原创 PCB设计第003篇 优秀的PCB始于建库

除了片式封装，以贴片钽电解电容器为代表的模制本体封装在PCB设计中十分常见。这种封装两端有“L形”引脚。绝大多数模制本体封装的外形尺寸是公制的，表2-1是几个EIA标准定义的封装及其尺寸。

表2-1 EIA定义的模制本体封装

很多元器件使用模制本体封装：

l  电容器，无极性或有极性

l  二极管

l  电阻器

l  电感器

l  保险丝

l  LED

以6032封装为例，与之对应的连接盘图形如图2-1所示。

图2-1 6032封装及其连接盘图形

为方便过孔扇出，该连接盘图形有意违反了一条设计规则：焊盘放置位置舍入(Placement Round-off)不是1.0mm而是2.0mm。这样一来，以连接盘图形的几何中心为原点，焊盘的中心可以落在0.5mm的网格上，参见图2-3。

图2-2说明丝印和放置区的设计规则。蓝色是焊盘，蓝色内部的灰色矩形是元件引脚的投影。

图2-2 丝印和放置区边界

【译注】原文图2-2名称中0603，笔误

图2-3展示怎样做过孔扇出。过孔尺寸和线径较小，好处是和PCB上其它过孔/走线保持一致。

过孔要放在电容器引脚周围，尽可能靠近，这样做可以有效地降低阻抗并提高容抗。焊盘上下两边的过孔距离元件引脚0.15mm，而焊盘左右两端的过孔距离引脚0.75mm，二者相差5倍。

建议过孔不少于2个，优先考虑上下两边的2个过孔，有的电子工程师会用所有4个过孔。

连接盘图形的电气网格间距0.5mm，显示网格间距是1.0mm。所有的引线、过孔都能落在1mm黏着网格(Snap Grid)上。在给板上其余6032封装加过孔的时候，可以直接复制-粘贴，不需要改引线/线间距规则，很方便。

图2-3 6032连接盘图形的过孔扇出

图2-4是7343封装的连接盘图形。和图2-3一样，电气网格间距是0.5mm，显示网格间距是1.0mm。

建议使用较大的过孔，较大的过孔过电流能力也较强，这样可以只在上下放2个。不过，有时电子工程师会在端部加1个。图中过孔外径1mm，孔径0.55mm，反盘径1.3mm。

和图2-3相比，虽然过孔增大一倍，但是布局规则不变。连接盘图形、走线和过孔都落在1.0mm网格上，在给板上其余7343封装加过孔的时候，可以直接复制-粘贴，不需要改引线/线间距规则，很方便。

图2-4 7343连接盘图形的过孔扇出

问1：在模制电容器周围放置多个过孔或者增大孔径，会不会影响焊接质量？

答：地/GND网络和电源/PWR网络上的过孔是直连到PCB内层平面的（无热隔离），因此，这个扇出方案的热隔离（Thermal Relief）就是连接焊盘与过孔的一条导线。只要线宽（有多根导线时，宽度要相加）和孔径（多个过孔时直径相加）之和不超过焊盘“直径”的60%，那么就可以随意增减过孔的个数。IPC-2221和IPC-2222标准有这样的规定：对于TH焊盘，为避免冷焊接连接（Cold Solder Connection/Joint），“名义线宽”应不大于孔径的60%。所以，不要既增加孔的个数，又增加线宽。

多个模制电容器集中放置时，通常每个焊盘放2个过孔，像图2-4那样放3个过孔的效果更好。2个过孔的位置最好在焊盘上下两侧，相比左右两端，上下两侧离焊盘更近，距离越近，寄生电容越大，寄生电感越小。这一条规则适用于旁路/去耦应用的电容器，它们直接连接到内层平面。另一个常见做法是让线宽和孔径相等，比如孔径1.0mm，线宽也是1.0mm。图2-4中，线宽0.5mm，孔径1.0mm。

问2：矩形焊盘的“直径”是什么？如何计算名义线宽？

答：SMD焊盘并没有“名义线宽”的计算方法，60%规则与“孔径”有关。

【译注】越解释越乱，回答问题1提到了焊盘直径，这里又否定了。

问3：焊盘上下两侧的2个过孔和焊盘之间会不会“爬锡”？

答：过孔应尽量靠近焊盘放置，以增大寄生电容，减小寄生阻抗。如果在元件引脚下方放置盘中孔（Via-in-Pad），那么可以得到最佳的高频特性和最高的安装密度。

“底部焊接“封装（例如各种面阵封装：LGA，BGA，CGA）日渐增多，脚距不断减小，盘中孔会越来越常见。有这样一个情况：只要一个封装用到盘中孔，PCB上的其它封装就可能会用，因为总成本没变。从成本角度，盘中孔技术会增加制造费用，但盘中孔的数量多寡不影响费用（除非超过几千个）。当然，每个PCB制造商的情况也不一样。

问4：过孔和焊盘之间如果没有阻焊材料，会不会发生焊锡迁移？

答：和元器件在同一层的所有过孔都应被掩蔽（Tented）。如果元器件全都在顶层，那么顶层单面掩蔽即可。如果印制板两面都有元器件，那么要双面掩蔽。