焊膏的释对热焊盘的模板设计时，一定考虑焊膏的释放量在放量在50508080范围内，究竟多少为宜，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与过孔的阻焊层有关，同时考虑封装的离板高度。高度。4.4.焊接时气孔不可能避免，调整好温度曲线，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。使气孔减小至最小。4647Thank You !邮箱：邮箱：