PCB焊盤(pán)尺寸準則：為電路設計找到合適的焊盤(pán)尺寸

2021-01-14

在印刷電路板上，組件將要焊接的焊盤(pán)起著(zhù)類(lèi)似的作用，因為其目的是為零件提供穩定的基礎。焊盤(pán)的尺寸，對齊方式或位置不正確會(huì )導致組件的電氣性能和可制造性方面的問(wèn)題。為避免這些問(wèn)題，在焊盤(pán)的制造和放置及其相關(guān)的覆蓋區中使用可接受的PCB焊盤(pán)尺寸準則非常重要。 

這是有關(guān)焊盤(pán)尺寸不正確可能導致的一些問(wèn)題的更多信息，以及如何確保在PCB設計中使用正確的尺寸。

與不正確的焊盤(pán)尺寸相關(guān)的問(wèn)題

PCB焊盤(pán)中焊盤(pán)的尺寸，形狀和位置直接取決于電路板的制造質(zhì)量。在PCB組裝所使用的焊接過(guò)程中，使用尺寸不正確或位置不正確的焊盤(pán)會(huì )導致不同的問(wèn)題。以下是這些問(wèn)題的一些示例：

浮動(dòng)部件：如果表面安裝部件位于過(guò)大或間距不正確的焊盤(pán)上，則在回流焊期間部件可能會(huì )浮動(dòng)到位。這可能導致焊料橋接到其他金屬上，并且部件間距不足以進(jìn)行熱冷卻，返工和PCB測試。

焊點(diǎn)不完整：焊盤(pán)太小或間距太近可能無(wú)法留出足夠的空間以形成足夠的焊腳。這可能會(huì )使零件的焊接連接不良或根本沒(méi)有焊點(diǎn)。

焊錫橋接：如上所述，過(guò)大的表面安裝焊盤(pán)會(huì )使零件浮起，從而導致焊錫橋接。這是焊料越過(guò)另一網(wǎng)上的焊盤(pán)或金屬部件并造成直接短路的地方。如果未在CAD工具的焊盤(pán)形狀中設計正確的阻焊層和焊膏功能，則也會(huì )發(fā)生焊錫橋接。

墓碑破裂：當小型的，離散的表面安裝零件在回流焊期間熱不平衡時(shí)，一個(gè)焊盤(pán)上的焊錫膏熔化的速度可能比另一個(gè)焊盤(pán)上的快，并將其向上拉到垂直或“墓碑”位置。這通常是由于一個(gè)焊盤(pán)被連接到用作散熱片的較大金屬平面而引起的故障，但是如果兩個(gè)引腳之間使用的焊盤(pán)尺寸不一致，也可能會(huì )發(fā)生這種情況。

焊錫芯吸：盡管到目前為止討論的問(wèn)題都屬于表面貼裝墊的形狀，但如果構造不正確，通孔墊也會(huì )遇到困難。如果進(jìn)入孔中的組件引線(xiàn)使用的鉆頭尺寸太大，則在進(jìn)行良好連接之前，焊料可能會(huì )通過(guò)孔芯吸走。另一方面，鉆頭尺寸過(guò)小將使插入零件引線(xiàn)變得困難，并降低組裝速度。

鉆突破：如果墊尺寸太小的鉆孔被使用，鉆頭可以在正常鉆孔操作期間略微漂移，打破墊形狀的出。

除了我們已經(jīng)列出的問(wèn)題之外，過(guò)大的焊盤(pán)會(huì )占用板上占板空間，這在具有密集元件放置的設計中可能是您迫切需要的。因此，必須在腳印中使用正確的焊盤(pán)尺寸和形狀。接下來(lái)，讓我們看一下在哪里可以獲得正確的焊盤(pán)尺寸所需的數據。

由于使用了正確的焊盤(pán)尺寸，因此可以成功進(jìn)行PCB焊接。

將行業(yè)標準和其他資源用于PCB焊盤(pán)尺寸準則

有幾種不同的資源可用來(lái)獲取您將要使用的正確尺寸和形狀的PCB焊盤(pán)和組件封裝。您可以通過(guò)以下方法來(lái)查找所需的規格：

行業(yè)標準：多年來(lái)，PCB設計行業(yè)已針對電路板布局的各個(gè)方面制定了標準，包括推薦的焊盤(pán)和焊盤(pán)圖案尺寸。IPC-7351是其中之一的示例，還有其他示例。

組件供應商數據表：每個(gè)PCB組件制造商都將在其提供的零件上發(fā)布數據表。除了這些數據表中的電氣和物理規格外，它們通常還會(huì )包括建議的PCB布局焊盤(pán)圖案。

公司標準：許多公司都有自己的焊盤(pán)焊盤(pán)圖案標準，他們期望在電路板設計中遵循這些標準。這些占位面積通常是針對特定PCB制造商量身定制的行業(yè)標準和供應商規范的結合。

PCB制造商：各個(gè)印刷電路板合同制造商也可能會(huì )希望您遵循自己偏愛(ài)的PCB焊盤(pán)尺寸和焊盤(pán)圖案。他們應該能夠為您提供最適合其自身制造工藝的墊的尺寸和形狀。

第三方庫供應商：還有一些在線(xiàn)PCB庫供應商已經(jīng)建立了焊盤(pán)和焊盤(pán)圖案，可供您使用。稍后我們將詳細介紹他們的服務(wù)。

但是，您在PCB中使用的焊盤(pán)的尺寸和形狀并不是唯一應受標準規范的規范。用于精確放置元件的間距也很重要。如果板上的零件放置得太近，則可能會(huì )遇到焊料橋接的問(wèn)題，而焊盤(pán)尺寸不正確也會(huì )遇到同樣的問(wèn)題。幸運的是，用于管理這些約束的PCB設計CAD工具為您提供了很多幫助，接下來(lái)我們將介紹其中的一些功能。

可以創(chuàng )建具有各種不同焊盤(pán)類(lèi)型和形狀的PCB設計CAD工具焊盤(pán)編輯器。

PCB設計CAD工具如何提供幫助

第一個(gè)有用的功能是用于創(chuàng )建和修改PCB焊盤(pán)的專(zhuān)用編輯器。在上圖中，您可以看到這些編輯器之一的示例以及它提供給用戶(hù)使用的不同打擊墊類(lèi)型。像這樣的編輯器使您可以為墊的尺寸，形狀，鉆孔和層約束以及許多其他參數設置必要的參數。打擊墊參數受上下文驅動(dòng)，一旦選擇了打擊墊類(lèi)型，編輯器就會(huì )顯示適當的選項。在這種情況下，我們選擇了通孔墊類(lèi)型，您可以在菜單的左側看到如何為電路板的不同層配置它。

PCB設計工具中的另一個(gè)重要功能是眾多設計規則和約束，這些規則和約束可配置為控制將零件一起放置在板上的距離。它們之間沒(méi)有足夠間距的零件可能會(huì )遇到相同類(lèi)型的制造問(wèn)題，例如焊料橋接，這會(huì )困擾在焊盤(pán)上太靠近的焊盤(pán)。許多這些約束系統還具有專(zhuān)門(mén)設計用于查找可制造性問(wèn)題的規則。這些可以檢查是否存在問(wèn)題，例如焊盤(pán)之間沒(méi)有足夠的阻焊層，或者腳印是否缺少關(guān)鍵要素（例如參考標記）。

在構建焊盤(pán)和封裝時(shí)，還應考慮的其他事項是將要焊接到其上的組件的電氣需求。RF和微波電路中使用的極高速電路通常需要修改后的焊盤(pán)形狀，以盡可能減少焊盤(pán)上的金屬，以改善信號完整性。同樣，在高速布線(xiàn)中，盲孔，埋孔或微孔通常更可取，以減少通孔過(guò)孔充當天線(xiàn)的機會(huì )。在某些情況下，通孔槍管的未使用部分可以在稱(chēng)為反鉆的操作中鉆出。