SM印制板DFM设计及审核2

SMT印制电路板的

可制造性设计及审核顾霭云

—基板材料选择—布线—元器件选择—焊盘—印制板电路设计——————测试点PCB设计——可制造（工艺）性设计—导线、通孔—可靠性设计—焊盘与导线的连接—降低生产成本—阻焊—散热、电磁干扰等印制电路板（以下简称PCB）设计是表面组装技术的重要组成之一。PCB设计质量是衡量表面组装技术水平的一个重要标志，是保证表面组装质量的首要条件之一。

PCB设计包含的内容：可制造性设计DFM（DesignForManufacture）是保证PCB设计质量的最有效的方法。DFM就是从产品开发设计时起，就考虑到可制造性和可测试性，使设计和制造之间紧密联系，实现从设计到制造一次成功的目的。DFM具有缩短开发周期、降低成本、提高产品质量等优点，是企业产品取得成功的途径。DFM的发展史创始于70年代初，在机械行业用于简化产品结构和减少加工成本。1991年，DFM的应用对美国制造业竞争优势的形成做出贡献，美国总统布什给创始人G.布斯劳博士和P.德赫斯特博士颁发了美国国家技术奖。DFM很快被汽车、国防、航空、计算机、通讯、消费类电子、医疗设备等领域的制造企业采用。1994年SMTA首次提出DFX概念。1995年DFX是表面贴装国际会议的主题，1996年SMTA发表了6篇相关性文章。作为一种科学的方法，DFX将不同团队的资源组织在一起，共同参与产品的设计和制造过程。通过发挥团队的共同作用，实现缩短产品开发周期，提高产品质量、可靠性和客户满意度，最终缩短从概念到客户手中的整个时间周期。现代设计DFX系列介绍DFM:DesignforManufacturing可制造性设计DFT:DesignforTest可测试性设计DFD:DesignforDiagnosibility可分析性设计DFA:DesignforAssembly可装配性设计DFE:DesignforEnvironment环保设计DFF:DesignforFabricationofthePCBPCB可加工性设计DFS:DesignforSourcing物流设计DFR:DesignforReliability可靠性设计HP公司DFM统计调查表明:产品总成本60%取决于产品的最初设计，75％的制造成本取决于设计说明和设计规范，70－80％的生产缺陷是由于设计原因造成的。新产品研发过程方案设计→样机制作→产品验证

→小批试生产→首批投料→正式投产传统的设计方法与现代设计方法比较

传统的设计方法

串行设计重新设计重新设计生产1#n#

现代设计方法

并行设计CE重新设计生产及DFM1#内容一.不良设计在SMT生产制造中的危害二.目前国内SMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施三.SMT工艺对PCB设计的要求四.SMT设备对PCB设计的要求五.提高PCB设计质量的措施六.SMT印制板可制造性设计（工艺性）审核七.产品设计人员应提交的图纸、文件八.外协加工SMT产品时需要提供的文件九.IPC-7351《表面贴装设计和焊盘图形标准通用要求》简介一.不良设计在SMT生产制造中的危害1.造成大量焊接缺陷。2.增加修板和返修工作量，浪费工时，延误工期。3.增加工艺流程，浪费材料、浪费能源。4.返修可能会损坏元器件和印制板。5.返修后影响产品的可靠性6.造成可制造性差，增加工艺难度，影响设备利用率，降低生产效率。7．最严重时由于无法实施生产需要重新设计，导致整个产品的实际开发时间延长，失去市场竞争的机会。二.目目前国内内SMT印印制电路路板设计计中的常常见问题题及解决决措施1.PCB设设计中的的常见问问题（举举例）(1)焊焊盘结结构尺寸寸不正确确（以Chip元件为为例）a当焊焊盘间距距G过大大或过小小时，再再流焊时时由于元元件焊端端不能与与焊盘搭搭接交叠叠，会产产生吊桥桥、移位位。焊盘间距距G过大大或过小小b当焊焊盘尺寸寸大小不不对称，，或两个个元件的的端头设设计在同同一个焊焊盘上时时，由于于表面张张力不对对称，也也会产生生吊桥、、移位。。(2)通通孔设设计不正正确导通孔设设计在焊焊盘上，，焊料会会从导通通孔中流流出，会会造成焊焊膏量不不足。不正确正正确印印制导导线(3)阻焊焊和丝网不规规范阻焊和丝网加加工在焊盘上上，其原因：：一是设计；；二是PCB制造加工精精度差造成的的。其结果造造成虚焊或电电气断路。(4)元器器件布局不合合理a没有按照照再流焊要求求设计，再流流焊时造成温温度不均匀。。b没有按照照波峰焊要求求设计，波峰峰焊时造成阴阴影效应。(5)基准准标志(Mark)、PCB外形和和尺寸、PCB定位孔孔和夹持边的的设置不正确确a基准标志志(Mark)做在大地地的网格上，，或Mark图形周围有有阻焊膜，由由于图象不一一致与反光造造成不认Mark、频繁繁停机。b导轨传输输时，由于PCB外形异异形、PCB尺寸过大、、过小、或由由于PCB定定位孔不标准准，造成无法法上板，无法法实施机器贴贴片操作。c在定位孔孔和夹持边附附近布放了元元器件，只能能采用人工补补贴。d拼板槽和和缺口附近的的元器件布放放不正确，裁裁板时造成损损坏元器件。。(6)PCB材料选择择、PCB厚厚度与长度、、宽度尺寸比比不合适a由于PCB材料选择择不合适，在在贴片前就已已经变形，造造成贴装精度度下降。bPCB厚厚度与长度、、宽度尺寸比比不合适造成成贴装及再流流焊时变形，，容易造成焊焊接缺陷，还还容易损坏元元器件。特别别是焊接BGA时容易造造成虚焊。虚焊(7)BGA的常见设设计问题a焊盘尺寸寸不规范，过过大或过小。。b通孔设计计在焊盘上，，通孔没有做埋孔处理c焊盘与导导线的连接不不规范d没有设计计阻焊或阻焊焊不规范。A面再流焊，，B面波峰焊焊工艺时，BGA的导通通孔应设计盲盲孔A面再流焊B面波峰焊由于二次熔锡锡造成BGA焊焊点失效(8)元器器件和元器件件的包装选择择不合适由于没有按照照贴装机供料料器配置选购购元器件和元器件的包包装，造成无法用用贴装机贴装装。(9)齐套套备料时把编编带剪断。(10)PCB外形不不规则、PCB尺寸太小小、没有加工工拼板造成不不能上机器贴贴装……等等等。三.SMT工艺对对PCB设计计的要求1.印制板板的组装形式式及工艺流程程设计2．选择PCB材料3．选择元器器件4.SMC/SMD（（贴装元器件件）焊盘设计计5．THC（（通孔插装元元器件）焊盘盘设计6.布线设计7.焊盘与与印制导线连连接的设置8.导通孔孔、测试点的的设置9.阻焊、、丝网的设置置10.元器器件整体布局局设置11.再流流焊与波峰焊焊贴片元件的的排列方向设设计12.元元器件的间距距设计13.散散热设设计14.高高频及及抗电电磁干干扰设设计15.可可靠性性设计计16.降降低生生产成成本设设计1.印印制制板的的组装装形式式及工工艺流流程设设计1.1印印制板板的组组装形形式1.2工工艺流流程设设计1.2.1纯纯表面面组装装工艺艺流程程(1)单单面表表面组组装工工艺流流程施加焊焊膏贴贴装元元器件件再再流流焊。。(2)双双面表表面组组装工工艺流流程A面施施加焊焊膏贴贴装元元器件件再再流流焊翻转PCBB面施施加焊焊膏贴贴装元元器件件再再流流焊。。ABAB1.2.2表表面贴贴装和和插装装混装装工艺艺流程程(1)单单面混混装（（SMD和和THC都都在同同一面面）A面施施加焊焊膏贴贴装装SMD再再流流焊A面插装THC(2)单面混装（SMD和THC分别在PCB的两面）B面施加贴装胶贴装SMD胶固化翻转PCBA面插装THCB面波峰焊。或：A面插装THC（机器）B面点胶贴装固化再波峰焊。ABAB(3)双面面混装（THC在A面，，A、B两面面都有SMD）A面施加焊膏膏贴贴装SMD再再流焊翻转PCBB面施加贴装装胶贴贴装SMD胶胶固化化翻转PCBA面插装THCB面波波峰焊。（应用最多））AB(4)双面面混装（A、、B两面都有有SMD和THC）A面施加焊膏膏贴贴装SMD再再流焊焊翻转PCBB面施加贴装装胶贴贴装SMD胶胶固固化翻转PCBA面插装THCB面波波峰焊B面插装件后后附。AB1.3选择择表面贴装工工艺流程应考考虑的因素1.3.1尽尽量采用再再流焊方式，，再流焊比波波峰焊具有以以下优越性；；(1)元器件件受到的热冲冲击小。(2)能控制制焊料量，焊焊接缺陷少，，焊接质量好好，可靠性高高；(3)焊料中中一般不会混混入不纯物，，能正确地保保证焊料的组组分；有自定位效应应（selfalignment）(4)可在同同一基板上，，采用不同焊焊接工艺进行行焊接；(5)工艺简简单，修板量量极小。从而而节省了人1.3.2一一般密度的的混合组装时时尽量选择插装装元件、贴片片元件在同一一面。当SMD和THC在PCB的同一面面时，采用A面印刷焊膏膏、再流焊，，B面波峰焊焊工艺；（必必须双面板））当THC在PCB的A面面、SMD在在PCB的的B面时，采采用B面点胶胶、波峰焊工工艺。（单面面板）ABAB1.3.3高高密度混合合组装时a)高密度度时，尽量选选择表贴元件件；b)将阻、、容、感元件件、晶体管等等小元件放在在B面，IC和体积大、、重的、高的的元件（如铝铝电解电容））放在A面，，实在排不开开时，B面尽尽量放小的IC；c)BGA设计时，尽尽量将BGA放在A面，，两面安排BGA时将小小尺寸的BGA放在B面面。d)当没有有THC或只只有及少量THC时，可可采用双面印印刷焊膏、再再流焊工艺，，及少量THC采用后附附的方法；e)当f)尽量不要在双面安排THC。必须安排在B面的发光二极管、连接器、开关、微调元器件等THC采用后附（焊）的方法。注意：在印制板板的同一一面，禁禁止采用用先再流流焊SMD，后后对THC进行行波峰焊焊的工艺艺流程。。2．选择择PCB材料a)应适适当选择择Ｔg较较高的基基材———玻璃化化转变温温度Ｔg是聚合合物特有有的性能能，是决决定材料料性能的的临界温温度，是是选择基基板的一一个关键键参数。。环氧树树脂的Tg在125~140℃左左右，再再流焊温温度在220℃℃左右，，远远高高于PCB基板板的Ｔg，高温温容易造造成PCB的热热变形，，严重时时会损坏坏元件。。Tg应高高于电路路工作温温度b)要要求CTE低———由于于X、Y和厚度度方向的的热膨胀胀系数不不一致，，容易造造成PCB变形形，严重重时会造造成金属属化孔断断裂和损损坏元件件。c)要要求耐热热性高———一般般要求PCB能能有250℃/50S的耐热热性。d）要求求平整度度好e)电电气性能能要求——高频频电路时时要求选选择介电电常数高高、介质质损耗小小的材料料。——绝缘缘电阻，，耐电压压强度，，抗电电弧性能能都要满满足产品品要求。。3．选择择元器件件3.1元元器件件选用标标准a元元器件的的外形适适合自动动化表面面贴装，，元件的的上表面面应易于于使用真真空吸嘴嘴吸取，，下表面面具有使使用胶粘粘剂的能能力；b尺尺寸、形形状标准准化、并并具有良良好的尺尺寸精度度和互换换性；；c包包装形形式适合合贴装机机自动贴贴装要求求；d具具有一定定的机械械强度，，能承受受贴装机机的贴装装应力和和基板的的弯折应应力；e元元器件的的焊端或或引脚的的可焊性性要符合合要求；；235℃℃±5℃℃，2±0.2s或230℃±5℃，3±0.5s，，焊端90%沾沾锡。f符符合再流流焊和波波峰焊的的耐高温温焊接要要求；再流焊：：235℃±5℃，2±0.2s。波峰焊：：260℃±5℃，5±0.5s。g可可承受有有机溶剂剂的洗涤涤；3.2选择元器器件要根根据具体体产品电电路要求求以及PCB尺尺寸、组组装密度度、组装装形式、、产品的的档次和和投入的的成本进进行选择择。a）SMC的的选择注意尺寸寸大小和和尺寸精精度，并并考虑满满足贴片片机功能能。钽和铝电电解电容容器主要要用于电电容量大大的场合合薄膜电容容器用于于耐热要要求高的的场合云母电容容器用于于Q值高高的移动动通信领领域波峰焊工工艺必须须选择三三层金属属电极焊焊端结构构片式元元件无引线片片式元件件端头三三层金属属电极示示意图外部电极极（镀铅铅锡）中间电极极（镍阻阻挡层））内部电极极（一般般为钯银银电极））b)SMD的选择•小外形封封装晶体体管：SOT23是最最常用的的三极管管封装，，SOT143用用于射频频•SOP、SOJ：是DIP的缩缩小型，，与DIP功能能相似•QFP：：占有面面积大，，引脚易易变形，，易失去去共面性性；引脚脚的柔柔性又能能帮助释释放应力力，改善善焊点的的可靠性性。QFP引腿腿最小间间距为0.3mm，目目前0.5mm间距距已普遍遍应用，，0.3mm、、0.4mm的QFP逐渐渐被BGA替代代。选择择时注意意贴片机机精度是是否满满足要求求。•PLCC：占有有面积小小，引脚脚不易变变形，但但检测不不方便。。•LCCC：价格昂昂贵，主主要用于于高可靠靠性的军军用组件件中，而且必须须考虑器器件与电电路板之之间的CET问问题•BGA、CSP：适用用于I/O高的的电路中中。c)片片式机电电元件：：用于高高密度、、要求体体积小、、重量轻轻的电子子产品。。对于重重量和体体积大的的电子产产品应选选用有引引脚的机机电元件件。d)THC（（插装元元器件））•大功率器器件、机机电元件件和特殊殊器件的的片式化化尚不成成熟，还还得采用用插装元元器件•从价格上上考虑，，选择THC比比SMD较便宜宜。、4.SMC/SMD（贴装装元器件件）焊盘盘设计a再流焊焊工艺→→→印刷焊膏贴贴装元器器件再再流焊焊b波峰焊焊工艺→→→→→→→印刷刷贴贴片片胶胶贴贴装装元元器器件件胶胶固再流流焊焊与与波波峰峰焊焊工工艺艺比比较较PCB焊焊盘盘结结构构设设计计要要满满足足再再流流焊焊工工艺艺特特点点““再再流流动动””与与自自定定位位效效应应Chip元元件件焊焊盘盘设设计计应应掌掌握握以以下下关关键键要要素素：：a对对称称性性————两两端端焊焊盘盘必必须须对对称称，，才才能能保保证证熔熔融融焊焊锡锡表表面面张张力力平平衡衡。。b焊焊盘盘间间距距————确确保保元元件件端端头头或或引引脚脚与与焊焊盘盘恰恰当当的的搭搭接接尺尺寸寸。。c焊焊盘盘剩剩余余尺尺寸寸————搭搭接接后后的的剩剩余余尺尺寸寸必必须须保保证证焊焊点点能能够够形形成成弯弯月月面面。。d焊焊盘盘宽宽度度————应应与与元元件件端端头头或或引引脚脚的的宽宽度度基基本本一一致致。。BSA————焊焊盘盘宽宽度度AB————焊焊盘盘的的长长度度G————焊焊盘盘间间距距GS————焊焊盘盘剩剩余余尺尺寸寸矩形形片片式式元元件件焊焊盘盘结结构构示示意意图图标准准尺尺寸寸元元器器件件的的焊焊盘盘图图形形可可以以直直接接从从CAD软软件件的的元元件件库库中中调调用用，，也也可可自自行行设设计计。。在实实际际设设计计时时，，有有时时库库中中焊焊盘盘尺尺寸寸不不全全、、元元件件尺尺寸寸与与标标准准有有差差异异或或不不同同的的工工艺艺，，还还必必须须根根据据具具体体产产品品的的组组装装密密度度、、不不同同的的工工艺艺、、不不同同的的设设备备以以及及特特殊殊元元器器件件的的要要求求进进行行设设计计。。贴装装元元器器件件的的焊盘盘设设计计下面面介介绍绍几几种种常常用用元元器器件件的的焊焊盘盘设设计计：：(1)矩矩形形片片式式元元器器件件焊焊盘盘设设计计(a)0805、、1206矩矩形形片片式式元元器器件件焊焊盘盘尺尺寸寸设设计计原原则则(b)1206、、0805、、0603、、0402、、0201焊焊盘盘设设计计(c)钽钽电电容容焊焊盘盘设设计计(2)半半导导体体分分立立器器件件焊焊盘盘设设计计（（MELF、、片片式式、、SOT、、TOX系系列列））(3)翼翼形形小小外外形形IC、、电电阻阻网网络络（（SOP））(4)四边边扁平封装器器件（QFP）(5)J形形引脚小外形形集成电路（（SOJ）和和塑封有引脚脚芯片载体（（PLCC））的焊盘设计计(6)BGA焊盘设计计(7)新型封装PQFN的焊盘设计(1)矩矩形片式元器器件焊盘设计计(a)0805、1206矩形片式元器器件焊盘尺寸寸设计原则LWHBTAG焊盘宽度：A=Wmax-K电阻器焊盘的的长度：B=Hmax+Tmax+K电容器焊盘的的长度：B=Hmax+Tmax-K焊盘间距：G=Lmax-2Tmax-K式中：L—元元件长度,mm；W—元件宽度度,mm；T—元件焊端端宽度,mm；H—元件高度度(对塑封钽钽电容器是指指焊端高度),mm；K—常数数，一般般取0.25mm。。0201（0.6mm××0.3mm））焊盘设计计模板开口口设计0.260.300.240.150.310.200.150.600.080.230.350.2601005焊盘盘设计0201焊盘设设计最新推出出01005（0.4mm××0.2mm））01005C、、01005R已经经模块工工艺中(b)1206、0805、0603、、0402、0201焊盘设设计英制公公制制A（mil））B(mil)G(mil)182545642507012018124532120701201210322510070801206（（3216））6070700805（（2012））5060300603（（1508））2530250402（（1005））2025200201（（0603））121012(c)钽钽电电容容焊焊盘盘设设计计代码码英英制制公公制制A（（mil））B(mil)G(mil)A12063216506040B14113528906050C231260329090120D28177243100100160(2)半半导导体体分分立立器器件件焊焊盘盘设设计计分类类：：MELF：：LL系系列列和和0805－－2309片式式：：J和和L型型引引脚脚SOT系系列列：：SOT23、、SOT89、、SOT143等等TOX系系列列：：TO252Z=L+1.3L为为元元件件的的公公称称长长度度①MELF焊焊盘盘设设计计（MetalElectrodeLeadlessFace）（a））GULLWINDSOD123SOD323焊焊盘盘设设计计Z=L+1.3（（L=元元件件的的公公称称长长度度））SOD123Z=5X=0.8Y=1.6SOD323Z=3.95X=0.6Y=1.4（b））J-LeadDO214(AA/AB/AC)/SMBZ=A+1.4（A=元件的公公称长度）X=1.2W1系列号ZXYDO214AA6.82.42.4DO214AB9.33.62.4DO214AC6.51.742.4②片式小外外形二极管焊焊盘设计（SOD：SmallOutlineDiode）分类:SOT23/SOT323/SOT523SOT89/SOT223SOT143/SOT25/SOT153/SOT353SOT223TO-252③SOT系列列焊盘设计（SOT:SmallOutlineTransistor）单个引脚焊盘盘长度设计原原则：焊盘设计（a）SOT23元件尺寸（b）SOT-89元件尺寸焊盘设计（c）SOT-143元件尺寸焊盘设计（d）SOT223元件尺寸焊盘设计（e）T0252元件尺寸焊盘设计对于小外形晶晶体管，应在在保持焊盘间间中心距等于于引线间中心心距的基础上上，再将每个个焊盘四周的的尺寸分别向向外延伸至少少0.35mm。2.72.60.70.72.00.80.82.93.04.40.81.11.23.8SOT23SOT143SOT89小外形SOT晶体管焊盘盘示意图SOT设计最新变化(3)翼形小外形IC和电阻网网络（SOP）分类：SOICSSOICSOPTSOPCFPSOP设计原原则：a)焊盘中中心距等于引引脚中心距；；b)单个引脚脚焊盘设计的的一般原则Y=T+b1+b2=1.5~2mm（（b1=b2=0.3～0.5mm））X=1~1.2Wc)相相对对两排排焊盘盘内侧

G=F-K式中：G—两排焊盘之间距离，F—元器件壳体封装尺寸，K—系数，一般取0.25mm，GF（a）SOIC焊焊盘设计（SmalOutlineIntegratedCircuits））元件参数：：Pitch＝1.27(50mil)封装体尺寸寸A：3.9、7.5、8.9(mm).PIN:8、14、16、、20、24、、28、32、36、SO16/SO16W、SO20W、SO24W/S024X设计考虑的的关键几何何尺寸：元件封装体体尺寸A引脚数间距E焊盘设计：：A.焊盘盘外框尺寸寸Z封装ZASO8/14/167.4mm3.9SO8W－－SO36W11.47.5SO24X－36X138.9B.焊盘盘长×宽（（Y×X））＝2.2×0.6(mm)C.没有有公英制累累积误差元件参数：：Pitch＝1.27(50mil)PIN:6、10、12、、18、22、30、40、、42表示方法：：SOP10设计考虑的的关键几何何尺寸：引脚数，不同引脚数数对应不同的封装装体宽度。。（b）SOP焊盘盘设计（SmalOutlinePackages）焊盘设计：：焊盘外框尺尺寸SOP6~1416/18/2022/2428/3032/3640/42(Z）7.49.411.213.21517B.焊焊盘长××宽（Y××X）＝2.2×0.6没有公英制制累积误差差a)SOIC有有宽窄体之之分，SOP无宽窄窄体之分，，b)SOP元件厚（1.5~4.0mm），SOIC薄（1.35~2.34mm）。c)SOP16以以上PIN的焊盘，，由于封装装体的尺寸寸不一样，，因此Z也也不一样。。SOP与SOIC焊焊盘设计的的区别元件参数：：Pitch＝0.8/0.635mm封装体尺寸寸A：12、7.5mmPIN:48、56、64共3种：SSO48、SSO56、、SO64（c）SSOIC焊盘设计计（ShrinkSmalOutlineIntegratedCircuitsShrinkSmal））焊盘设计：：A.焊盘盘尺寸(mm)封装ZXYP/EDSSO4811.60.352.20.63514.61SSO5611.60.352.20.63517.15SO6415.40.52.00.824.8C.0.8mm存存在公英制制累积误差差（d）TSOP焊焊盘设计ThinSmalOutlinePackages元件参数：：Pitch＝0.65/0.5/0.4/0.3(FinePitch)元件高度H=1.27mm16种PIN，16~76短端A有6、8、、10、12mm4个尺寸长端L有14、16、18、、20mm4个尺寸寸表示方法：：TSOPA×LPIN数TSOP8×2052焊盘设计：：焊盘外框尺尺寸Z＝L+0.8mmL元件长度度方向公称称尺寸B.焊盘盘长×宽（（Y×X））0.65焊焊盘长×宽宽（Y×X）＝1.6×0.4mm0.5焊盘盘长×宽（（Y×X））＝1.6×0.3mm0.4焊盘盘长×宽（（Y×X））＝1.6×0.25mm0.3焊盘盘长×宽（（Y×X））＝1.6×0.17mmTSOP0.5/0.4/0/3的的焊盘设计计同QFP/SQFPC.验证证焊盘内侧侧距离：G＜S-0.3~0.6，一般每每边余0.5mm有公英制累累积误差，，封装装:CFP/SOPSSOI或SOIC器件引脚间距:1.270.80.650.6350.50.40.3焊盘宽度:0.65/0.60.50.40.40.30.250.17焊盘长度:2.22.01.62.21.61.61.6总结结(SOP焊焊盘盘设设计计)（4））四四边边扁扁平平封封装装器器件件（（QFP））分类类：：PQFPSQFP/QFP(TQFP)CQFP(方方形形、、矩矩形形)QFP设设计计总总则则:a)焊焊盘盘中中心心距距等等于于引引脚脚中中心心距距；；b)单单个个引引脚脚焊焊盘盘设设计计的的一一般般原原则则Y=T+b1+b2=1.5~2mm（（b1=b2=0.3～～0.5mm））c)相相对对两两排排焊焊盘盘内内侧侧距距离离按按下下式式计计算算（（单单位位mm））：：G=A/B-K式中中：：G——两两排排焊焊盘盘之之间间距距离离A/B——元元器器件件壳壳体体封封装装尺尺寸寸K——系系数数，，一一般般取取0.25mmG元件件参参数数：：Pitch＝＝0.635(FinePitch)(25mil)PIN:84、、100、、132、、164、、196、、244表示示方方法法：：PQFP84(a)PQFP元元件件焊焊盘盘设设计计(PlasticQuadFlatPack)焊盘盘设设计计：：焊盘盘外外框框尺尺寸寸（（Z））=LMAX+0.6焊盘盘外外框框尺尺寸寸Z=L+0.8LMAX：元元件件长长（（宽宽））方方向向最最大大尺尺寸寸L：：元元件件长长（（宽宽））方方向向公公称称尺尺寸寸B.焊焊盘盘长长××宽宽（（Y××X））＝＝1.8××0.35C.验验证证焊焊盘盘内内侧侧距距离离：：G＜＜S的的最最小小值值元件件参参数数：：QFP：：Pitch＝＝0.8/0.65SQFP：：Pitch＝＝0.5/0.4/0.3(FinePitch)TQFP=THINQFPPIN：：24~576表示示方方法法：：QFP引引脚脚数数（（例例QFP208））SQFPA××B－－引引脚脚（（A=B））(b)QFP/SQFP焊焊盘盘设设计计(PlasticQuadFlatPack)焊盘设计计：A.Pitch=0.8/0.65mm焊盘外框框尺寸Z=L+0.6L：元件件长（宽宽）方向向公称尺尺寸0.8焊焊盘长××宽（Y×X））＝1.8×0.50.65焊盘长长×宽（（Y×X）＝1.8××0.4B.Pitch=0.5/0.4/0.3mm焊盘外框框尺寸Z=L+0.8或焊盘外外框尺寸寸Z＝＝A/B+2.8L：元件件长/宽宽方向公公称尺寸寸A/B：：元件封封装体尺尺寸0.5焊焊盘长××宽（Y×X））＝1.6×0.30.4焊焊盘长××宽（Y×X））＝1.6×0.250.3焊焊盘长××宽（Y×X））＝1.6×0.17注意事项项：a)验证证相对两排排焊盘内内、外侧侧距离G＜Smin-0.3~0.6mm（（0.5）Z＞Lmix-0.3~0.6(mm（0.3）b)存在在公英制制累积误误差（Pitch=0.8/0.65/0.5/0.4/0.3））(c)QFP/SQFP（（矩形形）元件件焊盘设设计元件参数数：QFP：：Pitch＝＝0.8/0.65SQFP：Pitch＝0.5/0.4/0.3(FinePitch)TQFP=THINQFPPIN：：32~440表示方法法：QFP引引脚数（（例QFP8））SQFPA×B－引脚脚（A≠B）焊盘设设计:A.Pitch=0.8/0.65mm（QFP80/100）Z1=L1+0.8Z2=L2+0.8L1、L2元件长/宽方向公公称尺寸0.8焊盘盘长×宽（（Y×X））＝1.8×0.50.65焊焊盘长×宽宽（Y×X）＝1.8×0.4B.PITCH=0.5/0.4/0.3mm焊盘外框尺尺寸Z1/Z2=L1/L2+0.8或Z1/Z2＝A/B+2.8L1/L2元件长/宽方向公公称尺寸A/B元件件封装体尺尺寸0.5焊盘盘长×宽（（Y×X））＝1.6×0.30.4焊盘盘长×宽（（Y×X））＝1.6×0.250.3焊盘盘长×宽（（Y×X））＝1.6×0.17注意事项：：a)验证相对两排焊焊盘内、外外侧距离G＜Smin-0.3~0.6mm（0.5）Z＞Lmix-0.3~0.6(mm（0.3）b)存在公公英制累积积误差器件引脚间距距:1.270.80.650.6350.50.40.3焊盘宽度:0.650.50.40.350.30.250.17焊盘长度:2.41.81.81.81.61.61.6封装:CQFPQFPPQFPSQFP封装体尺寸相相同的情况下下，Z是相同同的，但间距距和焊盘宽度度不同0.8、0.65、0.5、0.4、0.3存存在公英制转转换误差。总结（QFP）FinePitch（（QFP160P=0.635元件焊盘设设计)Pitch=0.635mm（（25mil）单个焊盘盘设计：长×宽=（60mil~78mil）×（12mil~13.8mil）(1.5mm~2mm）×（0.3mm~0.35mm)FinePitchQFP208P=0.5元件件焊单个盘设设计Pitch=0.5mm（19.7mil）长×宽=（60mil~78mil）×（10mil~12mil）(1.5mm~2mm）×（0.25mm~0.3mm)FinePitchPitch=0.4mm或.03mm元元件单个焊盘盘设计Pitch=0.4mm长长×宽=70mil×9mil(1.78mm×0.23mm)Pitch=0.3mm长长×宽=50mil×7.5mil(1.27mm×0.19mm)(5)J形引脚小外外形集成电路路（SOJ））和塑封有引引脚芯片载体体（PLCC）的焊盘设计分类：SOJPLCC(方形、矩矩形)LCCSOJ与PLCC的引脚脚均为J形，，典型引脚中中心距为1.27mm；a)单个引引脚焊盘设计计（0.50～0.80mm）××（1.85～2.15mm）；；b)引脚中中心应在焊盘盘图形内侧1/3至焊盘盘中心之间；；c)SOJ相对两排焊焊盘之间的距距离（焊盘图图形内廓）A值一般为5、6.2、、7.4、8.8(mm)；d)PLCC相对两排排焊盘外廓之之间的距离：：J=C+K（（单位mm）式中：J—焊焊盘图形外廓廓距离；C—PLCC最大封装尺尺寸；K—系数，一一般取0.75。设计总则（a）SOJ元元件焊盘设计计（SmalOutlineIntegratedCircuitsJ引引脚）元件参数：Pitch＝＝1.27mm元件宽度：300、350、400、450（0.300英寸）PIN：14、16、18、20、、22、24、26、28表示方法：SOJ引引脚数/元元件封装体宽宽度:SOJ14/300；SOJ14/450焊盘设计：A.焊盘尺尺寸设计元件封装系列列300350400450焊盘外框尺寸寸Z9.410.611.813.2焊盘长×宽（（Y×X）＝＝2.2×0.6B.注意：：验证相对两排焊盘盘内、外侧距距离：G＜Smin-0.3~0.6mmZ＞Lmix+0.3~0.6mm元件参数：Pitch＝＝1.27mmPIN：20、28、44、52、68、84、、100、124表示方法：PLCC-引引脚数PLCC-100（b）PLCC(方方形)焊盘设计（PlasticLeadedChipCarriersJ引脚）焊盘设计：A.焊盘尺尺寸设计长×宽＝2.2mm×0.6mmB.注意：：验证相对两排焊盘盘内、外侧距距离（c）PLCC(矩形)元件焊盘设设计元件参数：Pitch＝＝1.27mm元件PIN：：28~124表示方法：PLCC/R-引引脚数PIN分布PLCC/R-327×9焊盘设计：A.焊盘尺尺寸设计长×宽=2.0mm×0.6mmPLCC焊盘盘图焊盘原标准:长×=75mil×25mil(1.9mm×0.635mm)A=C+30mil（（C为元件件外形尺寸,0.762）IPC标准:长×宽宽＝1.9mm××0.635mm)A=C+35mil(平均0.9mm)间距为1.27（50mil）的SOP、SOJ的焊盘盘设计单个焊盘：：长×宽=75mil×25milSOP8~SOP16A=140milSOP14~SOP28A=300milSOJ16~SOJ24A=230milSOJ24~SOJ32A=280mil(6)BGA焊盘设计计BGA的分类类和结构特点点BGA焊盘设设计原则焊盘及阻焊层层设计引线和过孔几种间距BGA焊盘设计计表BGA焊盘设设计注意事项项①BGA的分类类和结构特点点a)BGA是指在器件件底部以球形形栅格阵列作作为I/O引引出端的封装装形式。分为为：PBGA（PlasticBallGridArray塑料BGA）CBGA(CramicBallGridArray陶瓷BGA)TBGA（TapeBallGridArray载载带BGA））μBGA（ChipscalePackage微型BGA），又又称CSP。。BGA的外形形尺寸范围为为7mm～～50mm。一般共面性小小于0.2mm。b)PBGA是最常用用的，它以印印制板基材为为载体。PBGA的焊焊球间距为1.50mm、1.27mm、、1.0mm、0.8mm，焊球直径为0.89mm、0.762mm、0.6mm、0.5mm；；c)BGA底部焊球有有部分分布和和完全分布两两种分布形式式部分分布完完全分布布PBGA结构构1.载体:FR4BT（bismaleimidetriazine)树脂脂（含有有聚合物）Tg(玻璃化化转变温度)115℃-125℃170℃-215℃Tg高、封装尺寸寸稳定好2.连接方式：金金属丝压焊3.封装：塑料模模压成形4.焊球：63Sn/37Pb∮∮0.5~0.89mm5.间距：0.81.01.271.5mm元件尺寸：7~50mm6.导通孔作用：：互连、散热热PBGA的缺缺点：容易吸吸潮CBGA和CCGA结构构CBGA是为为解决PBGA吸潮性，，底部是90Pb/10Sn焊焊球，直径0.89mm；CCGA是解解决CBGA的尺寸（CBGA＜32××32；CCGA＞＞32×32）CCGA底部是90Pb/10Sn的的柱，直径0.5mm、高2.21mmCBGA和CCGA都可以采用有有铅共晶焊料料或无铅焊料料进行焊接，，焊接时底部部的球和柱均均不熔化。1.载体:多层层陶瓷载体2.连接方式：倒装芯片焊接接（环氧树脂填填充）3.间距：1.0、1.27mmTBGA的结构构1.载体:“铜铜/聚酰亚亚胺/铜”双双金属带带，上表面：：信号传输铜铜导线，下表表面为地层。。2.连接方式：倒倒装芯片焊接接，焊后用环环氧树脂填充充，以防机械械损伤3.加固层：载载体顶部用用胶连接，，提供封装装体的刚性性和共面性性。4.散热片：芯芯片背部用用导热胶连连接，提供供芯片良好好的散热性性。5.焊球：90Pb/10Sn直直径0.65mm6.间距：1.0、1.27、、1.5mm尺寸：7mm--50mmCSP结构构CSP结构构与PBGA相同，，有正装、、倒装两种种形式。CSP的封封装尺寸与与芯片尺寸寸之比≤１１.２1.载体:树树脂基板（（陶瓷+环环氧树脂或或BT树脂脂）2.连接方式：：金属丝压压焊（不利利于小型化化）、倒装芯片焊焊接（凸点点达到20μm、环环氧树脂填充充，广泛泛应用）3.间距：0.8、0.5、0.4mm②BGA焊盘设计计原则a)PCB上每个个焊球的焊焊盘中心与与BGA底底部相对应应的焊球中中心相吻合合；b)PCB焊盘焊盘最大直径等于BGA底部焊球的焊盘直径最小直径等于BGA底部焊盘直径减去贴装精度例如：BGA底部焊盘直径为0.89mm，贴装精度为±0.1mm，PCB焊盘最小直径等于0.89mm-0.2mm。（BGA器件底部焊球的焊盘直径根据供应商提供的资料）c)与焊盘连接的导线宽度要一致，一般为0.15～0.2mm；d)阻焊尺寸比焊盘尺寸大0.1～0.15mm。e)导通通孔在孔化化电镀后，，必须采用用介质材料料或导电胶胶进行堵塞塞（盲孔）），高度不不得超过焊焊盘高度；；f)设置置外框定位线线，这一点对贴贴片后的检检查很重要要。定位框尺寸寸和芯片外外形相同；；丝印最大大公差为0.25mm；线宽为0.2mm～～0.25mm；45º倒倒角表示芯芯片方向；；外框定位线线可以是丝丝印，也可可以用做敷敷铜。前者者会产生误误差，后者者更精确。。必须注意意敷铜线不不要影响到到BGA布线；在定定位框外设设置2个MARK点也是必要要的。③焊盘及及阻焊层设设计焊盘分类：：（按照阻焊焊方法不同同）SMD(soldermaskdefined)NSMD（（non-soldermaskdefined）焊盘结构：：SMD：阻阻焊层压在在焊盘上，，焊盘铜箔箔直径比阻阻焊开孔直直径大；NSMD：：阻焊层比比焊盘大（（类似标准准的表面贴贴装焊盘））。SMDNSMDNSMD与与SMD焊盘的应用用NSMD：：大多情况下下推荐使用用。优点是是铜箔直径径比阻焊尺尺寸容易控控制，热风风整平表面面光滑、平平整。且在在BGA焊焊点上应力力集中较小小，增加了了焊点的可可靠性，特特别是BGA芯片片和PCB上都使用用NSMD焊盘时，，可靠性优优势明显。。SMD：优点是铜箔箔焊盘和阻阻焊层交迭迭，因此焊焊盘与环氧氧玻璃板有有较大的附附着强度。。在无铅过过度期有利利于气体排排出，可减减少“空洞洞”现象。。当PCB极极其其弯弯曲曲和和加加速速热循循环环的的条条件件下下，，焊焊盘盘和PCB的的附附着着力力极极其其微微弱弱，，很可可能能造造成成失失效效从从而而导导致致焊点点断断裂裂，，所所以以采采用用SMD结构构。。BGA焊盘盘设设计计的的一（a））焊焊盘盘直直径径既既能能影影响响焊焊点点的的可可靠靠性性又又能能影影响响元元件件的的布布线线。。通通常常焊焊盘盘直直径径小小于于焊焊球球直直径径的的20%--25%。焊焊盘盘越越大大，，两两焊焊盘盘之之间间的的布布线线空空间间越越小小。。如1.27mm间距距的的BGA封装装，，采采用用0.63mm直径径焊焊盘盘，，在在焊焊盘盘之之间间可可以以安安排排2根导导线线通通过过，，线线宽宽125微米米。。如如果果采采用用0.8mm的焊焊盘盘直直径径，，只只能能通通过过1根线线宽宽为为125微米米的的导导线线。。（b））下下列列公公式式给给出出了了计计算算两两焊焊盘盘间间布布线线数数，，其其中中P为封封装装间间距距、、D为焊焊盘盘直直径径、、n为布布线线数数、、x为线线宽宽。。P-D≥（（2n+1）x（c））通通用用规规则则：：PBGA的焊盘盘直径径与器件基板上上的焊焊盘相相同。。（d））CBGA的焊盘盘设计计要保保证模模板开开口使使焊膏膏漏印印量≥≥0.08mm3。这是是最小小要求求，才才能保保证焊焊点的的可靠靠性。。所以以CBGA的焊盘盘要比比PBGA大。④引引线和和过孔孔.导通孔孔不能能加工工在焊焊盘上上，导导通孔孔在孔孔化电电镀后后，必必须采采用介介质材材料或或导电电胶进进行堵堵塞，，高度度不得得超过过焊盘盘高度度；与焊盘盘连接接的导导线宽宽度要要一致致，一一般为为0.15～～0.2mm焊盘直直径（（mm）：0.65；；阻阻焊焊直径径：0.85(0.1mm间隙隙)；；过孔（（mm）：：过孔孔孔径径0.35，过过孔焊焊盘0.635，0.3的完完成孔孔；引线（（mm）：0.15-0.2（最最大的的导线线宽度度为0.2mm）NSMDSMDPitch为1.27mm、焊球直径径为0.762mmBGA的哑铃形形焊盘设计计：Pitch为1.0mm，，焊球直径径为0.5mmBGA/CSP元件件焊盘设计计焊盘结构：：NSMD焊盘直径：：19.6~21.6mil(0.5~0.55mm)阻焊开口直直径：23.6~25.6mil(0.6~0.65mm)过孔：过孔孔孔径11.8mil(0.3mm)过孔焊盘23.6mil(0.61mm)9.8mil(0.25mm)的完成成孔；引线：5-6milPCB层数数及焊盘走走线设计球距为1.0mm的BGA/CSP最小层数数一般为6层；PCB每一一层走2圈圈信号线，，一层电源源，一层地地；两焊盘之间间走一根线线。⑤几种间间距BGA焊盘设计计表⑥BGA焊盘设计计注意事项项（a）采用用NSMD的阻焊形形式，以获获得好的可可靠性。因因为产生较较大的焊接接面积，和和较强的连连接。BGA焊盘盘设计注意意事项（b）每一一个BGA焊球必须须采用独立立焊盘。焊焊盘与焊盘盘之间用最最短的导线线连接，有有利于机、、电性能。。（c）有大大面积连接接时，去掉掉一些铜面面积（网格格形设计））正确的焊盘盘设计BGA焊盘盘设计注意意事项（d）焊盘盘表面处理理采用镀焊焊料热风整整平或OSP，这样样能保证安安装表面的的平整度，，允许元件件适当的自自对中。镀镀金是应当当避免的，，因为在再再流焊时，，焊料和金金之间会发发生反应，，削弱焊点点的连接。。（e）过孔孔不要在焊焊盘上，正、反面过孔都要阻阻焊。（f）外形形定位线画画法不标准准。（g）当有有多个BGA时，在在布置芯片片位置时，，要考虑加加工性（h）考虑虑返修性，，通常BGA周边留留3~5mm，特特别是CBGA间隙隙越大越好好。(7)新型封装PQFN的的焊盘设计PlasticQuadFlatPack–NoLeads(PQFN)方方形扁平平无引脚塑塑料封装QFN封装装具有良好好的电和热热性能、体体积小、重重量轻，已已成为许多多新应用的的理想选择择。LLP（LeadlessLeadframepackage）MLF（MicroLeadlessFrame））QFN(QuadFlatNo-lead)PQFN导电焊盘有有两种类型型一种只裸露露出封装底底部的一面面，其它部部分被封装装在元件内内另一种焊盘盘有裸露在在封装侧面面的部分焊盘设计原原则大面积热焊焊盘的设计计≈器件大大面积暴露露焊盘尺寸寸,还需考考虑避免和和周边焊盘盘桥接等因因素。导电焊盘与与器件四周周相对应的的焊盘尺寸寸相似，但但向四周外外恻稍微延延长一些（（0.3~0.5mm）。0.3~0.5mm器件示意图图焊盘的设计计示意图QFN封装装尺寸QFN焊盘盘设计尺寸寸X、Y———单个周边边焊盘的宽宽度和长度度。D2、E2——热焊焊盘尺寸。。ZDmax、ZEmax———相对两两排周边焊焊盘的最大大外廓距离离。GDmin、GEmin———相对两两排周边焊焊盘的最大大内廓距离离。CLL———周边焊盘盘内侧顶角角点相邻焊焊盘间的最最小距离。。CPL———外围焊盘盘内顶角与与热焊盘的的最小距离离。（定义CLL、CPL目的的：避免焊焊桥）QFN焊盘盘设计尺寸寸热过孔设计计QFN封装装底部大面面积暴露的的热焊盘提提供了可靠靠的焊接面面积，PCB底部部必须设计计与之相对对应的热焊焊盘以及传传热过孔。。过孔提供供散热途径径，能够有有效地将热热从芯片传传导到PCB上。热过孔设计计：孔的数量及及尺寸取决决于器件的的应用场合合、芯片功功率大小、、电性能要要求，根据据热性能仿仿真，建议议传热过孔孔的间距在在1.0~1.2mm，尺寸寸为∮0.3~0.33mm。过孔的阻焊焊形式PCB的阻阻焊层结构构建议使用NSMD阻阻焊层，阻阻焊层开口口应比焊盘盘开口大120~150微米米，即焊盘盘铜箔到阻阻焊层的间间隙有60~75微微米，这样样允许阻焊焊层有一个个制造公差差，通常制制造公差在在50~65微米之之间。当引引脚间距小小于0.5mm时，，引脚之间间的阻焊可可以省略。。PQFN封封装尺寸与与焊盘设计对对照表5．THC（通孔插插装元器件件）焊盘设设计（（ThrougHoleComponent）(1)元元件孔径和和焊盘设计计a)元件孔孔径元件孔径=D+(0.2~0.5)mm（D为引引线直径））。孔与引线间间隙=0.2~0.3mm之之间。自动插装机机的插装孔孔比引线大大0.4mm。如果引线需需要镀锡，，孔还要加加大一些。。通常焊盘内内孔不小于于0.6mm，否则则冲孔工艺艺性不好元件孔径设设计考虑的的因素：元件引脚直直径、公差差和镀层厚厚度；孔径公差、、金属化镀镀层厚度。。插装元器件件焊盘。b)连接盘盘（焊环）焊盘直径＞＞孔的直径径最小尺寸寸要求：国标：0.2mm，最小焊盘盘宽度大于于0.1mm。航天部标准准：Ф0.4mm，一边各留留0.2mm的最小距离离。美军标准：：Ф0.26mm,一边各留0.13mm的最小距离离。连接盘直径径考虑的因因素：打孔偏差；；焊盘附着力力和抗剥强强度。c)焊盘与孔的的关系孔直径＜0.4mm的焊盘设设计：D=(2.5~3)d孔直径＞2mm的焊盘设计计：D=(1.5~2)dd)连连接接盘盘的的形形状状连接接盘盘的的形形状状由由布布线线密密度度决决定定，，一一般般有有：：圆圆形形、、椭椭圆圆、、长长方方形形、、方方形形、、泪泪滴滴形形，，可可查查标标准准。。当焊焊盘盘直直径径为为1.5mm时时，，为为了了增增加加抗抗剥剥强强度度，，可可采采用用椭椭圆圆形形焊焊盘盘，，尺尺寸寸为为长长>1.5mm，，宽宽＝＝1.5mm。。这这在在集集成成电电路路引引脚脚中中常常见见。。同同时时也也好好走走线线、、焊焊接接、、提提高高附附着着力力。。当与与焊焊盘盘连连接接的的走走线线较较细细时时，，要要将将焊焊盘盘与与走走线线之之间间的的连连接接设设计计成成泪泪滴滴形形，，这这样样的的好好处处是是焊焊盘盘不不容容易易起起皮皮，，而而是是走走线线与与焊焊盘盘不不易易断断开开。。e)焊焊盘盘设设计计在在2.54栅栅格格上上。。f)焊焊盘盘内内孔孔边边缘缘到到印印制制板板边边的的距距离离要要大大于于1mm，，这这样样可可以以避避免免加加工工时时导导致致焊焊盘盘缺缺损损。。g)焊焊盘盘的的开开口口：：有有些些器器件件需需要要在在波波峰峰焊焊后后补补焊焊的的，，由由于于经经过过波波峰峰焊焊后后焊焊盘盘内内孔孔被被锡锡封封住住，，使使器器件件无无法法插插下下去去，，解解决决办办法法是是在在印印制制板板加加工工时时对对该该焊焊盘盘开开一一小小口口，，这这样样波波峰峰焊焊时时内内孔孔就就不不会会被被封封住住，，而而且且也也不不会会影影响响正正常常的的焊焊接接。。h)相邻的的焊盘要避避免成锐角角或大面积积的铜箔，，成锐角会会造成波峰峰焊困难，，而且有桥桥接的危险险；大面积积铜箔因散散热过快会会导致不易易焊接。i)多层板板外层、单单双面板上上大的导电电面积，应应局部开设设窗口，并并最好布设设在元件面面；如果大大导电面积积上有焊接接点，焊接接点应在保保持其导体体连续性的的基础上作作出隔离刻刻蚀区域。。防止焊接接时热应力力集中。插装元器件件孔距应标标准化，不不要齐根成成型。跨接线通常常只设7.5mm，10mm。元件名孔孔距R-1/4W、1/2W10mm;12.5mm;17.5mm；；R>1/2W(L+(2~3)mm（（L为元元件身长））IN41487.5mm，，10mm，12.5mm1N400系列10mm，12.5mm小瓷片、独独石电容2.54mm小三极管、、¢3发光管2.54mm(2