原创 SMT可制造性设计应用研讨会讲义（下）

 2008-5-14 11:25  1343 1 1 分类: EDA/ IP/ 设计与制造

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6.0 焊盘设计版权：薛竞成整理：龙人SMT加工事业部 http://www.smtodm.com

焊盘的尺寸，对SMT产品的可制造性和寿命有着很大的影响。所以它是SMT应用中一个必须做得好的工作。影响焊盘尺寸的因素众多，必须全面的配合才能做得好。要在众多因素条件中找到完全一样的机会很小。所以SMT用户应该开发适合自己的一套尺寸规范。而且必须有良好的档案记录，详细记载各重要的设计考虑和条件，以方便将来优化和更改。由于目前在一些因素和条件上还不能找出具体的有效的综合数学公式，用户还必须配合计算和试验来优化本身的规范，而不能单靠采用他人的规范或计算得出的结果。

6.1良好焊盘和影响它的因素

一个良好的焊盘设计，应该提供在工艺上容易组装、便于检查和测试、以及组装后的焊点很长的使用寿命等条件。设计考虑上的焊盘定义，包括焊盘本身的尺寸、绿油或阻焊层框框的尺寸、元件占地范围、元件下的布线和(在波峰焊工艺中)点胶用的虚设焊盘或布线的所有定义。

　　决定焊盘尺寸的，有五方面的主要因素。他们是元件的外形和尺寸、基板种类和质量、组装设备能力、所采用的工艺种类和能力、以及要求的品质水平或标准。在考虑焊盘的设计时必须配合以上五个因素整体考虑。计算尺寸公差时，如果采用最差情况方法(即将各公差加起来做总公差考虑的方法)，虽然是保险的做法，但对微型化不利而有难照顾到目前统一不足的巨大公差范围。所以工业界中较常用的是统计学中接受的有效值或均方根方法。这做法在各方面达到较好的平衡。

6.2 设计前的准备工作

焊盘设计必须配合多方面的资料，所以在进行焊盘设计有以下的准备工作先得做好。

1.收集元件封装和热特性的资料。注意国际是对元件封装虽然有规范，但东西方规范在某些方面的相差还是挺大的。有时要以统一的焊盘尺寸来处理这巨大的规范范围，同时又要配合厂内的各种条件而做到最优化是不可能的。用户必须在元件范围上做出选择或把设计规范分成等级。

2.整理基板的规范。对于基板的质量(如尺寸和温度稳定性)、材料、油印的工艺能力和相对的供应商都必须有一个清楚详细记录。

3.制定厂内的工艺和设备能力规范。例如基板处理的尺寸范围、贴片精度、丝印精度、回流原理和点胶工艺采用的是什么注射泵等等。这方面的量化了解对焊盘的设计也有很重要的帮助。

4.对各制造工艺的问题和知识有足够的了解。这协助对设计焊盘时的考虑和取舍，有些时候设计无法面面俱顾，这方面的知识和能力可以使设计人员做出较好的决策。

5.制定厂内或对某一产品上的品质标准。只有在了解到具体的产品品质标准后，焊盘设计才可以有意义的推算出来。品质标准是指如焊点的大小、需要怎么样的外形等等。

6.3 波峰焊工艺中的一些考虑

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波峰焊接工艺中，较常见的工艺问题有‘阴影效应’(缺焊)、‘桥接’(短路)和元件脱落。‘阴影效应’是由于元件封装的不润湿性和溶锡的强大表面张力造成的，为了避免这种问题的产生，焊盘的长度必须有足够的伸延出元件体外，越高的元件封装伸延也应越长。而元件和元件之间的距离也不能太靠近，应保留有足够的孔隙让熔锡渗透。注声这些尺寸都和厂内的设备和调制能力有一定的关系，所以设计时必须了解到厂内这方面的特性。

‘桥接’问题常发生在IC引脚上和距离太近的元件。解决的方法是给予足够的元件间距，对于IC引脚(一般在离开锡炉的最后引脚上)可以在焊盘设计上加入‘吸锡’或‘盗锡’虚焊盘。此焊盘的尺寸和位置看IC的引脚间距和类型而定。对于较细间距的翼形引脚应采用较长的吸锡焊盘。此外，对于四边都有引脚的QFP应采用45度角置放，以减少桥接的机会。对于J形引脚和间距较宽的PLCC则无此需要。

　元件脱落的问题，一般是因为黏胶工艺做得不好造成的。最常见的是因为胶点的高度不够引起而很多时候是因为工艺(泵技术)和材料(黏胶、元件)的选择不当，以及因基板上焊盘高度将元件托起而引起的。设计时除了要具体和严格的规定元件的封装尺寸、工艺规范中规定技术和材料外，在基板的设计上可采用所谓的‘垫盘’(胶点处的一种虚焊盘)来协助增加胶点的高度。这‘垫盘’也可以采用信号布线来代替。

6.4 焊点质量的考虑

　决定焊盘的尺寸大小，首先要从焊点的质量来考虑。什么样的焊点(大小、外形)才算是优良的焊点呢？在点厂内的品质部应该配合设计和工艺部有一认同。科学性的确认是通过对不同焊点大小和外形进行寿命测试而得来的。这类测试费用高、技术难、所需时间也长，因此不是每一家工厂都能负担的。不过工业界中有许多经验是可以被我们参考和借用的。比如说矩形元件的焊点，我们要求底部端点最少有一半的面积必须和焊盘焊接(家电和消费产品)，端点两侧要有0.3mm 以上或元件高度的三份一的润湿面等的最低要求。

对于设计工作，重要的是我们应该了解到焊点组成各部分的功能和作用。比如了解到矩形元件两端延伸方向处是影响焊点的机械力，是提供工艺效果有用的检查点。而它在组装工艺上是影响立碑和阴影效应的重要部分和关系后，我们在设计时就能很好的给予尺寸方面取舍的决定。有例如我们了解到矩形元件各端点两侧只提供未必需要的额外机械强度，而它又是决定回流时‘浮动’效应(引起立碑的成因之一)时，我们可以在小元件上放弃这两铡的焊盘面积来换取较高的工艺直通率。

6.5 焊盘尺寸的推算

待续，详情去google

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