CN100542377C - 一种焊盘设计方法、焊盘结构、印刷电路板及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊盘设计方法、焊盘结构、印刷电路板及设备，所述方法包括：调整标准0402电容焊盘的取值，得到一个具有新的焊盘宽度、焊盘长度以及两焊盘间距的值的0402电容焊盘，以便修改该0402电容焊盘的形状；修改所述0402电容焊盘的形状，使得该0402电容焊盘的边缘与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。采用本发明的方法设计制造出来的焊盘可以保证每个电源管脚配置一个滤波电容，以解决BGA器件封装时由于空间不足造成的芯片电源滤波问题。

Description

一种焊盘设计方法、焊盘结构、印刷电路板及设备

技术领域

本发明涉及表面贴片(SMT：Surface Mount Tech)电子元器件封装的技术领域，尤其涉及一种0402电容焊盘设计方法、焊盘结构、印刷电路板及设备。

背景技术

在电子设备元器件密度不断提高的今天，许多小间距封装被大量的应用于电子产品设计中，最常见的就是球栅阵列封装技术(BGA：Ball Grid ArrayPackage)封装芯片的大量应用，这种技术在使电子产品不断小型化的同时，也给设计制造带来了各种新的问题，例如BGA芯片的滤波，就是其中一项较为棘手的问题，这是由于在进行芯片电源处理时，一般要求芯片的每个电源管脚都至少放置一个104电容用于滤波，但是BGA芯片上两管脚之间的间距一旦小于1mm，由于空间的限制就很难满足这个指标。而为了满足小间距封装要求，一个可行的办法就是通过减少电容数量的方式来完成设计，但是如此一来，就在一定程度上牺牲了电源的完整性。

如何在芯片电源处理时，通过保证电容数量来达到优秀的电源完整性是本领域技术人员寻求的目标。

发明内容

为了解决上述现有技术中所指出的问题，本发明提供一种0402电容焊盘设计方法、焊盘结构、印刷电路板及设备，以达到在BGA封装芯片下方的有限空间尽可能增加电容数量，以保证电源完整性的目的。

本发明的主要目的是提供一种新型的0402电容焊盘设计方法，采用这种方法设计制造出来的焊盘可以保证每个电源管脚配置一个滤波电容，以解决BGA器件封装时由于空间不足造成的芯片电源滤波问题。

根据本发明的一实施例，提供一种0402电容焊盘设计方法，该方法包括下列步骤：修改0402电容焊盘的形状，使得该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。

根据上述实施例，该方法还可以包括下列步骤：调整标准0402电容焊盘的取值，得到一个具有新的焊盘宽度、焊盘长度以及两焊盘间距的值的0402电容焊盘，以便修改该0402电容焊盘的形状。

根据上述实施例，该方法还包括下列步骤：将所述0402电容焊盘的形状修改为六角形、八角形、十角形、圆形或椭圆形。

其中，所述0402电容焊盘的形状为八角形时，该方法具体包括下列步骤：

将标准0402电容焊盘的取值调整为A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，得到一个正方形0402电容焊盘；

将所述正方形0402电容焊盘的每个角削掉腰长为6mil的等腰直角三角形，得到一个八角形0402电容焊盘；

所述八角形0402电容焊盘与其四周的信号过孔的焊盘边缘的最小距离大于5mil。

其中，所述0402电容焊盘的形状为圆形时，该方法具体包括下列步骤：

将标准0402电容焊盘的取值调整为A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，得到一个正方形0402电容焊盘；

以所述正方形0402电容焊盘的边长为直径，将该0402电容焊盘切割为圆形，得到一个圆形0402电容焊盘；

所述圆形0402电容焊盘与其四周的信号过孔的焊盘边缘的最小距离大于5mil。

根据本发明的另一实施例，提供一种0402电容焊盘结构，应用于具有BGA芯片封装的印刷电路板，该BGA芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相接，所述焊盘用于贴装所述滤波电容，其特征在于，所述焊盘形状为六角形、八角形、十角形、圆形或椭圆形，该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。

根据本发明的另一实施例，提供一种印刷电路板，该印刷电路板具有BGA芯片封装，该BGA芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接，其特征在于，所述滤波电容的焊盘形状为六角形、八角形、十角形、圆形或椭圆形，该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。

根据本发明的另一实施例，提供一种设备，该设备包括具有BGA芯片封装的印刷电路板，该BGA芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接，其特征在于，所述滤波电容的焊盘形状为六角形、八角形、十角形、圆形或椭圆形，该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。

本发明的有益效果：采用本发明的方法设计制造出来的焊盘进行0402电容封装，可显著增加BGA芯片下方的电容数量，满足每个电源管脚配置一个滤波电容的要求，从而改善了产品局部的电源完整性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为标准0402电容焊盘的结构形状示意图；

图2为根据本发明一实施例调整标准0402电容焊盘取值后的结构形状示意图；

图3为根据图2所示实施例对调整0402电容焊盘取值后的焊盘进行形状修改后的一实施例的示意图；

图4为一个常见的BGA封装芯片正面示意图；

图5为图4所示范例的BGA封装芯片背面的局部放大图；

图6为应用本发明一实施例的焊盘的BGA封装芯片背面的示意图；

图7为根据图6所示实施例的BGA封装芯片正面示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明的一实施例提供一种0402电容焊盘设计方法，其核心内容是，通过在标准的0402电容焊盘的基础上修改其尺寸和形状，达到增加焊盘边缘与与其相邻的信号过孔边缘之间的距离的目的，从而可以在有限的空间放置更多的电容。

下面结合附图对本发明的上述实施例进行说明。

如图1所示，一般情况下，一个标准0402电容焊盘的取值为：

焊盘宽度A＝20mil；

焊盘长度B＝25mil；

两个焊盘之间的距离G＝20mil。

其中，mil为印刷电路板(PCB)或芯片布局的长度单位，1mil＝千分之一英寸(1mm＝39.37mil)。采用这种标准进行芯片封装，由于焊盘边缘与信号过孔边缘之间的距离很小，基本上在1mm间距的BGA封装芯片下方，无法放置很多电容。

本发明的方法即针对上述符合电子制造业协会(IPC：Association OfConnecting Electronics Industries)标准的0402焊盘进行修改，主要包括下列步骤：

调整标准0402焊盘的取值，得到一个具有新的焊盘宽度、焊盘长度以及两焊盘间距的值的焊盘；

修改所述调整取值后的焊盘的形状，使得该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔边缘的距离大于5mil。

根据上述方法切割后的焊盘，增加了焊盘边缘与信号过孔边缘之间的距离，保证了每个焊盘均可放置一个0402电容，满足了每个电源管脚配一个滤波电容的设计要求，从而改善了产品局部的电源完整性。

根据上述方法的一个较佳的实施例为：

将标准0402电容焊盘的取值调整为：A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，如图2所示。

在所述正方形焊盘的每个角削掉边长为6mil的等腰直角三角形，得到一个八角形状的焊盘，如图3所示，该焊盘的边缘距离与其相邻的信号过孔的边缘大于5mil。

由于与焊盘相邻的信号过孔位于该焊盘的左上、左下、右上、右下四个位置，因此，通过上述修改，将矩形焊盘改为八角形焊盘，就使得八角形焊盘(如图6)与与其相邻的信号过孔的距离大于矩形焊盘(如图5)与与其相邻的信号过孔的距离，在保证该距离大于5mil的前提下，达到本发明的发明目的。

需要说明的是，根据这一实施例，焊盘的取值并不限于A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，这三个数值都可以根据实际情况略作调整，以满足焊盘制造厂商的工艺要求；被削掉的等腰直角三角形的边长也不限于6mil，也可根据需要调整这一取值，本发明并不以此作为限制。

根据上述方法的另一个较佳的实施例为：

将所述标准0402电容焊盘的取值调整为：A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，如图2所示；

以所述经调整的正方形焊盘的边长为直径，将该焊盘切割为圆形，则该圆形焊盘(图未示)与其四周的信号过孔的距离也大于5mil。

由于根据这一实施例设计制造的焊盘为圆形，其边缘与四周信号过孔的距离也大于5mil，所以同样可以达到本发明的发明目的。

当然，同样道理，该0402电容焊盘的取值和直径也不限于如上所述，可以根据焊盘制造厂商的工艺调整，只要其边缘与四周信号过孔的边缘的距离大于5mil，可以保证每个电源管脚放置一个0402电容即可。

以上只是本发明的两个较佳实施例，而本发明的保护范围并不限于此，例如焊盘的取值(A、B、G)可根据实际情况和焊盘制造厂商的工艺标准进行调整，如调整为A＝20mil；B＝24mil等，而经切割后的焊盘形状也不限于上述实施例的八角形、圆形，也可为六角形、十角形、椭圆形等，只要保证经切割后，其形状的边缘距离与其相邻的信号过孔的边缘大于5mil即可。

另外需要说明的是，调整标准0402电容焊盘的取值是为了便于形状的切割修改，以达到切割后的形状与四周信号过孔之间的距离大于5mil的目的。实际上，为了将焊盘切割修改为需要的形状，该标准0402电容焊盘的取值也可不作修改，例如，将焊盘形状修改为六边形就可以不对标准0402电容焊盘的取值进行修改，请参照图1，此时，只需取A边的中间，取B边的相对两点，并保证修改后的六边形的边缘距离与其相邻的信号过孔的边缘大于5mil即可，这也可以根据制造工艺进行相应调整。

下面将结合一个具体的实例对本发明的方法和焊盘结构进行详细说明。

请参照图4，其为一个常见的BGA封装芯片正面示意图，图中的点(●)表示管脚，如果将BGA封装芯片的每一个管脚都作为一个独立的信号的话，为了扇出信号，每个管脚都需要打一个过孔到内层，如图所示，图中的圈(○)即表示信号过孔。此时，为了在印刷电路板的底面，也即图4所示的BGA封装芯片的背面(如图5所示)加上滤波电容，标准0402电容的焊盘51和其四周的信号过孔52的边缘的间距d₁就会因过小而导致无法放入电容，最终该BGA封装芯片的背面将无法放下任何电容。

上述例子是一种极端的情况，一般情况下，如图4所示规模的BGA封装芯片背面，能放下的0402电容数量一般在10-30个左右，远远不能达到每个电源管脚配一个滤波电容的设计要求。采用长度为20mil，宽为10mil的0201电容，或许可以稍微缓解这一问题，但是由于0201电容本身的尺寸太小，国内一般的贴装厂在工艺和设备上都无法满足要求，因此，在实际应用中，采用0201电容的方法并不可取。

应用本发明的设计方法制造出来的焊盘即可解决上述问题，请参照图6、图7，相较于图5中的标准焊盘51，本发明的焊盘61会和周围过孔62干涉的部分已被切除，此时的间距d₂即满足安全间距(大于5mil)的要求。如此一来，在BGA封装芯片的背面，就可以放置0.5n个0402电容，其中n为BGA封装芯片的总管脚数，完全满足每个电源管脚配一个滤波电容的设计要求，从而保证了该芯片的电源完整性。

同时，电容焊盘的异型设计并没有影响到产品的可制造性，根据试验数据证明，采用本发明的焊盘，焊点的焊接故障率低于300PPM，同标准电容封装的焊点故障率几乎没有差别，因此不会引入新的可制造性问题。

另外，采用本发明提出的方法和焊盘进行封装，还可以微调0402电容与BGA芯片的相对位置，以保证电容焊盘在各个方向上，均与其周围的物体，例如过孔、信号等有足够的安全间距，例如大于6mil。

如前所述，根据本发明，应用本发明的方法设计制造的焊盘进行0402电容封装的印刷电路板，以及应用这种印刷电路板的设备都应包含在本发明的保护范围之内，通过本发明，可显著增加BGA芯片下方的电容数量，满足每个电源管脚配置一个滤波电容的要求，从而改善了上述印刷电路板以及上述设备局部的电源完整性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种0402电容焊盘设计方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

修改0402电容焊盘的形状，使得该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修改0402电容焊盘的形状之前还包括下列步骤：

调整标准0402电容焊盘的取值，得到一个具有新的焊盘宽度、焊盘长度以及两焊盘间距的值的0402电容焊盘，以便修改该0402电容焊盘的形状。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述修改0402电容焊盘的形状包括：

将所述0402电容焊盘的形状修改为六角形、八角形、十角形、圆形或椭圆形。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述0402电容焊盘的形状为八角形，所述方法具体包括下列步骤：

将标准0402电容焊盘的取值调整为A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，得到一个正方形0402电容焊盘；

将所述正方形0402电容焊盘的每个角削掉任一边长为6mil的等腰直角三角形，得到一个八角形0402电容焊盘；

所述八角形0402电容焊盘与其四周的信号过孔的焊盘边缘的最小距离大于5mil。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述0402电容焊盘的形状为圆形，所述方法具体包括下列步骤：

将标准0402电容焊盘的取值调整为A＝22mil，B＝22mil，G＝16mil，得到一个正方形0402电容焊盘；

以所述正方形0402电容焊盘的边长为直径，将该正方形0402电容焊盘切割为圆形，得到一个圆形0402电容焊盘；

所述圆形0402电容焊盘与其四周的信号过孔的焊盘边缘的最小距离大于5mil。

6、一种0402电容焊盘结构，应用于具有BGA芯片封装的印刷电路板，该BGA芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相接，所述焊盘用于贴装所述滤波电容，其特征在于，所述焊盘形状为六角形、八角形、十角形、圆形或椭圆形，该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。

7、一种印刷电路板，该印刷电路板具有BGA芯片封装，该BGA芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接，其特征在于，所述滤波电容的焊盘形状为六角形、八角形、十角形、圆形或椭圆形，该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。

8、一种设备，该设备包括具有BGA芯片封装的印刷电路板，该BGA芯片的每个电源管脚通过一个信号过孔与背面的滤波电容相连接，其特征在于，所述滤波电容的焊盘形状为六角形、八角形、十角形、圆形或椭圆形，该焊盘的边缘与与其相邻的信号过孔的焊盘边缘之间的最小距离大于5mil。

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