CN113993282A - 一种pcb焊盘设计方法、pcb焊盘及pcb板 - Google Patents

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薛广营
李奇
战晓龙
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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Abstract

本发明提供一种PCB焊盘设计方法、PCB焊盘及PCB板,所述方法包括:预先设置焊盘尺寸阈值,从PCB设计文件中筛选出尺寸达到所述阈值的目标焊盘;根据设定的钢网面积限值为所述目标焊盘生成多个钢网区域;获取所述目标焊盘的过孔数量,在多个钢网区域组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔。本发明通过分割大尺寸焊盘的钢网区域,并限定过孔位置和尺寸,能够有效防止PCB焊接过程中产生气泡,提升板卡良率和可靠性。

Description

一种PCB焊盘设计方法、PCB焊盘及PCB板
技术领域
本发明属于PCB技术领域,具体涉及一种PCB焊盘设计方法、PCB焊盘及PCB板。
背景技术
PCB板加工完成以后要进行零件的装配,也就是通常所说的PCBA。零件装配时,首先要过回流焊,即把表贴器件装配到PCB板上。表贴器件在过回流焊时,经常会在焊接面出现起泡的问题,尤其是焊盘尺寸较大,并且钢网开的不合适时,更容易出现起泡的问题,影响焊接质量,进而影响PCB板的可靠性。因此,作为工程师要尽量从设计上避免这种情况的发生,提高产品的可靠性。
有些PCB工程师,试图通过绿油塞孔的方式来解决起泡的问题,但绿油塞孔存在其弊端,绿油塞孔是半塞形式,孔内容易残留气泡,过回流焊时气泡无法排出,从而导致焊接不良。
发明内容
针对现有技术的上述不足,本发明提供一种PCB焊盘设计方法、PCB焊盘及PCB板,以解决上述技术问题。
本发明提供一种PCB焊盘设计方法,所述方法包括:
预先设置焊盘尺寸阈值,从PCB设计文件中筛选出尺寸达到所述阈值的目标焊盘;
根据设定的钢网面积限值为所述目标焊盘生成多个钢网区域;
获取所述目标焊盘的过孔数量,在多个钢网区域组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔。
进一步的,预先设置焊盘尺寸阈值,从PCB设计文件中筛选出尺寸达到所述阈值的目标焊盘,包括:
设定焊盘面积阈值;
采集PCB设计文件中所有焊盘的面积;
筛选出面积超过所述面积阈值的焊盘作为目标焊盘。
进一步的,根据设定的钢网面积限值为所述目标焊盘生成多个钢网区域,包括:
计算目标焊盘面积与钢网面积限值之商,并对商值向上取整得到钢网区域数量;
根据设定的钢网间隙宽度、钢网区域数量和目标焊盘面积计算钢网区域面积,计算公式为
Figure BDA0003316008800000021
其中,m为钢网的列数量,n为钢网的排数量,m与n的乘积为钢网区域数量,p0为钢网区域面积,k为钢网间隙宽度,P为目标焊盘面积;
根据钢网区域数量和钢网区域面积,为目标焊盘生成均匀分布的多个钢网区域。
进一步的,获取所述目标焊盘的过孔数量,在多个钢网区域组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔,包括:
根据设定的过孔尺寸,在多个钢网区域组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔。
本发明还提供一种PCB焊盘,根据本发明提供的PCB焊盘设计方法,在PCB板的目标焊盘位置上的多个钢网区域设置相应的钢网,并在钢网上涂覆锡膏进行锡焊。
进一步的,所述焊盘包括多个沿焊盘边缘均匀分布的过孔。
进一步的,过孔的直径均不超过设定的过孔直径阈值。
本发明还提供一种PCB板,所述PCB板采用本发明提供的设计方法制成。
本发明的有益效果在于,本发明提供的PCB焊盘设计方法、PCB焊盘及PCB板,通过分割大尺寸焊盘的钢网区域,并限定过孔位置和尺寸,能够有效防止PCB焊接过程中产生气泡,提升板卡良率和可靠性。
此外,本发明设计原理可靠,结构简单,具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例的装置的结构示意图;
其中,1、焊盘;2、钢网区域;3、过孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
PCB(Printed Circuit Board),中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气相互连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。PCB(printed circuit board)即印制线路板,简称印制板,是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备,小到电子手表、计算器,大到计算机、通信电子设备、军用武器系统,只要有集成电路等电子元件,为了使各个元件之间的电气互连,都要使用印制板。印制线路板由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元件的焊盘组成,具有导电线路和绝缘底板的双重作用。它可以代替复杂的布线,实现电路中各元件之间的电气连接,不仅简化了电子产品的装配、焊接工作,减少传统方式下的接线工作量,大大减轻工人的劳动强度;而且缩小了整机体积,降低产品成本,提高电子设备的质量和可靠性。印制线路板具有良好的产品一致性,它可以采用标准化设计,有利于在生产过程中实现机械化和自动化。同时,整块经过装配调试的印制线路板可以作为一个独立的备件,便于整机产品的互换与维修。目前,印制线路板已经极其广泛地应用在电子产品的生产制造中。印制线路板最早使用的是纸基覆铜印制板。自半导体晶体管于20世纪50年代出现以来,对印制板的需求量急剧上升。特别是集成电路的迅速发展及广泛应用,使电子设备的体积越来越小,电路布线密度和难度越来越大,这就要求印制板要不断更新。目前印制板的品种已从单面板发展到双面板、多层板和挠性板;结构和质量也已发展到超高密度、微型化和高可靠性程度;新的设计方法、设计用品和制板材料、制板工艺不断涌现。近年来,各种计算机辅助设计(CAD)印制线路板的应用软件已经在行业内普及与推广,在专门化的印制板生产厂家中,机械化、自动化生产已经完全取代了手工操作。
焊盘,表面贴装装配的基本构成单元,用来构成电路板的焊盘图案(landpattern),即各种为特殊元件类型设计的焊盘组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
请参考图1,本实施例提供一种PCB焊盘设计方法,包括以下步骤:
S1、预先设置焊盘尺寸阈值,从PCB设计文件中筛选出尺寸达到所述阈值的目标焊盘1。
通常PCB设计文件较大,本实施例针对已经做好的PCB设计文件中的焊盘1部分进行一键优化,大大提升了PCB设计效率。
由于大焊盘才容易产生气泡,因此设定焊盘面积阈值,采集PCB设计文件中所有焊盘的面积,筛选出面积超过所述面积阈值的焊盘作为目标焊盘1。
S2、根据设定的钢网面积限值为所述目标焊盘1生成多个钢网区域2。
目前业界通用的做法是一个焊盘1开一整块钢网,钢网的尺寸与焊盘1相同,这种情况下,如果焊盘1尺寸很大,该焊盘1的上锡量就会很多,锡膏量大,如果有气泡,就很难排出。
本实施例将之前的一块钢网分割成若干小块钢网,在不影响焊接的前提下,大大减少该焊盘的上锡量,降低起泡的风险,具体设计方法为:
计算目标焊盘1面积与钢网面积限值之商,并对商值向上取整得到钢网区域2数量,这样后续生成的钢网面积就不会超过钢网面积限值;
根据设定的钢网间隙宽度、钢网区域2数量和目标焊盘1面积计算钢网区域2面积,计算公式为
Figure BDA0003316008800000061
其中,m为钢网的列数量,n为钢网的排数量,m与n的乘积为钢网区域2数量,p0为钢网区域2面积,k为钢网间隙宽度,P为目标焊盘1面积。对计算公式求钢网区域2面积p0的解即可。
在本申请其他的实施方式中,也可通过其他方法求得钢网区域2面积,但需保证钢网区域2面积不超过钢网区域2面积限值。
S3、根据钢网区域2数量和钢网区域2面积,为目标焊盘1生成均匀分布的多个钢网区域2。
S4、获取所述目标焊盘1的过孔3数量,在多个钢网区域2组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔3。
优化该焊盘上过孔的位置。尽量不要在焊盘中间打过孔,将过孔放到焊盘的周边。因为如果焊盘面积过大,焊盘的中心有过孔,过孔里面有气泡,气泡在焊盘的中间,不容易排出,而过孔如果在焊盘的周边,气泡能更容易的排出。且过孔的孔径越小,越不容易残留气泡。
因此,本实施例设定过孔3尺寸,在多个钢网区域2组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔3。
实施例2
本实施例提供一种PCB焊盘,该焊盘采用实施例1提供的设计方法进行设计,在PCB板的目标焊盘位置上的多个钢网区域设置相应的钢网,并在钢网上涂覆锡膏进行锡焊。焊盘包括多个沿焊盘1边缘均匀分布的过孔。过孔3的直径均不超过设定的过孔直径阈值。
该种PCB焊盘1相较于现有的焊盘1,大大降低了存在气泡的风险。
实施例3
本实施例提供一种PCB板,采用实施例1提供的设计方法制成。该种PCB板的大尺寸焊盘不存在气泡,可靠性极好。
印制电路板的设计是以电路原理图为根据,实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计,需要考虑外部连接的布局。内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本,达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现,复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计(CAD)实现。
在PCB中,特殊的元器件是指高频部分的关键元器件、电路中的核心元器件、易受干扰的元器件、带高压的元器件、发热量大的元器件,以及一些异性元器件,这些特殊元器件的位置需要仔细分析,做带布局合乎电路功能的要求及生产的需求。不恰当的放置他们可能产生电路兼容问题、信号完整性问题,从而导致PCB设计的失败。
在设计中如何放置特殊元器件时首先考虑PCB尺寸大小。快易购指出pcb尺寸过大时,印刷线条长,阻抗增加,抗燥能力下降,成本也增加;过小时,散热不好,且临近线条容易受干扰。在确定PCB的尺寸后,在确定特殊元件的摆方位置。最后,根据功能单元,对电路的全部元器件进行布局。特殊元器件的位置在布局时一般要遵守以下原则:
1、尽可能缩短高频元器件之间的连接,设法减少他们的分布参数及和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互离的太近,输入和输出应尽量远离。
2一些元器件或导线有可能有较高的电位差,应加大他们的距离,以免放电引起意外短路。高电压的元器件应尽量放在手触及不到的地方。
3、重量超过15G的元器件,可用支架加以固定,然后焊接。那些又重又热的元器件,不应放到电路板上,应放到主机箱的底版上,且考虑散热问题。热敏元器件应远离发热元器件。
4、对与电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元器件的布局应考虑整块板子的结构要求,一些经常用到的开关,在结构允许的情况下,应放置到手容易接触到的地方。元器件的布局到均衡,疏密有度,不能头重脚轻。
在PCB中,特殊的元器件是指高频部分的关键元器件、电路中的核心元器件、易受干扰的元器件、带高压的元器件、发热量大的元器件,以及一些异性元器件,这些特殊元器件的位置需要仔细分析,做带布局合乎电路功能的要求及生产的需求。不恰当的放置他们可能产生电路兼容问题、信号完整性问题,从而导致PCB设计的失败。
在设计中如何放置特殊元器件时首先考虑PCB尺寸大小。快易购指出pcb尺寸过大时,印刷线条长,阻抗增加,抗燥能力下降,成本也增加;过小时,散热不好,且临近线条容易受干扰。在确定PCB的尺寸后,在确定特殊元件的摆方位置。最后,根据功能单元,对电路的全部元器件进行布局。特殊元器件的位置在布局时一般要遵守以下原则:
1、尽可能缩短高频元器件之间的连接,设法减少他们的分布参数及和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互离的太近,输入和输出应尽量远离。
2一些元器件或导线有可能有较高的电位差,应加大他们的距离,以免放电引起意外短路。高电压的元器件应尽量放在手触及不到的地方。
3、重量超过15G的元器件,可用支架加以固定,然后焊接。那些又重又热的元器件,不应放到电路板上,应放到主机箱的底版上,且考虑散热问题。热敏元器件应远离发热元器件。
4、对与电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元器件的布局应考虑整块板子的结构要求,一些经常用到的开关,在结构允许的情况下,应放置到手容易接触到的地方。元器件的布局到均衡,疏密有度,不能头重脚轻。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种PCB焊盘设计方法,其特征在于,所述方法包括:
预先设置焊盘尺寸阈值,从PCB设计文件中筛选出尺寸达到所述阈值的目标焊盘;
根据设定的钢网面积限值为所述目标焊盘生成多个钢网区域;
获取所述目标焊盘的过孔数量,在多个钢网区域组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,预先设置焊盘尺寸阈值,从PCB设计文件中筛选出尺寸达到所述阈值的目标焊盘,包括:
设定焊盘面积阈值;
采集PCB设计文件中所有焊盘的面积;
筛选出面积超过所述面积阈值的焊盘作为目标焊盘。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据设定的钢网面积限值为所述目标焊盘生成多个钢网区域,包括:
计算目标焊盘面积与钢网面积限值之商,并对商值向上取整得到钢网区域数量;
根据设定的钢网间隙宽度、钢网区域数量和目标焊盘面积计算钢网区域面积,计算公式为
Figure FDA0003316008790000011
其中,m为钢网的列数量,n为钢网的排数量,m与n的乘积为钢网区域数量,p0为钢网区域面积,k为钢网间隙宽度,P为目标焊盘面积;
根据钢网区域数量和钢网区域面积,为目标焊盘生成均匀分布的多个钢网区域。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取所述目标焊盘的过孔数量,在多个钢网区域组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔,包括:
根据设定的过孔尺寸,在多个钢网区域组成的钢网覆盖区边缘均匀生成相应数量的过孔。
5.一种PCB焊盘,其特征在于,根据权利要求1-4任一项所述的设计方法,在PCB板的目标焊盘位置上的多个钢网区域设置相应的钢网,并在钢网上涂覆锡膏进行锡焊。
6.根据权利要求5所述的PCB焊盘,其特征在于,所述焊盘包括多个沿焊盘边缘均匀分布的过孔。
7.根据权利要求6所述的PCB焊盘,其特征在于,过孔的直径均不超过设定的过孔直径阈值。
8.一种PCB板,其特征在于,所述PCB板采用权利要求1-4任一项所述的设计方法制成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114895412A (zh) * 2022-05-10 2022-08-12 深圳市埃尔法光电科技有限公司 一种Tbps级高集成度的硅基板光互连引擎布局方式

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