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1、1,主讲：张 黎,PCB焊盘设计,2,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,回 顾,本课主要内容,IC类零件焊盘设计,3,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26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，46端SMD器件内大多封装了2只晶体管或场效应管,表面组装分立器件,4,典型SMD分立器件的外形,5,塑料封装二极管一般做成矩形片状，外形尺寸一般为3.8mm1.5mm1.1mm。 还有一种SOT-23封装的片
2、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。,6,三极管,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、SOT-252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。 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。,7,SOT-23晶体管内部结构,8,晶体管焊盘设计,9,小外形三极管焊盘设计,10,对于小外形晶体管，应在保持焊盘间中心距等于引线间中心距的基础上，再
3、将每个焊盘四周的尺寸分别向外延伸至少0.35mm。,小外形三极管焊盘设计,11,小外形三极管焊盘设计,12,集成电路焊盘设计焊盘设计,常见IC有哪些？,集成电路的封装分为THT IC和SMT IC两类。,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。,13,外观封装IC的常见封装 （一）,DIP (dual in-line package)双列直插式封装 如：DIP-8SOP (small outline package)小外型封装 如：SOP-14SSOP (shrink SOP)长度缩小型
4、SOP如：SSOP-20TSOP (thin SOP)薄型SOPQFP (quad flat package)四边出脚扁平封装,14,IC的常见封装,TQFP (thin QFP)薄型QFPPLCC (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
5、D2PAK5,15,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。,16,SOP焊盘间距等于引脚间距。,SOP焊盘设计原则,17,引脚焊盘为什么有椭圆形？,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.,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.,引脚焊盘
6、为何有椭圆形？,18,SOP焊盘设计原则,19,（QFP）焊盘设计,QFP分类,20,QFP焊盘设计总则,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：Y=T+b1+ b2=1.52mm。,21,QFP焊盘设计总则,相对两排焊盘内侧距离(mm）：G=A/B-K式中，b1= b2=O.30.5mm；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。,22,QFP焊盘设计,23,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
7、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。,24,J型引脚焊盘设计,J型引脚,25,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。,26,单个引脚焊盘设计(O.500.80mm)(1.852.15mm)。,J型引脚焊盘设计,引脚中心应在焊盘图形内侧1/3至焊盘中心之间。,SOJ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。,PLCC相对两排焊盘外廓之间的距离J=C+K(mm)。,27,1）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 。,QFN焊盘设计,QF
8、N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，,28,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。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。,29,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。,30,周边引脚的焊盘设计,31,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
9、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。,32,1）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）。,33,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。,中间热焊盘设计,34,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。,中间
10、热焊盘设计,35,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。,中间热过孔设计,36,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。,热过孔的设计,37,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。,热过孔的设计,38,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
11、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0.30.33mm，,中间热焊盘及过孔的设计,39,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120150微米，即焊盘铜箔到阻焊层的间隙有6075微米，因为丝网印刷阻焊油墨的制造公差在5065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。,40,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。,中间热焊盘及过孔的设计,
12、41,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5080的焊膏覆盖量.,42,热焊盘模板设计,43,44,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.,绿色：OK红色：NG,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；,45,总结,3.对热焊盘的模板设计时，一定考虑焊膏的释放量在5080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。,46,47,Thank You !,邮箱：,
