让天下没有难做的PCB

19166218745

首页/ 技术支持/ PCB技术指导/ PCB焊盘设计竟暗藏玄机?这些关键细节你掌握了吗?

PCB焊盘设计竟暗藏玄机?这些关键细节你掌握了吗?

2025-02-21 11:08:43
998

在PCB设计中,焊盘是一个非常重要的概念,PCB工程师对它一定不陌生。不过,虽然熟悉,很多工程师对焊盘的知识却是一知半解。

在电子制造领域,焊盘是表面贴装装配的基础构成要素,对于电路板的性能和可靠性起着关键作用。今天,就带大家深入了解焊盘的种类,以及在 PCB 设计过程中,焊盘设计所遵循的标准。

焊盘作为表面贴装装配的基本构成单元,其主要功能是构建电路板的焊盘图案(land pattern),这是一系列针对不同特殊元件类型而专门设计的焊盘组合。这些精心设计的焊盘组合,确保了电子元件能够准确、稳固地焊接在电路板上,保障电子设备的正常运行 。

焊盘用于电气连接、器件固定或两者兼备的部分导电图形。


PCB焊盘的种类


一、常见焊盘

1、方形焊盘——印制板上元器件大而少、且印制导线简单时多采用。在手工自制PCB时,采用这种焊盘易于实现。




2、圆形焊盘——广泛用于元件规则排列的单、双面印制板中。若板的密度允许,焊盘可大些,焊接时不至于脱落。




3、岛形焊盘——焊盘与焊盘间的连线合为一体。常用于立式不规则排列安装中。



4、多边形焊盘——用于区别外径接近而孔径不同的焊盘,便于加工和装配。
5、椭圆形焊盘——这种焊盘有足够的面积增强抗剥能力,常用于双列直插式器件。



6、开口形焊盘——为了保证在波峰焊后,使手工补焊的焊盘孔不被焊锡封死时常用。

二、特殊焊盘

1、梅花焊盘



梅花焊盘通常用在大的过孔接地的位置,这样设计有以下几点原因:

1)固定孔需要金属化和GND相连, 如果该固定孔是全金属化的,在回流焊的时候容易将该孔堵住。
2)采用内部的金属螺孔可能由于安装或多次拆装等原因,造成该接地处于不良的状态。而采用梅花孔焊盘,不管应力如何变化,均能保证良好的接地。

2、十字花焊盘



十字花焊盘又称热焊盘、热风焊盘等。其作用是减少焊盘在焊接中向外散热,以防止因过度散热而导致的虚焊或PCB起皮。
1)当你的焊盘是地线时候。十字花可以减少连接地线面积,减慢散热速度,方便焊接。
2)当你的PCB是需要机器贴片,并且是回流焊机,十字花焊盘可以防止PCB起皮(因为需要更多热量来融化锡膏)。


3、泪滴焊盘




当焊盘连接的走线较细时常采用,以防焊盘起皮、走线与焊盘断开。这种焊盘常用在高频电路中。

PCB 设计中焊盘的设计标准


一、PCB 焊盘的形状和尺寸设计标准

调用标准封装库:在进行 PCB 设计时,优先调用 PCB 标准封装库,以确保设计的规范性和通用性。

尺寸限制:焊盘单边最小宽度不得小于 0.25mm,同时整个焊盘直径最大不能超过元件孔径的 3 倍。这一限制有助于保证焊盘与元件引脚的适配性,避免因尺寸不当导致的焊接问题。

间距要求:为减少焊接过程中的短路风险,应尽量保证两个焊盘边缘的间距大于 0.4mm,为焊接操作提供足够的空间。

特殊形状设计:当孔径超过 1.2mm 或焊盘直径超过 3.0mm 时,建议将焊盘设计为菱形或梅花形。这种特殊形状的设计能够增加焊盘的散热面积,提高焊接的可靠性。

布线密集时的选择:在布线较为密集的情况下,推荐采用椭圆形与长圆形连接盘。此类形状的焊盘可以在有限的空间内更好地布局,提高布线效率。另外,对于单面板,焊盘的直径或最小宽度应为 1.6mm;而双面板的弱电线路,焊盘尺寸只需在孔直径的基础上加 0.5mm 即可。需要注意的是,焊盘过大容易引发不必要的连焊,影响电路板的性能。


二、PCB 焊盘过孔大小标准

焊盘的内孔尺寸有着严格的规范要求。一般而言,内孔大小不应小于 0.6mm。这是由于当内孔小于该数值时,在开模冲孔加工过程中会面临诸多困难,难以保证加工精度和质量。

在实际设计中,通常采用以金属引脚直径值加上 0.2mm 的方式来确定焊盘内孔直径。例如,当电阻的金属引脚直径为 0.5mm 时,其对应的焊盘内孔直径就应为 0.7mm 。此外,焊盘直径的大小很大程度上取决于内孔直径,二者之间存在紧密的关联,需要根据具体的电路设计需求和元件规格进行合理匹配。


三、PCB 焊盘的可靠性设计要点

对称性:在焊接过程中,熔融焊锡的表面张力对焊点质量有着关键影响。为确保表面张力能够均匀分布并达到平衡状态,焊盘两端必须保持严格对称。这种对称性不仅有助于焊锡均匀地包裹元件引脚,还能提升焊点的机械强度和电气性能稳定性,有效减少虚焊、短路等焊接缺陷的出现概率。

焊盘间距:焊盘间距的合理性直接关系到焊接质量。间距过大,可能导致焊锡无法有效连接元件与焊盘,产生虚焊;间距过小,则容易引发焊锡桥接,造成短路。因此,在设计时,必须精确考量元件端头或引脚的尺寸,确保其与焊盘之间的间距适中,以保障焊接过程顺利进行,获得高质量的焊点。

焊盘剩余尺寸:当元件端头或引脚与焊盘搭接后,剩余的焊盘尺寸至关重要。这部分剩余尺寸应保证焊点能够形成理想的弯月面。弯月面的存在不仅能增强焊点的机械强度,还能改善焊点的电气连接性能,提高焊点的可靠性和耐久性。

焊盘宽度:焊盘宽度应与元件端头或引脚的宽度基本一致。这样的设计能够确保焊接时热量均匀分布,使焊锡充分浸润元件与焊盘,从而形成牢固、可靠的焊点。若焊盘过宽或过窄,都可能导致焊接不良,影响电路板的整体性能。