片式多层瓷介电容器（MLCC）除有电容器“隔直通交”的通性特点外，还有体积小、比容大、寿命长、可靠性高和适合表面安装等特点。随着电子行业的飞速发展，作为电子行业的基础元件，片式多层磁介电容器也以惊人的速度向前发展，每年以10%~15%的速度递增。 毫不夸张地说，MLCC是电子大米，不可或缺。当MLCC失效时会导致整个电子系统出现故障，因此本文将MLCC的选型和失效分析做一个简单的科普介绍。 MLCC结构主要包括三大部分:陶瓷介质，金属内电极，金属外电极。而片式多层瓷介电容器它是一个多层叠合的结构，简单地说它是由多个简单平行板电容器的并联体，结构示意图如下所示。 MLCC大致可分为I类（低电容率系列）和II类（高电容率系列）两类，根据温度特性还可以进一步细分，温度特性由EIA规格与JIS规格等制定。 I类MLCC长处是由温度引起的容量变化小，短处是因电容率低不能具有太大容量，因此I类常用于温度补偿、高频电路和滤波器电路等；II类MLCC长处是因电容率高能够具有大容量，短处是由温度引起的容量变化大，因此II类常用于平滑电路、耦合电路和去耦电路等。 MLCC的关键参数为电容值、容差、耐压、绝缘电阻和相关特性曲线等，其中设计人员比较关注电容值、容差、耐压和绝缘电阻这几个参数，但是也要充分考虑MLCC在不同工作温度的容量变化率和DC-Bias效应导致的容量下降问题。 1）电容值：即静电容量，MLCC发展方向是小型化、大容量。 2）容差：在特定条件下测试的容值允许偏差范围，通常通过测试MLCC实际容值来检查是否满足被检MLCC容差是否符合规格要求。 3）损耗角正切（DF）：MLCC的损耗角正切值(Dissipation Factor)，定义为有功功率与无功功率的比值，DF＝tanδ＝ω·C·ESR。II类MLCC具有很高的介电系数和较大的损耗角正切值。DF是一种材料本征特性，是与介质材料、制造工艺等相关的重要质量参数。4）耐压：即介质击穿强度，介质强度表征的是介质材料承受高强度电场作用而不被电击穿的能力，通常用伏特/密尔(V/mil)或伏特/厘米(V/cm)表示。 当外电场强度达到某一临界值时，材料晶体点阵中的电子克服电荷恢复力的束缚并出现场致电子发射，产生出足够多的自由电子相互碰撞导致雪崩效应，进而导致突发击穿电流击穿介质，使其失效。 除此之外，介质失效还有另一种模式，高压负荷下产生的热量会使介质材料的电阻率降低到某一程度，如果在这个程度上延续足够长的时间，将会在介质最薄弱的部位上产生漏电流，这种模式与温度密切相关，介质强度随温度提高而下降。 任何绝缘体的本征介质强度都会因为材料微结构中物理缺陷的存在而出现下降，由于材料体积增大会导致缺陷随机出現的概率增大，因此介质强度反比于介质层厚度；类似地，介质强度反比于MLCC内部电极层数和其物理尺寸。基于以上考虑，需对MLCC进行耐压测试(一般为其工作电压的2.5倍)检查其耐压性能，要求被检MLCC不发生击穿失效。 5）绝缘电阻：绝缘电阻表征的是介质材料在直流偏压梯度下抵抗漏电流的能力，对于陶瓷介质来说，理论上其电阻率是无穷大的，但因为材料原子晶体结构中存在杂质和缺陷会导致电荷载流子出现，因此实际上陶瓷介质的电阻率也是有限的，并非无穷大。MLCC的绝缘电阻取决于介质材料配方、工艺过程（烧结）和测量时的温度，同耐压一样，绝缘电阻会随温度的提高而下降。通过在常温测试MLCC的绝缘电阻可以考核其烧结质量。 5）其他参数：除上述参数外，MLCC设计选用时还需参考相关特性曲线，如电压-电容量变化率特性图、阻抗-频率特性图等。在特定条件下，一个合格的MLCC电容值会表现出“失效”的状态，例如，一个10μF，0603，6.3V的电容在-30℃下直流偏置1.8V时测量值可能只有4μF。 特别重要的，选型除了对规格参数进行确认外，还需要考虑MLCC的质量等级是否与产品质量需求所匹配。传统的MLCC质量等级只有消费级和车规级，但是三星机电因为一些历史故事，因此在消费级和车规级中间增加了工业级的分级。 常见的失效模式主要为短路，导致短路的因素主要有如下几个： 1、制造方面因素 1）介质材料缺陷 介质内空洞：陶瓷粉料内的有机或无机污染、烧结过程控制不当等会导致介质内空洞产生。空洞会使耐压强度降低，发生过电击穿，与电应力过大导致电极融入形貌相似，还会引起漏电，漏电导致器件内部局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性能，形成恶性循环，严重时会使MLCC开裂、爆炸甚至燃烧。 介质分层：MLCC烧结为多层材料堆叠共烧，烧结温度高（可达1000℃以上）。层间结合力不强、烧结过程中内部污染物挥发、烧结工艺控制不当都可能导致分层。分层会导致介质击穿引起短路失效，与电应力过大导致电极融入形貌相似。 2）生产工艺缺陷 电极结瘤：电极结瘤会导致耐压强度降低发生击穿，与电应力过大导致电极融入形貌相似。MLCC烧结时温控失调，有机物挥发速率不均衡，严重时会出现微裂纹。这些微裂纹在短时间内可能不影响电气性能，若未在生产环节检验出来，在运输、加工、使用过程中裂纹可能进一步增大。 2、生产工艺方面因素 热应力裂纹形成机制：热应力裂纹是由于机械结构不能在短时间内消除因温度急剧变化所带来的机械张力而形成，这种张力是由热膨胀系数、导热性及温度变化率间的差异所造成。热应力产生的裂纹主要分布区域为陶瓷体靠近端电极的两侧，常见表现形式为贯穿陶瓷体的裂纹，有的裂纹与内电极呈现90°。这些裂纹产生后，多数情况下在刚刚使用时整机可正常工作，但使用一段时间后，裂纹内部会不断进入水汽或离子，在外加电压的情况下，致使两个端电极间的绝缘电阻降低而导致电容器失效。 焊接导致的热应力失效：焊接是MLCC焊盘承受热冲击比较严重的情况，此时会出现焊接导致的热应力失效。主要由于器件在焊接（特别是波峰焊）时承受温度冲击所致，不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。 3、应用不当因素 温度过高：MLCC工作环境温度过高时，导致电容值下降、漏电流增大等现象。 电压过高：MLCC的额定工作电压是在一定条件下得出的，超过额定电压使用会使电容器内部的电场强度增大，导致介质击穿。 频率过高：当频率过高时，电容器的阻抗会减小，导致电流过大，使电容器发热严重，甚至烧毁。并且高频下电容器的介质损耗也会增大，降低电容器的使用寿命。 机械应力：MLCC在安装和使用过程中受到机械应力（如振动、冲击等）作用时，可能导致电容器内部的电极断裂、介质破碎等现象。MLCC抵抗弯曲能力比较差，在器件组装过程中（如贴片对中、工艺过程中电路板操作、流转过程中的人、设备、重力等因素、通孔元器件插入、电路测试、单板分割、电路板安装、电路板定位铆接、螺丝安装等操作）任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。这种裂纹一般起源于器件上下金属化端，沿一定方向扩展。 湿度和腐蚀性环境：湿度过高可能使电容器内部的介质吸湿，导致电容值下降；腐蚀性环境可能腐蚀电容器内部的电极和介质，使电容器失效。 失效分析流程与方法： 1、电特性测试：使用LCR电桥进行容值和DF值的测试，使用绝缘测试仪测试绝缘耐压，通常MLCC失效样品以短路为主。 2、外观检查：通常进行6面检查，检查是否有明显的异常。 3、故障点粗定位：使用Thermal进行故障点定位，如果没有该步骤直接进入到步骤4也可，但通过故障点粗定位可以大致了解故障点位置，以便清楚的掌握切片观察的位置。 4、制样切片，缺陷观察：本文将介绍最常见的集中典型的故障形貌。 1）“EOS过电形貌”：通常是点失效，会伴随着二次损伤导致分层或者裂纹 案例1：点击穿短路，由点向两侧延伸 案例2：点击穿短路，发热导致发生二次损伤，形成介质分层形貌 怎么判断是过电压还是物料缺陷导致的“EOS”：对于MLCC来说，发生电击穿除了与电场强度有关外，还与其内部电极的边缘电场畸变有更为直接的关系。在MLCC的内部，电场分布情况见下左图所示。在A、B两点的左侧，邻近的两个金属电极平行相对，是典型的平板电容器结构，内部分布着均匀电场E1；在A、B两点的右侧，上面一层是短电极，金属电极层在A点被陶瓷介质阻断，与相邻外电极CD不相连，下面一层金属长电极与外电极在C点紧密连接，这种长短不齐的结构造成了电场畸变，使之在ABCD区域内为非均匀电场。在陶瓷介质中取两个柱形高斯闭合面，详见下右图。 两个柱状高斯闭合面一个是在均匀电场内的长方形柱体，另一个是在非均匀电场但与均匀电场交界的梯形柱体。两个柱体的上下底面均与金属电极平行，下底S4、S5取在金属电极层内，上底S1、S2取在陶瓷介质中并靠近金属电极层。设金属电极层内的电荷密度均为σ。 对于均匀电场内的长方体柱体，在金属下电极层内E=0、D=0（注：D代表电位移矢量），故S5上无通量；侧壁可视作电力管，与电力线平行，也无通量，唯一有通量的是在S1面。则包围在此闭合高斯面内的自由电荷Q1=σ*S5，它分布在短电极下侧的表面上，按照有介质时的高斯定理： ΦSD1dS=Q1=σ*S5=D1S1 （1） 式中D1为均匀电场E1中的电位移矢量。 同理，对于非均匀电场内的梯形柱体，在金属下电极层内E=0、D=0，故S4上无通量；侧壁亦可视作电力管，与电力线平行，也无通量，只有在S2面上有通量，包围在此闭合高斯面内的自由电荷Q2=σ*S4： ΦSD3dS=Q2=σ*S4 （2） 式中D3为均匀电场E3中的电位移矢量，当S2中的边长b取足够小，则D3可近似为均匀，同时考虑到D3与S2的外法线方向存在夹角θ，则有： ΦSD3dS=D3S2cosθ=Q2=σ*S4 （3） 如令S4=S5，由于金属电极内的电荷密度σ处处相等，则Q1=Q2，则有： D1S1= D3S2cosθ （4） 根据电位移矢量公式D=εE，则有： E1S1= E3S2cosθ→S1/S2= E3*cosθ/E1= E2/E1 （5） 因为b足够小，S2很小，因此S1/S2>>1，可得出E2>>E1。说明在A点的电场强度E2远大于均匀电场E1。上述分析仅针对下电极BC段，其实外电极CD段的E4对E2方向上的电场强度也有贡献，所以A点的实际电场强度比所分析的E2还要强。 所以，如果是过电压导致的失效，故障点基本上是发生在A点，故障复现验证结果可以佐证，详见下图。 注：通过此理论，可以对故障可能原因进行一个初步的判断。2）机械应力导致的失效形貌案例1：最常见的MLCC机械应力失效，通常为典型的45°裂纹。案例2：撞件导致MLCC失效。
导电孔Via hole又名导通孔，为了达到客户要求，线路板导通孔一般需要塞孔，经过大量的实践，改变传统的铝片塞孔工艺，用白网完成线路板板面阻焊与塞孔。生产稳定，质量可靠。 Via hole导通孔起线路互相连结导通的作用，电子行业的发展，同时也促进PCB的发展，也对印制板制作工艺和表面贴装技术提出更高要求。Via hole塞孔工艺应运而生，同时应满足下列要求： （一）导通孔内有铜即可，阻焊可塞可不塞； （二）导通孔内必须有锡铅，有一定的厚度要求（4微米），不得有阻焊油墨入孔，造成孔内藏锡珠； （三）导通孔必须有阻焊油墨塞孔，不透光，不得有锡圈，锡珠以及平整等要求。 随着电子产品向“轻、薄、短、小”方向发展，PCB也向高密度、高难度发展，因此出现大量SMT、BGA的PCB，而客户在贴装元器件时要求塞孔，主要有五个作用： （一）防止PCB过波峰焊时锡从导通孔贯穿元件面造成短路；特别是我们把过孔放在BGA焊盘上时，就必须先做塞孔，再镀金处理，便于BGA的焊接。 （二）避免助焊剂残留在导通孔内； （三）电子厂表面贴装以及元件装配完成后PCB在测试机上要吸真空形成负压才完成：（四）防止表面锡膏流入孔内造成虚焊，影响贴装；（五）防止过波峰焊时锡珠弹出，造成短路。 导电孔塞孔工艺的实现 对于表面贴装板，尤其是BGA及IC的贴装对导通孔塞孔要求必须平整，凸凹正负1mil，不得有导通孔边缘发红上锡；导通孔藏锡珠，为了达到客户的要求，导通孔塞孔工艺可谓五花八门，工艺流程特别长，过程控制难，时常有在热风整平及绿油耐焊锡实验时掉油；固化后爆油等问题发生。 现根据生产的实际条件，对PCB各种塞孔工艺进行归纳，在流程及优缺点作一些比较和阐述：注：热风整平的工作原理是利用热风将印制电路板表面及孔内多余焊料去掉，剩余焊料均匀覆在焊盘及无阻焊料线条及表面封装点上，是印制电路板表面处理的方式之一。 一 、热风整平后塞孔工艺 此工艺流程为：板面阻焊→HAL→塞孔→固化。采用非塞孔流程进行生产，热风整平后用铝片网版或者挡墨网来完成客户要求所有要塞的导通孔塞孔。塞孔油墨可用感光油墨或者热固性油墨，在保证湿膜颜色一致的情况下，塞孔油墨采用与板面相同油墨。此工艺流程能保证热风整平后导通孔不掉油，但是易造成塞孔油墨污染板面、不平整。客户在贴装时易造成虚焊（尤其BGA内）。所以许多客户不接受此方法。 二 、热风整平前塞孔工艺 2.1 用铝片塞孔、固化、磨板后进行图形转移 此工艺流程用数控钻床，钻出须塞孔的铝片，制成网版，进行塞孔，保证导通孔塞孔饱满，塞孔油墨塞孔油墨，也可用热固性油墨，其特点必须硬度大，树脂收缩变化小，与孔壁结合力好。工艺流程为：前处理→ 塞孔→磨板→图形转移→蚀刻→板面阻焊 。用此方法可以保证导通孔塞孔平整，热风整平不会有爆油、孔边掉油等质量问题，但此工艺要求性加厚铜，使此孔壁铜厚达到客户的标准，因此对整板镀铜要求很高，且对磨板机的性能也有很高的要求，确保铜面上的树脂等彻底去掉，铜面干净，不被污染。许多PCB厂没有性加厚铜工艺，以及设备的性能达不到要求，造成此工艺在PCB厂使用不多。 2.2 用铝片塞孔后直接丝印板面阻焊 此工艺流程用数控钻床，钻出须塞孔的铝片，制成网版，安装在丝印机上进行塞孔，完成塞孔后停放不得超过30分钟，用36T丝网直接丝印板面阻焊，工艺流程为：前处理——塞孔——丝印——预烘——曝光一显影——固化 用此工艺能保证导通孔盖油好，塞孔平整，湿膜颜色一致，热风整平后能保证导通孔不上锡，孔内不藏锡珠，但容易造成固化后孔内油墨上焊盘，造成可焊性不良；热风整平后导通孔边缘起泡掉油，采用此工艺方法生产控制比较困难，须工艺工程人员采用特殊的流程及参数才能确保塞孔质量。 2.3 铝片塞孔、显影、预固化、磨板后进行板面阻焊 用数控钻床，钻出要求塞孔的铝片，制成网版，安装在移位丝印机上进行塞孔，塞孔必须饱满，两边突出为佳，再经过固化，磨板进行板面处理，其工艺流程为：前处理——塞孔一预烘——显影——预固化——板面阻焊由于此工艺采用塞孔固化能保证HAL后过孔不掉油、爆油，但HAL后，过孔藏锡珠和导通孔上锡难以完全解决，所以许多客户不接收。 2.4 板面阻焊与塞孔同时完成 此方法采用36T（43T）的丝网，安装在丝印机上，采用垫板或者钉床，在完成板面的同时，将所有的导通孔塞住，其工艺流程为：前处理--丝印--预烘--曝光--显影--固化此工艺流程时间短，设备的利用率高，能保证热风整平后过孔不掉油、导通孔不上锡，但是由于采用丝印进行塞孔，在过孔内存着大量空气，在固化时，空气膨胀，冲破阻焊膜，造成空洞，不平整，热风整平会有少量导通孔藏锡。目前，我公司经过大量的实验，选择不同型号的油墨及粘度，调整丝印的压力等，基本上解决了过孔空洞和不平整，已采用此工艺批量生产。
虽然是老生常谈的知识了，但对于很多刚毕业的学生来说，有相当的一部分是不知道“工艺边”到底是个啥？其实也很容易理解，在校期间很多都是以做样板为主，都是自己手焊的样板，很少有机会接触到上机SMT这些环节，而且现在的PCB板厂也都能提供加工艺边的服务，那在这种情况下，能接触的机会就更少了！ 那工艺边到底是干嘛用的？ 主要目的就是为了辅助SMT贴片和焊接插件，在PCB进入波峰焊环节和SMT环节时，有一条轨道会平稳的夹住PCB板使其跟随传送带进行操作，如果PCB没有预留工艺边，那PCB板边的器件就会被轨道遮挡或者形成干涉，甚至会造成撞件，损坏板子上的电子器件。如下图1所示： 工艺边设计规范 （1）如果PCB板边缘5mm以内有贴片器件，那这个时候就需要加工艺边（这种是最常见的，具体要求可以咨询PCB加工厂的工程师），工艺边宽度范围是5~8mm，一般都是5mm。 （2）工艺边多采用V-CUT(V割)的方式，PCB设计时要保证V割距铜面、导线/焊盘等需要距V割中心线0.4MM以上，以避免V割时露铜伤线。 （3）工艺边内不能放置器件，焊盘，过孔和走线，而且插件和贴片器件实体不能进入到工艺边的上空。 总结：由于工艺边也是算在总面积里面的，成本会增加，所以在设计时工程师应该提前咨询板厂工程师，在能保证可制造性的前提下，能省则省，不能铺张浪费，毕竟工艺边一般生产完之后就没别的用处了。
本文对回流焊中常见的锡珠现象的成因进行了分析并提出解决方法。 1 概述 锡珠是回流焊中经常出现的缺陷。锡珠多数分布在无引脚的片式元件两侧，大小不一且独立存在，不与其它焊点连接，见图?。锡珠的存在，不仅影响产品的外观，更重要的是会影响产品的电气性能，或者给电子设备造成隐患。锡珠生成的原因是多方面的，既可能是焊料原因，也可能是工具或操作等原因造成，下面将一一讨论。 2 锡珠的成因及解决办法 （1）原因一：模版开口不合适。钢网开口太大，或由于模版开口形状不合适，导致贴放片式元件时锡膏漫延至焊盘之外，都会致使回流焊中锡珠生成。 解决方法如下。 ①开口尺寸。一般来说，片式阻容元件的模版开口尺寸应略小于相应的印制板焊盘，特别是利用?文件制作的模版，应考虑到线路板一定的蚀刻量，所以此类焊盘的模版开口一般可开为印制板焊盘的90%~95%。 ②开口形状。灵活地选择阻容元件的模版开口形状，可有效地减少或避免锡膏量过多而被挤压出来的情况，图?是几种模版开口形状，制作模版时可以选择其中一种作为阻容元件的开口，这样既可确保焊接锡膏用量，又能有效地防止锡珠形成。 (2)原因二:对位不准。模版与印制板对位应准确且印制板及模版应固定完好，使印锡膏过程模版与印制板保持一致，因为对位不正也会造成锡膏漫延。 解决方法:印刷锡膏分为手工、半自动和全自动。即使是全自动印刷，其压力、速度、间隙等仍需要人工设定。所以不管用何种方法，都必须调整好机器、模版、印制板、刮刀四者的关系，确保印刷质量。 顺便说一下，印锡膏是整个贴片装配过程的前道工序，其对整机贴片焊接来说影响很大，因印刷不良造成的缺陷率远高于其它过程造成的缺陷率，所以印锡膏工艺切不可轻视。 (3)原因三:锡膏使用不当。冷藏的锡膏升温时间不足，搅拌不当，会使锡膏吸湿，导致高温回流焊时水汽挥发致锡珠生成。 解决办法:由于锡膏的有效期较短，一般使用前都是低温存放的，使用时，必须将锡膏恢复至室温后再开盖(通常要求4小时左右)，并进行均匀搅拌后方可使用，急于求成必将适得其反。 (4)原因四:温度曲线不当。回流焊中升温及预热时间不足，锡膏中溶剂没有足够地挥发，高温焊接时因温度的迅速上升导致溶剂飞溅带出的锡膏冷却后成锡珠。 解决方法：回流焊工艺的重要参数就是温度曲线，温度曲线分为四个阶段：预热、保温、回流、冷却，其中预热及保温过程，可减少元件及印制板遭受热冲击，并确保锡膏中的溶剂能部分挥发，若温度不足或保温时间太短，都会影响最终的焊接质量，一般保温的过程为150℃~160℃，70s~90s。 回流焊每次使用前都要调整好温度曲线，确保焊接过程处于良好的工作状态。 （5）原因五：残余锡膏。一般生产过程中特别是在调整模版时，都有一些印制板需要重新印锡膏，那么原来的锡膏必须清除干净，否则残余的锡膏最终会影响锡珠，甚至更严重的质量问题。 解决方法：仔细刮去板上的锡膏，特别要注意不让锡膏流入插件孔内导致塞孔，然后用溶剂清洗干净，若难以清除干净，可将板在有溶剂的超声波清洗机中清洗1分钟左右，可有效地去除板上残余锡膏。 3已形成的锡珠的清除方法 锡珠，由于有其它如助焊剂存在，所以能附着在板上，所以当锡珠无法人工一一去除时，可用锡膏对应的清洗剂对板件进行刷洗，用超声波清洗效果更好，一般来说经过清洗后锡珠可完全去除。 SMT 焊盘设计中的关键技术 夏滔 摘要： 摘要表面贴装技术(SMT)焊盘的设计原理、工艺及存在的实质性问题容易引起误差，总结了SMT印刷电路板常见的影响焊盘设计质量的误差，指出了一些需要特别注意的问题。为相关设计人员提供参考。 SMT 代表表面贴装技术，这是第四代电子贴装技术。它在二十世纪八十年代才进入中国的工业市场，给市场带来了一定程度上的进步与活力。因为这项技术的制作成本较低，占据的空间小，再加上它的可靠性比较高，所以电子工业中它的应用越来越广泛，也越来越普遍了。但每一件事都有利有弊，即便这是项新技术，也是如此。所以本文分析了有关该技术的一些问题，希望对今后的研究有所帮助。 一、概述 贴片图形设计是 PCB 设计的关键部分。它的作用较为明显，即可以决定设备元件在焊盘上应该放置的位置，同时它可以判断焊盘的焊点是否可靠，焊接过程是否会出现危险或缺陷，以及它对焊盘的清洗方面和维修方面都有着一定的重要作用。此外，它对于焊盘的可测试性也有着一定的帮助。焊盘的平面设计是决定表面装配工艺性的关键因素之一。然而，不同规格、不同结构的 SMC/SMD 表面贴装元件，制造商也实现了同一元件的功能，其包装形式也可能不同，对于给定的包装类别，其尺寸有一些不同。由于制造商的不同，使得焊头的宽度尺寸是最重要的，再加上尺寸公差有很多限制，所以焊接板的图形设计非常复杂。因此，我们制定并建立了自己的内部规范，通过对焊盘图形设计的有效控制，以此来降低设计图纸的复杂程度，提高焊点的准确性。表面装配垫的设计与表面装配中对合适零件的选择及焊接工艺方法都有着密切的联系。正确的衬垫应该和所选零件的尺寸相合，并可用于与不同制造商略有不同的零件。它能适应不同的工艺，最大限度地满足布置和布线的要求。 二、焊盘圈形设计中的关键技术 （一）表面组件的选择与焊盘的设计之间的关系 选择合适的元器件的原则是在保证元器件的功能和性能得到满足的基础上，保证所选的零件符合系统和电路的原理，还遵守了装配工艺形式的要求。此外，选择合适的供货商提供元器件，要确保供货商的数量最好一定，不要每一次都改变供货商。这样做，可以在一定程度上减少平面设计存在的一些误差，以至于增加了设计的复杂度。毕竟，不一样的元器件，在设计时需要考虑的因素也不一样。 （二）矩形无源元件焊盘图形设计 不同的元件，其构件的数据不同，采用的焊接技术也不能相同，要有所区别。因此，对于无源元件来说，最好的焊接工艺就是波峰焊和回流焊这两种焊接方式。又由于不一样的焊接方法和工艺，它们焊接时的热量分布也不一样，不同工艺的焊盘图形尺寸也不同，所以，为了更加地优化焊接图形，就需要更好地了解焊接图形的设计。不过最主要的原因其实是，元件在焊接过程中，很容易出现移动和直立。不过，这样的问题，在采用波峰焊这种方式时，由于采用了粘合剂，所以元件的这些问题出现的几率并不频繁。因此，为回流焊设计的最佳焊盘模式适用于波峰焊。显然，矩形元件焊盘在波峰焊和回流焊工艺中的图形设计是可取的。 （三）SOIC、PLCC 焊盘圆形分析 在过去，SOIC、PLCC 和 QFP 元件的焊盘图案都是矩形的。圆形焊接是印刷电路生产的一种良好选择。主要原因如下 :( 首先改善 PCB 表面的食品 / 铅焊接层的平面厚度；其次离子污染少，边角树枝状突性生长减少；最后是焊盘间线路更紧密。 三、设计印制板时与埠盘的关键 （1）对称性。自行设计衬垫时，应严格保持对称使用的衬垫，即衬垫的形状和尺寸应完全相同，图形的位置应完全对称。（2）CAD 系统。设计焊盘图形时最好以 CAD 系统中的焊盘和线条为元素来没计。这样，如果以后图形需要一些改进，也可以根据现有的依据进行再编辑。（3）标志。一般来讲，焊盘内是不能存在一些带有字符或者是图像的标志的，所以，如果需要印刻上标志的话，标志符号的位置必须保证它离焊盘的边缘有一段距离，最好大于 0.5mm。除此之外，如果有焊盘没有外引器件，那么就要确定它的媒盘之间不存在通孔，这样才能保证清洗时焊盘的质量不出问题。（4）引脚。对于每个元器件必须正确标注所有引脚的顺序号，以免引线接脚混淆。同时，对于距离引脚中心 0.65mm，或者大于此距离的其他细间距元件，最好在焊盘图形的对角线方向上面，增加两个用于光学定位的标志，对称的裸铜标志就可以。这样可以大大减少问题的出现，是整个设备的质量得到保证。 四、注意问题 （一）印刷板 在 PCB 板上，需要保留导电图案 ( 如互连线、接地线、相互导体等 )，并且使用的还要是裸铜箔，不要用其他的材料。这就代表着，由于金属镀层和熔点是低于焊接温度的，因此，涂层不应该允许避免开裂或起皱的焊接电阻镀膜的网站，以保证 PCB 板的焊接质量和外观。 （二）查选资料 检查或调用焊盘尺寸图形数据时，一定要选择与自己组件的各项数据都符合的尺寸，还要保证它们互相匹配。工作人员需要克服面对数据分析时，不经过分析比较就直接在软件库中进行复制。以及直接使用 pad 现有的图形这种不良习惯，也是需要改正的。除了这些，在焊盘图形尺寸进行设计、检查或调用时，有必要区分您选择的组件及其代码，焊接相关尺寸等。 五、结束语 SMT 衬垫设计实际说来并不是高尖端的技术，因此存在的设计问题就很容易被设计人员忽视，如果不认真对待，会使投入的资金出现不必要的流失，同时如果重新进行制作就会浪费更多的时间，并不值得。因此，在设计 SMT 印制电路板时，必须充分注意以上几点，确保设计的印制电路板能够满足 SMT 生产工艺的要求，保证焊接产品的质量。为了使印刷板达到最好的性能，我们必须重视它。
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 本规范适用于家电类电子产品的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>> （Printed Circuit Board design manufacture and assembly-terms and definitions） IPC—A—600F <<印制板的验收条件>> （Acceptably of printed board） IEC60950 4.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(20.0 MIL)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---+0.6mm 4.2.2 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0.4 4.2.6 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;若用过孔作为测量点，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。 4.3.4焊盘间距小于0.4mm的，须铺白油以减少过波峰时连焊。 4.3.5点胶工艺的贴片元件的两端及末端应设计有引锡，引锡的宽度推荐采用0.5mm的导线，长度一般取2、3mm为宜。 4.3.6单面板若有手焊元件，要开走锡槽，方向与过锡方向相反，宽度视孔的大小为0.3mm到0.8mm；如下图： 4.3.7 导电橡胶按键的间距与尺寸大小应与实际的导电橡胶按键的尺寸相符，与此相接的PCB板应设计成为金手指，并规定相应的镀金厚度(一般要求为大于0.05um~0.015um)。 4.3.8 焊盘大小尺寸与间距要与贴片元件尺寸相匹配。 a.未做特别要求时，元件孔形状、焊盘与元件脚形状必须匹配，并保证焊盘相对于孔中心的对称性（方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PCB LAYOUT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，金属外壳的元件是插件封装时，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）。 4.3.10 PCB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： 4.3.17 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： 4.4.2 元件的孔径要形成序列化，40mil 以上按5 mil 递加，即40 mil、45 mil、50 mil、55 mil……； 40 mil 以下按4 mil 递减，即36 mil、32 mil、28 mil、24 mil、20 mil、16 mil、12 mil、8 mil. 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≦1.0mm D+0.3mm/+0.15mm 1.0mm
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