焊盘工艺设计规范

PCB_焊盘工艺设计规范2013.07.0975PCB焊盘与孔设计工艺规范1.目的规范产品的PCB焊盘设计工艺，规定PCB焊盘设计工艺的相关参数，使得PCB的设计满足可生产性、可测试性、安规、EMC、EMI等的技术规范要求，在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势。2.适用范围本规范适用于空调类电子产品的PCB工艺设计，运用于但不限于PCB的设计、PCB批产工艺审查、单板工艺审查等活动。本规范之前的相关标准、规范的内容如与本规范的规定相抵触的，以本规范为准3.引用/参考标准或资料TS—S0902010001信息技术设备PCB安规设计规范TS—SOE0199001电子设备的强迫风冷热设计规范TS—SOE0199002电子设备的自然冷却热设计规范IEC60194印制板设计、制造与组装术语与定义（PrintedCircuitBoarddesignmanufactureandassembly-termsanddefinitions）IPC—A—600F印制板的验收条件（Acceptablyofprintedboard）IEC609504.规范内容4.1焊盘的定义通孔焊盘的外层形状通常为圆形、方形或椭圆形。具体尺寸定义详述如下，名词定义如图所示。1)孔径尺寸：若实物管脚为圆形:孔径尺寸（直径）=实际管脚直径+0.20∽0.30mm（8.0∽12.0MIL）左右；若实物管脚为方形或矩形:孔径尺寸（直径）=实际管脚对角线的尺寸+0.10∽0.20mm（4.0∽8.0MIL）左右。2)焊盘尺寸：常规焊盘尺寸=孔径尺寸（直径）+0.50mm(20.0MIL)左右。4.2焊盘相关规范4.2.1所有焊盘单边最小不小于0.25mm，整个焊盘直径最大不大于元件孔径的3倍。一般情况下，通孔元件采用圆型焊盘，焊盘直径大小为插孔孔径的1.8倍以上；单面板焊盘直径不小于2mm；双面板焊盘尺寸与通孔直径最佳比为2.5，对于能用于自动插件机的元件，其双面板的焊盘为其标准孔径+0.5---+0.6mm4.2.2应尽量保证两个焊盘边缘的距离大于0.4mm，与过波峰方向垂直的一排焊盘应保证两个焊盘边缘的距离大于0.5mm（此时这排焊盘可类似看成线组或者插座，两者之间距离太近容易桥连）在布线较密的情况下，推荐采用椭圆形与长圆形连接盘。单面板焊盘的直径或最小宽度为1.6mm或保证单面板单边焊环0.3，双面板0.2；焊盘过大容易引起无必要的连焊。在布线高度密集的情况下，推荐采用圆形与长圆形焊盘。焊盘的直径一般为1.4mm，甚至更小。4.2.3孔径超过1.2mm或焊盘直径超过3.0mm的焊盘应设计为星形或梅花焊盘对于插件式的元器件，为避免焊接时出现铜箔断裂现象，且单面板的连接处应用铜箔完全包覆；而双面板最小要求应补泪滴（详细见附后的附件---环孔控制部分）；如图：4.2.4所有接插件等受力器件或重量大的器件的焊盘引线2mm以内其包覆铜膜宽度要求尽可能增大并且不能有空焊盘设计，保证焊盘足够吃锡，插座受外力时不会轻易起铜皮。大型元器件（如：变压器、直径15.0mm以上的电解电容、大电流的插座等）加大铜箔及上锡面积如下图；阴影部分面积最小要与焊盘面积相等。或设计成为梅花形或星型焊盘。4.2.5所有机插零件需沿弯脚方向设计为滴水焊盘，保证弯脚处焊点饱满，卧式元件为左右脚直对内弯折，立式元件为外弯折左脚向下倾斜15°，右脚向上倾斜15°。注意保证与其周围焊盘的边缘间距至少大于0.44.2.6如果印制板上有大面积地线和电源线区（面积超过500mm2），应局部开窗口或设计为网格的填充(FILL)。如图：4.3制造工艺对焊盘的要求4.3.1贴片元器件两端没连接插装元器件的必须增加测试点，测试点直径在1.0mm~1.5mm之间为宜，以便于在线测试仪测试。测试点焊盘的边缘至少离周围焊盘边缘距离0.4mm。测试焊盘的直径在1mm以上，且必须有网络属性，两个测试焊盘之间的中心距离应大于或等于2.54mm;若用过孔做为测量点，过孔外必须加焊盘，直径在1mm（含）以上;4.3.2有电气连接的孔所在的位置必须加焊盘；所有的焊盘，必须有网络属性，没有连接元件的网络，网络名不能相同;定位孔中心离测试焊盘中心的距离在3mm以上;其他不规则形状，但有电气连接的槽、焊盘等，统一放置在机械层1（指单插片、保险管之类的开槽孔）。4.3.3脚间距密集（引脚间距小于2.0mm）的元件脚焊盘(如：IC、摇摆插座等)如果没有连接到手插件焊盘时必须增加测试焊盘。测试点直径在1.2mm~1.5mm之间为宜，以便于在线测试仪测试。形元件脚配方形元件孔、方形焊盘；圆形元件脚配圆形元件孔、圆形焊盘）,且相邻焊盘之间保持各自独立，防止薄锡、拉丝；b.同一线路中的相邻零件脚或不同PIN间距的兼容器件，要有单独的焊盘孔，特别是封装兼容的继电器的各兼容焊盘之间要连线，如因PCBLAYOUT无法设置单独的焊盘孔，两焊盘周边必须用阻焊漆围住4.3.9设计多层板时要注意，金属外壳的元件，插件时外壳与印制板接触的，顶层的焊盘不可开，一定要用绿油或丝印油盖住（例如两脚的晶振、3只脚的LED）。4.3.10PCB板设计和布局时尽量减少印制板的开槽和开孔,以免影响印制板的强度。4.3.11贵重元器件：贵重的元器件不要放置在PCB的角、边缘、安装孔、开槽、拼板的切割口和拐角处，以上这些位置是印制板的高受力区，容易造成焊点和元器件的开裂和裂纹。4.3.12较重的器件(如变压器)不要远离定位孔,以免影响印制板的强度和变形度。布局时,应该选择将较重的器件放置在PCB的下方(也是最后进入波峰焊的一方)。4.3.13变压器和继电器等会辐射能量的器件要远离放大器、单片机、晶振、复位电路等容易受干扰的器件和电路,以免影响到工作时的可靠性。4.3.14对于QFP封装的IC(需要使用波峰焊接工艺),必须45度摆放,并且加上出锡焊盘。（如图所示）4.3.15贴片元件过波峰焊时，对板上有插元件（如散热片、变压器等）的周围和本体下方其板上不可开散热孔,防止PCB过波峰焊时，波峰1（扰流波）上的锡沾到上板零件或零件脚，在后工程中装配时产生机内异物4.3.16大面积铜箔要求用隔热带与焊盘相连为了保证透锡良好，在大面积铜箔上的元件的焊盘要求用隔热带与焊盘相连，对于需过5A以上大电流的焊盘不能采用隔热焊盘，如图所示：图14.3.17为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象，回流焊的0805以及0805以下片式元件两端焊盘应保证散热对称性，焊盘与印制导线的连接部宽度不应大于0.3mm（对于不对称焊盘），如上面图1所示。4.4对器件库选型要求4.4.1已有PCB元件封装库的选用应确认无误PCB上已有元件库器件的选用应保证封装与元器件实物外形轮廓、引脚间距、通孔直径等相符合。插装器件管脚应与通孔公差配合良好（通孔直径大于管脚直径8—20mil），考虑公差可适当增加，确保透锡良好。未做特别要求时，手插零件插引脚的通孔规格如下：未做特别要求时，自插元件的通孔规格如下：4.4.2元件的孔径要形成序列化，40mil以上按5mil递加，即40mil、45mil、50mil、55mil……；40mil以下按4mil递减，即36mil、32mil、28mil、24mil、20mil、16mil、12mil、8mil.4.4.3器件引脚直径与PCB焊盘孔径的对应关系，以及插针焊脚与通孔回流焊的焊盘孔径对应关系如表1：器件引脚直径（D）PCB焊盘孔径/插针通孔回流焊焊盘孔径D≦1.0mmD+0.3mm/+0.15mm1.0mmD≦2.0mmD+0.4mm/0.2mmD2.0mmD+0.5mm/0.2mm建立元件封装库存时应将孔径的单位换算为英制（mil），并使孔径满足序列化要求。4.4.4焊盘图形的设计：4.4.4.1原则上元件焊盘设计需要遵守以下几点4.4.4.1.1尽量考虑焊盘的方向与流程的方向垂直4.4.4.1.2焊盘的宽度最好等于或稍大于元件的宽度；焊盘长度稍小于焊盘宽度的宽度4.4.4.1.3增加零件焊盘之间的间隙有利于组装；推荐使用小的焊盘4.4.4.1.4MT元件的焊盘上或其附近不能有通孔，否則在回流焊过程中，焊盘上的焊锡熔化后会沿着通孔流走，会产生虚焊﹐少錫﹐还可能流到板的另一面造成短路4.4.4.1.5焊盘两端走线均匀或热容量相当4.4.4.1.6焊盘尺寸大小必须对称4.4.4.2片状元器件焊盘图形设计（见上图）：典型的片状元器件焊盘设计尺寸如表所示。可在各焊盘外设计相应的阻焊膜。阻焊膜的作用是防止焊接时连锡。SOP，QFP焊盘图形设计：SOP、QFP焊盘尺寸可参考IPC-SM-782进行设计。对于SOP、QFP焊盘的设计标准。（如下图表所示）焊盘大小要根据元器件的尺寸确定，焊盘的宽度=引脚宽度+2*引脚高度，焊接效果最好；焊盘的长度见图示L2，（L2=L+b1+b2；b1=b2=0.3mm+h;h=元件脚高）4.4.4.4未做特别要求时，通孔安装元件焊盘的规格如下：4.4.4.5针对引脚间距≤2.0mm的手插PIN、电容等，焊盘的规格为：①多层板焊盘直径=孔径+0.2～0.4mm；②单层板焊盘直径=2×孔径4.4.4.6常见贴片IC焊盘设计，详见附件（下图只是一个选图，相关尺寸见附件）4.4.5新器件的PCB元件封装库应确定无误4.4.5.1PCB上尚无件封装库的器件，应根据器件资料建立新的元件封装库，并保证丝印库存与实物相符合，特别是新建立的电磁元件、自制结构件等的元件库是否与元件的资料（承认书、规格书、图纸）相符合。新器件应建立能够满足不同工艺（回流焊、波峰焊、通孔回流焊）要求的元件库。4.4.5.2需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊盘库4.4.5.3轴向器件和跳线的引脚间距的种类应尽量少，以减少器件的成型和安装工具。4.4.5.4不同PIN间距的兼容器件要有单独的焊盘孔，特别是封装兼容的继电器的各兼容焊盘之间要连线。4.4.5.5不能用表贴器件作为手工焊的调测器件，表贴器件在手工焊接时容易受热冲击损坏。4.4.5.6除非实验验证没有问题，否则不能选用和PCB热膨胀系数差别太大的无引脚表贴器件，这容易引起焊盘拉脱现象。4.4.5.7除非实验验证没有问题，否则不能选非表贴器件作为表贴器件使用。因为这样可能需要手焊接，效率和可靠性都会很低。4.4.5.8多层PCB侧面局部镀铜作为用于焊接的引脚时，必须保证每层均有铜箔相连，以增加镀铜的附着强度，同时要有实验验证没有问题，否则双面板不能采用侧面镀铜作为焊接引脚。4.4.6需波峰焊加工的单板背面器件不形成阴影效应的安全距离已考虑波峰焊工艺的SMT器件距离要求如下：1)相同类型器件距离（见图2）相同类型器件的封装尺寸与距离关系（表3）：