PCB封裝設計標準之插裝焊盤,這才是封裝設計應有的姿態!

上篇內容我們聊了標準元器件封裝庫表貼焊盤的影響因素及焊盤算法。

表貼焊盤部分我們聊過了,本章我們來聊聊插裝焊盤。

插裝焊盤我們也叫通孔焊盤,其實學名應該叫帶孔焊盤(是不是很難聽),其為元器件的引線和印製版各層的電氣連接提供連接點,如下圖是一個通孔焊盤設計的核心因素,元器件製造商會提供Max Lead Diameter 最大引線直徑。

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下面這個圖只是感覺比較漂亮,貼來玩玩。

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PCB封裝設計標準之插裝焊盤,這才是封裝設計應有的姿態!

孔徑

常見的引腳形狀為圓形或矩形,孔徑設計主要影響因素為引線截面的最大長度(後文用引線直徑代表此值),引線直徑如下圖所示:

PCB封裝設計標準之插裝焊盤,這才是封裝設計應有的姿態!

孔徑尺寸的算法為在引線直徑的基礎預留空間供引腳插入,以及滲錫實現更好的安裝及焊接牢固,對於不同的可生產性水平對應為不同的值如下表,用引線直徑直接加上此值便是孔徑。

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此處的LecelA B C在IPC2221 1.6.3中有定義,可自行查閱文末也有註釋,Level B 為常用等級

盤徑

這裡影響焊盤設計的主要因素為孔徑、最小環寬和製造公差,計算方法為:

最小焊盤直徑=孔徑+2*最小環寬+製造公差

最小環寬

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製造公差

IPC-2221B Table 9-1 最小製造公差

Level ALevel BLevel C
0.4 mm0.25 mm0.2mm

那上面的算法便是最小焊盤的算法啦,這裡需要指出一下業內也很常用1.5倍的孔徑作為焊盤大小,也是有參考依據的,當然在滿足最小焊盤的基礎上也推薦此值。

熱風焊盤

熱風焊盤的設計為了使導體層隔熱,隔熱僅對需焊接大面積的導體層(接地層,電源層、導熱層)才需要,隔熱是為了在焊接過程中提供熱阻以減少焊接停留時間,實現更好的焊接效果。

輻條寬度

通常用焊盤直徑的60%除以需要的輻條數量(我們常規都使用4條)確定每個輻條的寬度

4個輻條寬度=60%*最小焊盤直徑/4

內徑外徑

熱風焊盤內徑(ID),外徑(OD)的設計則與孔徑相關,不同的可生產性水平對應超出孔徑的值不同,如下圖:

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這裡有個疑問0.7-0.4不應該等於0.3嗎?為啥圖片是0.25

隔離直徑

熱風焊盤還涉及一個參數隔離焊盤(Anti Pad),對於普通的通孔焊盤Anti Pad = OD,對於非金屬化孔還需涉及連接盤到層間隙

隔離直徑 = 最小焊盤 - 2 * 最小環寬 + 2 * 連接盤到層間隙

隔離直徑 = 孔徑 + 製造公差 + 2 * 連接盤到層間隙

稍微有點邏輯可以看出來上面的兩個算法結果是一樣的。

IPC-2222A Table 9-1 連接盤到層間隙

Level ALevel BLevel C
0.51 mm0.25mm0.13mm

可生產性水平

按照設計的特性、公差、測量、組裝、成品的測試及製造工藝的驗證等方面,可設計生產分為三個水平,以反映在定位、材料、工藝等方面逐漸增加的複雜程度、同時製作成本也隨之提高。

Level A:一般設計可生產性 — 首選

Level B:中級設計可生產性 — 常用

Level C:高難設計可生產性 — 減少

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