PCB封裝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之插裝焊盤(pán),這才是封裝設(shè)計(jì)應(yīng)有的姿態(tài)!


一個(gè)封裝庫(kù)主要由兩部分構(gòu)成分別是焊盤(pán)和圖形,焊盤(pán)的位置和形狀大小決定了焊盤(pán)的焊接情況,而圖形存在的意義是直觀(guān)的表示元器件情況,輔助設(shè)計(jì)和引導(dǎo)元器件裝配。

表貼焊盤(pán)部分我們聊過(guò)了,本章我們來(lái)聊聊插裝焊盤(pán)。

插裝焊盤(pán)我們也叫通孔焊盤(pán),其實(shí)學(xué)名應(yīng)該叫帶孔焊盤(pán)(是不是很難聽(tīng)),其為元器件的引線(xiàn)和印制版各層的電氣連接提供連接點(diǎn),如下圖是一個(gè)通孔焊盤(pán)設(shè)計(jì)的核心因素,元器件制造商會(huì)提供Max Lead Diameter 最大引線(xiàn)直徑。

PCB封裝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之插裝焊盤(pán),這才是封裝設(shè)計(jì)應(yīng)有的姿態(tài)!的圖1

下面這個(gè)圖只是感覺(jué)比較漂亮,貼來(lái)玩玩。

PCB封裝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之插裝焊盤(pán),這才是封裝設(shè)計(jì)應(yīng)有的姿態(tài)!的圖2


孔徑

常見(jiàn)的引腳形狀為圓形或矩形,孔徑設(shè)計(jì)主要影響因素為引線(xiàn)截面的最大長(zhǎng)度(后文用引線(xiàn)直徑代表此值),引線(xiàn)直徑如下圖所示:

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孔徑尺寸的算法為在引線(xiàn)直徑的基礎(chǔ)預(yù)留空間供引腳插入,以及滲錫實(shí)現(xiàn)更好的安裝及焊接牢固,對(duì)于不同的可生產(chǎn)性水平對(duì)應(yīng)為不同的值如下表,用引線(xiàn)直徑直接加上此值便是孔徑。

PCB封裝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之插裝焊盤(pán),這才是封裝設(shè)計(jì)應(yīng)有的姿態(tài)!的圖4

此處的LecelA B C在IPC2221 1.6.3中有定義,可自行查閱文末也有注釋?zhuān)琇evel B 為常用等級(jí)

盤(pán)徑

元器件制造商通常提供引腳或孔尺寸推薦值,但不提供焊盤(pán)尺寸,所有的焊盤(pán)設(shè)計(jì)環(huán)寬應(yīng)盡可能大,但設(shè)計(jì)中往往需要更多的空間實(shí)現(xiàn)更高的密度,原創(chuàng)今日頭條:臥龍會(huì)IT技術(shù)。所以我們希望用最小的環(huán)寬滿(mǎn)足最好的性能。

這里影響焊盤(pán)設(shè)計(jì)的主要因素為孔徑、最小環(huán)寬和制造公差,計(jì)算方法為:

最小焊盤(pán)直徑=孔徑+2*最小環(huán)寬+制造公差

最小環(huán)寬

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制造公差

IPC-2221B Table 9-1 最小制造公差

Level A    0.4 mm

Level B    0.25 mm

Level C    0.2mm

那上面的算法便是最小焊盤(pán)的算法啦,這里需要指出一下業(yè)內(nèi)也很常用1.5倍的孔徑作為焊盤(pán)大小,也是有參考依據(jù)的,當(dāng)然在滿(mǎn)足最小焊盤(pán)的基礎(chǔ)上也推薦此值。

熱風(fēng)焊盤(pán)

熱風(fēng)焊盤(pán)的設(shè)計(jì)為了使導(dǎo)體層隔熱,隔熱僅對(duì)需焊接大面積的導(dǎo)體層(接地層,電源層、導(dǎo)熱層)才需要,隔熱是為了在焊接過(guò)程中提供熱阻以減少焊接停留時(shí)間,實(shí)現(xiàn)更好的焊接效果。

輻條寬度

通常用焊盤(pán)直徑的60%除以需要的輻條數(shù)量(我們常規(guī)都使用4條)確定每個(gè)輻條的寬度

4個(gè)輻條寬度=60%*最小焊盤(pán)直徑/4

內(nèi)徑外徑

熱風(fēng)焊盤(pán)內(nèi)徑(ID),外徑(OD)的設(shè)計(jì)則與孔徑相關(guān),不同的可生產(chǎn)性水平對(duì)應(yīng)超出孔徑的值不同,如下圖:

PCB封裝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之插裝焊盤(pán),這才是封裝設(shè)計(jì)應(yīng)有的姿態(tài)!的圖6

這里有個(gè)疑問(wèn)0.7-0.4不應(yīng)該等于0.3嗎?為啥圖片是0.25

隔離直徑

熱風(fēng)焊盤(pán)還涉及一個(gè)參數(shù)隔離焊盤(pán)(Anti Pad),對(duì)于普通的通孔焊盤(pán)Anti Pad = OD,對(duì)于非金屬化孔還需涉及連接盤(pán)到層間隙

隔離直徑 = 最小焊盤(pán) - 2 * 最小環(huán)寬 + 2 * 連接盤(pán)到層間隙

隔離直徑 = 孔徑 + 制造公差 + 2 * 連接盤(pán)到層間隙

稍微有點(diǎn)邏輯可以看出來(lái)上面的兩個(gè)算法結(jié)果是一樣的。

IPC-2222A Table 9-1 連接盤(pán)到層間隙

Level A     0.51 mm

Level B     0.25mm

Level C     0.13mm

可生產(chǎn)性水平

按照設(shè)計(jì)的特性、公差、測(cè)量、組裝、成品的測(cè)試及制造工藝的驗(yàn)證等方面,可設(shè)計(jì)生產(chǎn)分為三個(gè)水平,以反映在定位、材料、工藝等方面逐漸增加的復(fù)雜程度、同時(shí)制作成本也隨之提高。

Level A:一般設(shè)計(jì)可生產(chǎn)性 — 首選

Level B:中級(jí)設(shè)計(jì)可生產(chǎn)性 — 常用

Level C:高難設(shè)計(jì)可生產(chǎn)性 — 減少

可生產(chǎn)性水平并不代表設(shè)計(jì)需求,而是表示設(shè)計(jì)和生產(chǎn)組裝之間困難程度的一種方法。當(dāng)其中一個(gè)特性使用某一水平時(shí),并不要求其他特性必須使用同一水平。通過(guò)精度、性能指標(biāo)、導(dǎo)電圖形密度、設(shè)備、安裝及測(cè)試要求來(lái)確定可生產(chǎn)性水平的同時(shí),選擇宜基于滿(mǎn)足最低需要。

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