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PCB焊盘尺寸准则:为电路设计找到合适的焊盘尺寸
在印刷电路板上,组件将要焊接的焊盘起着类似的作用,因为其目的是为零件提供稳定的基础。焊盘的尺寸,对齐方式或位置不正确会导致组件的电气性能和可制造性方面的问题。为避免这些问题,在焊盘的制造和放置及其相关的覆盖区中使用可接受的PCB焊盘尺寸准则非常重要。
这是有关焊盘尺寸不正确可能导致的一些问题的更多信息,以及如何确保在PCB设计中使用正确的尺寸。
与不正确的焊盘尺寸相关的问题
PCB焊盘中焊盘的尺寸,形状和位置直接取决于电路板的制造质量。在PCB组装所使用的焊接过程中,使用尺寸不正确或位置不正确的焊盘会导致不同的问题。以下是这些问题的一些示例:
浮动部件:如果表面安装部件位于过大或间距不正确的焊盘上,则在回流焊期间部件可能会浮动到位。这可能导致焊料桥接到其他金属上,并且部件间距不足以进行热冷却,返工和PCB测试。
焊点不完整:焊盘太小或间距太近可能无法留出足够的空间以形成足够的焊脚。这可能会使零件的焊接连接不良或根本没有焊点。
焊锡桥接:如上所述,过大的表面安装焊盘会使零件浮起,从而导致焊锡桥接。这是焊料越过另一网上的焊盘或金属部件并造成直接短路的地方。如果未在CAD工具的焊盘形状中设计正确的阻焊层和焊膏功能,则也会发生焊锡桥接。
墓碑破裂:当小型的,离散的表面安装零件在回流焊期间热不平衡时,一个焊盘上的焊锡膏熔化的速度可能比另一个焊盘上的快,并将其向上拉到垂直或“墓碑”位置。这通常是由于一个焊盘被连接到用作散热片的较大金属平面而引起的故障,但是如果两个引脚之间使用的焊盘尺寸不一致,也可能会发生这种情况。
焊锡芯吸:尽管到目前为止讨论的问题都属于表面贴装垫的形状,但如果构造不正确,通孔垫也会遇到困难。如果进入孔中的组件引线使用的钻头尺寸太大,则在进行良好连接之前,焊料可能会通过孔芯吸走。另一方面,钻头尺寸过小将使插入零件引线变得困难,并降低组装速度。
钻突破:如果垫尺寸太小的钻孔被使用,钻头可以在正常钻孔操作期间略微漂移,打破垫形状的出。
除了我们已经列出的问题之外,过大的焊盘会占用板上占板空间,这在具有密集元件放置的设计中可能是您迫切需要的。因此,必须在脚印中使用正确的焊盘尺寸和形状。接下来,让我们看一下在哪里可以获得正确的焊盘尺寸所需的数据。
由于使用了正确的焊盘尺寸,因此可以成功进行PCB焊接。
将行业标准和其他资源用于PCB焊盘尺寸准则
有几种不同的资源可用来获取您将要使用的正确尺寸和形状的PCB焊盘和组件封装。您可以通过以下方法来查找所需的规格:
行业标准:多年来,PCB设计行业已针对电路板布局的各个方面制定了标准,包括推荐的焊盘和焊盘图案尺寸。IPC-7351是其中之一的示例,还有其他示例。
组件供应商数据表:每个PCB组件制造商都将在其提供的零件上发布数据表。除了这些数据表中的电气和物理规格外,它们通常还会包括建议的PCB布局焊盘图案。
公司标准:许多公司都有自己的焊盘焊盘图案标准,他们期望在电路板设计中遵循这些标准。这些占位面积通常是针对特定PCB制造商量身定制的行业标准和供应商规范的结合。
PCB制造商:各个印刷电路板合同制造商也可能会希望您遵循自己偏爱的PCB焊盘尺寸和焊盘图案。他们应该能够为您提供最适合其自身制造工艺的垫的尺寸和形状。
第三方库供应商:还有一些在线PCB库供应商已经建立了焊盘和焊盘图案,可供您使用。稍后我们将详细介绍他们的服务。
但是,您在PCB中使用的焊盘的尺寸和形状并不是唯一应受标准规范的规范。用于精确放置元件的间距也很重要。如果板上的零件放置得太近,则可能会遇到焊料桥接的问题,而焊盘尺寸不正确也会遇到同样的问题。幸运的是,用于管理这些约束的PCB设计CAD工具为您提供了很多帮助,接下来我们将介绍其中的一些功能。
可以创建具有各种不同焊盘类型和形状的PCB设计CAD工具焊盘编辑器。
PCB设计CAD工具如何提供帮助
第一个有用的功能是用于创建和修改PCB焊盘的专用编辑器。在上图中,您可以看到这些编辑器之一的示例以及它提供给用户使用的不同打击垫类型。像这样的编辑器使您可以为垫的尺寸,形状,钻孔和层约束以及许多其他参数设置必要的参数。打击垫参数受上下文驱动,一旦选择了打击垫类型,编辑器就会显示适当的选项。在这种情况下,我们选择了通孔垫类型,您可以在菜单的左侧看到如何为电路板的不同层配置它。
PCB设计工具中的另一个重要功能是众多设计规则和约束,这些规则和约束可配置为控制将零件一起放置在板上的距离。它们之间没有足够间距的零件可能会遇到相同类型的制造问题,例如焊料桥接,这会困扰在焊盘上太靠近的焊盘。许多这些约束系统还具有专门设计用于查找可制造性问题的规则。这些可以检查是否存在问题,例如焊盘之间没有足够的阻焊层,或者脚印是否缺少关键要素(例如参考标记)。
在构建焊盘和封装时,还应考虑的其他事项是将要焊接到其上的组件的电气需求。RF和微波电路中使用的极高速电路通常需要修改后的焊盘形状,以尽可能减少焊盘上的金属,以改善信号完整性。同样,在高速布线中,盲孔,埋孔或微孔通常更可取,以减少通孔过孔充当天线的机会。在某些情况下,通孔枪管的未使用部分可以在称为反钻的操作中钻出。