SJ ICS L30 备案号 : 中华人民共和国电子行业标准 SJ/T X 替代 SJ/T 印制板安装用元器件的设计和使用指南 Design and use guide of printed board assemblies 报批稿 工业和信息化

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1 SJ ICS L30 备案号 : 中华人民共和国电子行业标准 SJ/T X 替代 SJ/T 印制板安装用元器件的设计和使用指南 Design and use guide of printed board assemblies 报批稿 XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施 中华人民共和国工业和信息化部 发布

2 目 次 前言... Ⅰ 1 范围 规范性引用文件 术语与定义 等级和分类 应用等级 密度等级 连接盘图形的确定 单位说明 设计要求 尺寸设计 可生产性设计 常见元器件的安装连接盘设计 矩形片式元器件安装连接盘 半导体分立器件连接盘 翼形小外形封装 SOP 连接盘 翼形四边扁平封装器件 QFP 连接盘 J 形引脚小外形集成电路 SOJ 和塑封有引脚芯片载体 PLCC 的连接盘 球栅阵列封装 BGA/ 芯片级封装 CSP 连接盘 方形扁平无引脚封装 QFN 的连接盘 通孔插装技术 (THT) 常见元器件连接盘设计...36 i

3 前 言 第 3 章 ) 本标准按照 GB/T 的相关规则起草 本标准代替 SJ/T 印刷板安装用元器件的设计和使用指南 本标准与 SJ/ T 相比主要有以下变化 : 增加了以下两部分 : 设计通用要求 常见元器件的安装连接盘图形设计尺寸 增加了部分安装连接盘图形设计的术语和定义, 包括安装区 安装区冗余 安装制造区 ( 见 增加了连接盘图形的三个密度等级 : 密度 A 级 最大连接盘 密度 B 级 中度连接盘 密度 C 级 最小连接盘 ( 见 4.3) 增加了元器件公差 连接盘公差 制造公差及组装公差, 采用统计学的方法计算公差的均方根, 确定连接盘图形的总长度 连接盘图形间距及连接盘图形宽度 ( 见 5.1.2~5.1.6) 增加了贴装区的概念 ( 见 5.1.9) 增加了导通孔与连接盘图形之间的位置关系 (5.2.5) 增加了片式元器件 半导体分立元器件 翼型小外形塑料封装 SOP 翼型四边扁平封装器件 QFP J 形引脚小外形集成电路和塑封有引脚芯片载体 (PLCC BGA/CSP QFN) 轴向引线封装 (axial lead) 径向引线封装(radial lead) 双立直插式封装 (dual in-line package) 等元器件的连接盘结构和连接盘图形尺寸设计方法 ( 见第 6 章 ) 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出 本标准由全国印制电路标准化技术委员会归口 (SAC TC47) 本标准起草单位 : 安捷利 ( 番禺 ) 电子实业有限公司 广州市安旭特电子有限公司 本标准主要起草人 : 石义湫 李大树 潘丽 本标准所代替的历次版本发布情况为 : SJ/T I

4 印制板安装用元器件的设计和使用指南 1 范围 差 本标准规定了电子元器件安装连接盘的设计要求和常见元器件安装连接盘尺寸的大小 形状和公 本标准适用于印制板及印制板安装用元器件连接盘的图形设计 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的引用是必不可少的 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件, 其最新版本 ( 包括所有的修改单 ) 适用于本文件 GB/T 术语与定义 印制电路术语 GB/T 2036 确立的以及下列术语和定义适用于本标准 安装区 courtyard 被贴装元器件本体或连接盘图形边界周围用于提供最小电气或机械隔离的矩形区域 安装区冗余 courtyard excess 连接盘图形和元器件外侧矩形边界和安装区的外侧面界之间的区域, 安装区冗余在 X 与 Y 方向可能 不同 安装制造区 courtyard manufacturing zone 被贴元器件本体和连接盘图形边界周围用于提供最小电气和机械隔离的区域 元器件混装技术 mixed component-mounting technology 在同一封装和互连结构上同时使用通孔插装与表面安装两种工艺的元器件安装技术 4 等级和分类 4.1 应用等级本标准根据最终产品的用途分为三个通用的等级, 等级分类如下 : 备 1 级普通电子产品 对外观要求低而主要要求印制板有完整的功能的产品 包括消费类产品 某些计算机及其外部设 2 级专用电子产品 要求性能高 较长使用寿命以及不间断工作的非关键性设备用产品 包括通讯设备 复杂的商用 机器 仪器 3 级高性能电子产品 持续工作于严酷环境的 不能停机的或用于生命维持系统的 可以随时工作的关键性设备用产品 密度等级 1

5 根据为元器件设计的连接盘尺寸不同, 将连接盘图形分为三个密度等级 : 最大连接盘 ( 密度 A 级 ) 中等连接盘 ( 密度 B 级 ) 最小连接盘 ( 密度 C 级 ): a) 密度 A 级 ( 最大连接盘伸出 ): 对于低密度产品, 最大连接盘图形能适用于无引脚片式元器件 有引脚翼形器件以及向内卷的或 J 形引脚接触器件的波峰焊或回流焊焊接 组装这些器件的连接盘几何图形为回流焊过程提供了一个较宽的加工窗口 ; b) 密度 B 级 ( 中等连接盘伸出 ): 中等元器件密度产品应考虑选用中等尺寸的连接盘几何图形 配给所有器件的中等连接盘图形应能为回流焊过程提供可靠的焊接条件, 并为无引脚片式元器件或翼形引脚器件的波峰焊或回流焊提供合适的条件 ; c) 密度 C 级 ( 最小连接盘伸出 ): 便携式或手提式高密度元器件产品应考虑使用最小连接盘 最小连接盘不一定适合所有种类的产品 在说明一个印制板组装件时, 将应用等级和密度等级组合在一起使用, 有助于理解特殊印制板组 件的环境要求和制造要求 尽管这三种连接盘图形几何形状变化适用于无铅焊接工艺, 但密度 C 级要求 更高的加工能力以保证无铅合金完全润湿 4.2 确定连接盘图形的种类确定连接盘图形的两种方法为 : a) 根据工业元器件规范 印制板加工和元器件放置精度能力的准确数据 连接盘图形受限于实际的元器件尺寸 ; b) 在确定连接盘图形详细数据的预定参数与放置或安装元器件设备的精度相差不多时, 可以使用公式计算改变给定的连接盘图形尺寸, 以达到更可靠的焊点 4.3 单位说明本标准中所有的尺寸和公差均采用公制单位为毫米表示, 在公制单位后的括号中为英制单位的英 寸, 由于受精度要求和修正处理的影响, 英制值不一定是公制直接换算出来的数值 建议使用者使用 同一单位制式 5 设计通用要求 5.1 尺寸设计 尺寸设计规则在尺寸标注体系中, 轮廓公差能够准确地确定元器件 / 引脚的极限尺寸 ( 最大 / 最小 ) 之间的范围, 用于决定连接盘的尺寸和位置 轮廓公差的标注方法如图 1 所示 除非另有规定, 轮廓尺寸设计应遵循下列规则 : a) 所有尺寸应为标称值 ; b) 尺寸限制决定形状和大小 ; c) 要求最大尺寸必须为理想状态 ; d) 基准和位置公差适用于最大尺寸, 取决于要素尺寸 ; e) 位置尺寸源自最大尺寸 ; f) 公差及其基准与要素尺寸无关 2

6 图 1 轮廓公差标注方法 元器件公差元器件制造商负责制定元器件的尺寸及公差 通过使用轮廓公差将说明书中元器件的基本尺寸和 极限公差转换为极限尺寸 轮廓公差为单向公差, 可以反映焊点形成的最佳形态 元器件尺寸的估算是以元器件端子和引脚形成的可接收焊点所占用的面积为依据 元器件制造商 通常提供标注极限尺寸的零件或以带有公差的基本尺寸标注零件 为了简化尺寸标注, 这些尺寸及其 相关的公差被转换成最小尺寸和最大尺寸 如果只有基本尺寸, 没有公差, 应根据经验确定元器件尺 寸的变化范围, 以便设计出尺寸合适的连接盘图形 例如, 电容 C1206 的标称长度为 3.2 mm, 公差为 ±0.2 mm 因此, 电容 C1206 的最小长度为 3.0 mm, 最大长度为 3.4 mm, 其单向公差为 0.4 mm 电容 C1206 的特征要素如图 2 所示 图 2 电容 C1206 在最优焊缝条件下的连接盘尺寸 3

7 图 2a) 为元器件制造商提供的电容 C1206 的长度 图 2b) 为使用最小尺寸和轮廓公差来表示电容 C1206 的长度 图 2c) 为电容 C1206 的安装连接盘图形的最大尺寸, 这有利于引脚趾部焊缝 相同原理也适用于有引脚安装元器件 临界尺寸根据趾部焊缝和跟部焊缝的形状来确定 翼形引 脚元器件的基本尺寸根据相对的引脚趾部之间的距离和相对的引脚跟部之间的距离来确定 有引脚或无引脚芯片载体的外侧尺寸可以从元器件制造商得到, 在行业标准和元器件制造商的说 明书中查不到内侧尺寸 内侧尺寸更难确定, 一方面是因为引脚 端子或城堡形端子的形状不确定, 另一方面是因为内侧尺寸是由元器件的总尺寸减去引脚尺寸 ( 包括它们的公差 ) 而得到的 图 3 为翼形引脚小外形集成电路 (Small Outline Integrated Circuit (SOIC)) 的轮廓尺寸 图 3a 为翼形引脚 SOIC 的制造尺寸和公差 图 3b) 为考虑整体安装要求而转换后翼形引脚 SOIC 的尺寸 图 3c) 为翼形引脚 SOIC 连接盘图形的尺寸 元器件的基本尺寸为相对两排引脚趾部之间的最小长度, 当该长 度在公差范围内增加至最大值时, 趾部焊缝不断减少 b) a) 图 3 翼形引脚 SOIC 的轮廓尺寸相对两排的连接盘跟部之间的距离即内侧尺寸, 内侧尺寸计算如下 : c) 翼形引脚 SOIC 的制造尺寸 制造尺寸和公差被转换成轮廓尺寸, S 为最大实体状态下的尺寸 注 : 如果内侧尺寸 S( 最大实体状态 ) 不是由制造商提供, 可以 L( 最大 实体状态 ) 减去 2 个 T( 最小实体 状态 ) 得到 : 注 :G 为连接盘内侧尺寸, Z 为连接盘外侧尺寸 a) 测量元器件两侧引脚趾部之间的距离, 确定元器件的最大宽度 ( 该尺寸以 L 表示, 由制造商提供 ); b) 测量引脚跟部到趾部的距离, 确定引脚的最小长度 ( 该尺寸以 T 表示, 由制造商提供 ); c) 以元器件最大宽度 L 减去两倍引脚长度 T 得到引脚内侧的最大间距, 分析最大公差应考虑到尺寸 L 和 T 引入的公差将会影响两侧引脚跟部之间的最小距离 d) 分析 c) 中提到的三个公差 : 元器件总体公差和两端引脚的公差 由于不考虑三个公差均处于最差的情况, 推荐采用统计学方法计算, 见公式 (1)~ 公式 (3) 4

8 L L L...(1) tol max min T T T...(2) tol max min 式中 : RMS ( L ) 2( T )...(3) 2 2 tol tol tol L max 元器件宽度最大值, 单位为毫米 (mm); L min 元器件宽度最小值, 单位为毫米 (mm); L tol 元器件宽度公差, 单位为毫米 (mm); T max 印制焊脚长度的最大值, 单位为毫米 (mm); T min 印制焊脚长度的最小值, 单位为毫米 (mm); T tol 印制焊脚长度的公差, 单位为毫米 (mm); RMS tol 均方根 (Root Mean Square), 单位为毫米 (mm); 例如, 一个 16 引脚的翼形小外形集成电路 SOIC 器件, 其元器件长度 L 和引脚长度 T 的尺寸受下列条件限制 : L min =5.8 mm,l max =6.2 mm, L tol = L max - L min = =0.4 mm, T min =0.4 mm,t max =1.27 mm, T tol = T max - T min = =0.87 mm, 因此, 相对的引脚内侧尺寸 S 的最小和最大尺寸计算如下 : S min = L min S max = L max - 2T max = =3.26 mm, - 2T min = =5.4mm, S tol = S max - S min = =2.14 mm, Smin 和 Smax 之间的差值为 2.14 mm, 可能比元器件制造时的实际公差范围大,S 的最大公差也可以用元器件公差和两个端子的公差相加来计算 : S tol = L tol + 2T tol = =2.14 mm, 为了得到更加真实的公差范围, 可以计算与 S 相关的尺寸 (L 和 T) 公差的 RMS( 均方根 ): S RMS L T mm tol ( ) tol 2( tol ) 0.4 2(0.87) 1.30 最大公差与 RMS 公差的差值是 0.84 mm, 这是两种不同公差计算方法的差量, 为了得到决定连接盘 图形的 S 的最大和最小尺寸, 用最大尺寸 Smax 减去差量的一半即可得到 S 的最大尺寸 ( =4.98 mm), 用最小尺寸 Smin 加上差量的一半即可得到 S 的最小尺寸 ( =3.68 mm), 因此 S 的最大 / 最小尺寸范围是为 4.98 mm~3.68 mm 使用该方法可以得到连接盘图形计算所需要的更真实的 Smin, 以计算 Gmin( 连接盘图形引脚跟部焊缝之间的最小间距 ) 有多种方法可以确定元器件公差 C 制造允差 F 和安装公差 P 例如计算图 3 中的连接盘最大尺寸 Z, 元器件 SO16 的最大尺寸 Lmax 为 6.20 mm, 最小尺寸 Lmin 为 5.80 mm, 假设制造允差 F 为 0.1 mm, 安装公差 P 为 0.2 mm, 连接盘最大尺寸 Z 计算方法见公式 (4): Z L J C F P (4) max max 2 T L 例如 : Zmax J T

9 在上面的例子中, 两个焊缝的尺寸应按最接近实际值圆整 对于密度等级为 B 级的印制板来说, 元器件 SO16 引脚的末端有 0.4 mm 的连接盘伸出, 连接盘的尺寸 Z 为 7.0 mm 是合格的 连接盘公差连接盘的轮廓公差在某种程度上与元器件的轮廓公差类似, 连接盘公差与单个连接盘的最大尺寸 有关, 决定连接盘图形的尺寸范围 单向公差会减少连接盘尺寸, 从而导致焊点面积减小 为了便于 在同一尺寸体系使用, 连接盘图形应在引脚外侧和内侧标注尺寸 尺寸设计采用极限尺寸和几何公差来表示连接盘图形允许的最大和最小尺寸 当连接盘为最大尺 寸时, 连接盘之间的间距最小 反之, 当连接盘为最小尺寸时, 该尺寸为满足引脚可靠焊接所必需的 最小连接盘尺寸 这一设计原则还适用于元器件安装尺寸 连接盘图形尺寸 位置尺寸等 因此, 在 生产过程中可以使用光学量具测量连接盘的尺寸是否符合要求, 以确保与公差分析一致 制造允差图 3c) 为一个用于翼形引脚 SOIC 的连接盘图形, 其设计尺寸应与图 3b) 中元器件的尺寸相对应 基本尺寸 L 为元器件的引脚或端子趾部之间的长度 对于连接盘图形来说, 当尺寸 Z 为最大尺寸时, 内侧尺寸 G 为最小尺寸 当单向公差在减小尺寸 Z 的同时增大尺寸 G, 这会使连接盘图形处在最小实体状态 因此, 生产加工的目标值应尽可能接近最大 实体状态下的 Z 和 G 的标称值, 该方法同样适用于连接盘宽度 X 的最大尺寸的生产加工 尺寸 Z G X 之间的变化量用制造允差 F 表示, 制造允差表示最大连接盘图形尺寸 ( 最大实体状态 下 ) 和最小连接盘图形尺寸 ( 最小实体状态下 ) 的最大变化量 这不包括基板偏移, 因为机器辨认能 力重新识别连接盘图形的实际位置造成的基板偏移属于组装公差 组装公差公式 (4) 中的另一个部分是组装变化量, 用字母 P 表示, 它代表元器件实际位置与理论设计位置 的差量 可以使用实际位置度直径 (DTP) 来描述这种差量, 它是在尺寸公差分析中引入的一个数值 例如, 为了测量图 3 中的连接盘跟部之间的尺寸, 假设如下 : J 为 0.5 mm( 目标连接盘跟部 ); C 为 S tol (RMS)=1.30 mm( 由前面元器件尺寸计算得到 ); F 为 0.1 mm( 假设的制造公差 ); P 为 0.05 mm( 假设的组装设备位置公差 ); 因此, 公式 (5) 为计算内侧尺寸 G 的最小值 (G min ) G mm (5) min (0.5) 在多引脚元器件连接盘设计中另一个必须考虑的重要因素是引脚 端子或城堡形端子的节距, 节 距是指元器件相邻的两个引脚 端子或城堡形端子之间的理论尺寸 在轮廓尺寸概念中没有规定节距 的公差, 节距的不同主要与作为基准的引脚 端子 城堡形端子的最小宽度尺寸有关 尺寸和公差分析在分析元器件 / 连接盘图形设计时, 应考虑多种因素 例如, 元器件引脚或端子的尺寸和位置公 差 连接盘图形公差 人工 / 机械方式将元器件对准连接盘图形的安装精度 这将直接影响焊点的趾部 焊缝 跟部焊缝以及侧面焊缝是否可用 我们已经建立了片式元器件和多引脚器件的计算公式 假设元器件和连接盘的目标值均为最大 值, 以反映焊点的形态 公式需用到下列参数 : C 为元器件的单向轮廓公差 ; F 为印制板连接盘图形的单向轮廓公差 ; P 为实际安装位置精度到连接盘图形中心的直径 假定每个元器件均要求某一特定的焊点和焊料量, 一些方法并没有考利任何的安装空间或其它需 要考虑的因素来确定元器件尺寸 为了确定外部连接盘图形的最大尺寸, 需要将元器件长度的最大尺 寸加上 C F 和 P, 并加上焊点的需求 6

10 采用统计学方法求均方根 该方法假设所有的要素不会同时处于最差的情况, 元器件连接盘图形尺寸的计算方法见公式 (6) 公式(7) 和公式 (8) Z L J C F P (6) max max 2 T L 式中 : G S J C F P (7) min min 2 H S X W J C F P (8) max max 2 S W Z 连接盘图形的总长度, 单位为毫米 (mm); G 连接盘图形的间距, 单位为毫米 (mm); X 连接盘图形的宽度, 单位为毫米 (mm); L 元器件的总长度, 单位为毫米 (mm); S 元器件端子的间距, 单位为毫米 (mm); W 引脚或端子的宽度, 单位为毫米 (mm); J 焊缝或连接盘伸出部分所要求的尺寸, 单位为毫米 (mm); J T 趾部焊缝或连接盘伸出部分的尺寸, 单位为毫米 (mm); J H 跟部焊缝或连接盘伸出部分的尺寸, 单位为毫米 (mm); J S 侧面焊缝或连接盘伸出部分的尺寸, 单位为毫米 (mm); C 元器件公差, 单位为毫米 (mm); C L 元器件长度公差, 单位为毫米 (mm); C S 元器件端子间距公差, 单位为毫米 (mm); C W 元器件引脚宽度公差, 单位为毫米 (mm); F 印制板制造 ( 连接盘图形几何尺寸 ) 公差, 单位为毫米 (mm); P 元器件安装公差 ( 安装设备的精度 ), 单位为毫米 (mm) 趾部和跟部尺寸的计算公式 ( 均方根 ) 是相同的 ( 尽管公差不同 ) 对于连接盘外侧尺寸是将元器件的最大长度与理想的趾部焊缝尺寸和均方根相加, 对于连接盘内侧尺寸则是用元器件引脚跟部之间的最小长度减去理想的焊点尺寸和均方根 计算结果为连接盘图形的最终尺寸 Z G 和 X 同一原理也适用于芯片 多引脚或无引脚的元器件 此外, 引脚与连接盘重叠的节距 M 以及引脚 端子或城堡形端子和相邻连接盘之间的间距 N 可以计算出来 这些数值不用于确定连接盘图形尺寸, 但可以用来限制引脚与相邻连接盘的接近程度和调整引脚与连接盘的重合度 ( 见图 4) 需考虑未知公差 的因素 7

11 图 4 多引脚元器件节距 公式 (9) 公式 (10) 计算间距 N 或焊接重合度 M, 如下 : 式中 : M 焊接重合度 ; W X M C F P W X N E C F P N 引脚内侧与相邻连接盘的间距, 单位为毫米 (mm); X 连接盘图形的宽度, 单位为毫米 (mm); C 元器件公差, 单位为毫米 (mm); F 制造允差, 单位为毫米 (mm); P 安装公差, 单位为毫米 (mm); E 引脚节距, 单位为毫米 (mm) (9) (10) 以下公差用于确定电子元器件的连接盘图形, 这些公差详细列入表 1 中, 并反映了元器件公差 互连结构基板上的连接盘图形公差以及安装元器件所使用设备的精度 趾部 跟部以及侧面焊缝为焊点的最低要求 这些条件是最小值, 因为 节中的公式列出了元器件 印制板和放置精度公差 ( 平方之和 ) 尽管公差变化的总量没有增加, 最小焊点或连接盘伸出还是增加了 连接盘图形或元器件所占用的最大尺寸加上元器件安装区冗余, 元器件安装区冗余加 在上述尺寸的每一边 安装区冗余为元器件和连接盘图形提供了足够的电气绝缘和物理绝缘的空间 8

12 表 1 片式元器件公差要素分析 公差要素 详细描述 元器件公 每个元器件的尺寸 长度 宽度以及端子或引脚之间的间距在最大和最小实体 差 状态下的差值 用字母 C 表示 印制板公 每个连接盘图形尺寸在最大和最小实体状态下的差值, 用字母 F 表示 差 位置精度 位置精度的定义为实际位置度直径, 是指元器件的中心与连接盘图形理论上的 中心位置的变化量 趾部焊缝 超出引脚或端子趾部的连接盘伸出 跟部焊缝 超出引脚或端子跟部的连接盘伸出 侧面焊缝 超出引脚或端子侧面的连接盘伸出 连接盘图形库提供一种基于成品连接盘图形尺寸的假定公差和合成焊点的分析, 元器件尺寸公 差 连接盘图形尺寸公差 ( 互连基板上的制造公差 ) 元器件安装设备的精度必须全部考虑在内 假 定元器件公差 制造公差和安装精度均匀分布, 这些公差可以在一个统计学建模中解决 在连接盘图形库中给出了单个的制造允差和元器件安装设备精度公差的假定值, 这些数值可以根据所使用的设备精度和制造标准进行修正 例如, 许多印制板制造商因腐蚀系数对连接盘进行补偿加大 结合蚀刻系数补偿和制造允差 F 的双倍蚀刻补偿会导致连接盘尺寸超出预期 元器件的公差范围 (C L C S 和 C W ) 可以通过已知的最大尺寸减去最小尺寸计算出来, 用户可以根据供应商的经验来修正这些数值 趾部 跟部或侧面的最小焊缝已经根据行业经验和可靠性测试确定下来 焊点强度主要由焊料的 量决定 可视焊缝必须明显润湿 本标准列出了不同目标的焊缝或连接盘伸出的要求 表 2~ 表 22 分别 给出了三个密度等级 ( 见 4.3) 下的连接盘伸出数值 它们反映了用于各种安装元器件引脚或端子的连接盘图形伸出的最大 中等 最小实体状态 不同元器件系列的连接盘图形设计不同 无论是圆形或矩形, 一旦确定公差, 它就适用于特殊元 器件连接盘的界限 因此, 边界 是用于表示发生在端子周围的规则, 适用于表 17~ 表 19 以及表 21 由于一些元器件离基板的高度降低 (<0.15 mm), 在使用表 2 和表 3 的数据确定翼形元器件连接 盘长度时应特别注意跟部焊缝的焊料蔓延至封装本体下方时不会导致元器件引脚之间桥接 元器件尺 寸的公差范围过大可能导致跟部焊缝蔓延至封装本体下面形成可靠的连接盘图形 在这种情况下, 较 大的连接盘图形 较小的底座面 ( 印制板表面和翼形器件底部之间的间隙 ) 与较厚的焊膏结合在一起 可能导致一些焊膏在安装时粘在元器件上, 在回流焊时导致相邻的元器件引脚桥接 表 2 带状扁平 L 形和翼形引脚 ( 节距 >0.625mm) 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 注 1: 对于翼形元器件, 元器件引脚跟部与跟部的尺寸 S min 元器件壳体封装尺寸 A max 时, 使用下列跟部焊缝 : 密度 A 级 :0.25 mm 密度 B 级 :0.15 mm 密度 C 级 :0.05 mm 注 2: 不适用于引脚端子公差 T1 大于 0.5 mm 的翼形元器件 9

13 表 3 带状扁平 L 形和翼形引脚 ( 节距 0.625mm) 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 注 1: 对于翼形元器件, 元器件引脚跟部与跟部的尺寸 S min 元器件壳体封装尺寸 A max 时, 使用下列跟部焊缝 : 密度 A 级 :0.25 mm 密度 B 级 :0.15 mm 密度 C 级 :0.05 mm 注 2: 不适用于引脚端子公差 T1 大于 0.5 mm 的翼形元器件 表 4 J 形引脚单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素 圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 5 矩形或方形元器件 ( 电容和电阻 ) 1608(0603) 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 6 矩形或方形元器件 ( 电容和电阻 )<1608(0603) 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 7 带帽圆柱形端子 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量

14 表 8 无引脚城堡形端子芯片载体 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 9 凹入式引脚芯片阵列元器件封装单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 10 凸状引脚芯片阵列封装 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 11 有引脚扁平芯片阵列封装单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 12 对接接头单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素 圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 13 向内成形的 L 形带状扁平引脚 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T )( 确定尺寸 G) 跟部 (J H ) ( 确定尺寸 Z) 侧面 (J S )

15 尺寸 G) 续表 13 向内成形的 L 形带状扁平引脚单位为毫米引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 14 平耳引脚封装单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 趾部 (J T )( 确定 跟部 (J H ) ( 确定尺 寸 Z) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 15 方形扁平无引脚封装 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素 圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 16 小外形无引脚封装单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素 圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 17 球形栅格阵列元器件 单位为毫米 引脚部分 密度 A 级 密度 B 级 密度 C 级 扁圆焊球边界 非扁圆焊球或圆柱 少 25% 比标称焊球直径减 少 20% 比标称焊球直径减 少 15% 比标称焊球直径减 比标称焊球或圆柱比标称焊球或圆柱比标称焊球或圆柱 焊球边界直径增加 15% 直径增加 10% 直径增加 5% 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 表 18 小外形和方形扁平无引脚封装单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 边界 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量

16 表 19 角内凹元器件振荡器引线封装单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 外部边界 内部边界 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 注 1: 连接盘边缘位于元器件本体的外面 ; 注 2: 连接盘边缘在元器件本体的下面 表 20 铝电解电容和两引脚石英单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 趾部 (J T ) mm 或更高 跟部 (J H ) mm 或更高 侧面 (J S ) mm 或更高 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 引脚部分 密度 B 级 边界 0.00 表 21 圆柱形和连接盘栅格阵列单位为毫米 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 1.00 表 22 小外形扁平引脚元器件单位为毫米 引脚部分密度 A 级密度 B 级密度 C 级 趾部 (J T ) 跟部 (J H ) 侧面 (J S ) 圆整因素圆整至最接近的小数点后两位数, 例如, 安装区冗余量 元器件尺寸元器件的尺寸由最大和最小实体状态决定 元器件制造商不会依据上述限制条件来检查元器件, 但这些限制条件仍可作为判定元器件是否合格的依据 连接盘图形尺寸连接盘图形尺寸根据元器件的最大实体状态来确定, 当连接盘处于最大实体状态时, 连接盘之间 的间距为最小 印制板制造商不会依据上述限制条件来检查印制板, 但这些限制条件仍可作为判定印 制板连接盘图形是否合格的依据 确定安装区任一连接盘图形的安装区或安装区冗余是指元器件最大边界或连接盘最大边界的电气和机械隔 离的最小区域, 安装区是用来辅助设计者确定元器件和连接盘图形组合体所需的最小区域 例如, 如果元器件是边界尺寸的主要决定因素, 需要为边界尺寸加上冗余量 这同样适用于更大边界尺寸的连接 盘图形 如果元器件或连接盘的尺寸为 14.5 mm, 冗余量数值为 0.8 mm, 安装区的理论尺寸为 16.1 mm 表格中的数值 可以圆整, 如果圆整后的数值最接近 0.5 mm, 那么安装区的尺寸变为 16.5 mm 13

17 16.5 mm 除以 2 可以得到元器件的中心位置, 但会得到一个小数点后面两位的数字, 所以更适合将 它近似成 16.6 mm 元器件的中心每边各为 8.3 mm, 这可以帮助设计者使用栅格或贴装算法来定位元器 件 当在设计中考虑制造允差时, 安装区只是元器件和连接盘图形所需最小区域的初始值 元器件的 制造 组装和测试还需要更多的空间以便容纳元器件放置 测试 修整和返修 制造允差通常取决于 产品的密度和复杂度, 制造允差由应用和制造工艺要求决定 ( 见图 5) 5.2 可生产性设计 图 5 安装区边界区域状态 通则在产品设计阶段应成立一个工作组, 以确定每一个新设计是否标准, 在产品规划阶段, 应清晰地 确定产品功能 结构以及大致的组装方式 产品尺寸 所用元器件的种类 计划产量以及生产设备等 级都会影响加工方式 面如下 : 在基板制作完成后, 组装方式是保证良好安装工艺的必要因素, 应对其进行评估 评估的主要方 a) 连接盘图形 ; b) 元器件的选择 ; c) 安装基板设计 ; d) 组装方法 ; e) 易测试性 ; f) 照相底版 ; g) 符合最小焊点要求 ; h) 网版夹具要求 ; i) 波峰焊夹具要求 ; j) 便于检验 ; k) 便于返工和返修 安装连接盘图形在安装器件焊接时, 使用经过工艺验证的连接盘图形是评价焊点质量的关键依据, 每种元器件连 接盘图形的几何尺寸和间距应与尺寸 基材 引脚连接设计和电镀等物理变量相适应 标准元器件选择安装元器件应尽可能从标准结构中选取, 标准元器件可以从多种渠道获得, 并通常与各种组装工 艺兼容 对于有特定用途的元器件, 通常可以获得标准的封装 尽可能选择与标准元器件的材料和镀 层相似的封装 非标准元器件必须按照元器件的实际尺寸设计连接盘图形及间距 导通孔设计 导通孔 14

18 导通孔的尺寸应根据印制板生产商的板厚孔径比的限制进行选择 此外, 特殊的导通孔和连接盘 应能被自动在线测试仪 (In-circuit test(ict)) 识别 图 6 为连接盘图形与导通孔的关系 图 6 连接盘图形与导通孔的关系 导通孔和连接盘图形分离导通孔的连接盘必须远离元器件连接盘以防止回流焊焊料的迁移 这种迁移会导致元器件上的焊 缝不足 通过在连接盘和导通孔之间设置一段窄的导线可以控制焊料的迁移, 或在裸铜上涂覆阻焊材 料阻止焊料的迁移 在确定安装连接盘和导通孔位置的关系时, 应考虑导线布线要求 图 7 给出了确定导通孔位置的 方法 连接到连接盘区域的宽导线可能有偷锡作用, 将焊锡从连接盘上吸到导线上 如果导线连接内 层电源层或接地层的导通孔, 平面层可以起散热作用, 在回流焊接时将热量从连接盘 / 引脚区域带走, 造成冷焊点 在使用回流焊工艺加工时, 特定的导通孔掩孔或堵孔也可以防止焊料的迁移 堵孔或掩孔还可防 止熔融焊料在元器件下方被俘获的问题, 这也是在线针床测试获得真空密封最理想的方法 掩孔通常 使用干膜阻焊剂, 当导通孔孔径非常小时, 或许可以使用液态阻焊剂堵孔和掩孔 图 7 导通孔位置示例 元器件下面的导通孔在波峰焊接组装件时, 熔融焊料可能被零间隙下的器件俘获 如果组装件用波峰焊接, 印制板的 主面应避免零间隙元器件下面有导通孔, 除非导通孔是用干膜掩孔 ( 见图 8) 片式元器件下面不能放 置导通孔, 避免因导通孔的连接盘与不相连的片式元器件的连接盘之间的间距过小而出现焊接短路, 见图 8 警告所示 15

19 图 8 元器件下面的导通孔 在连接盘上的导通孔只有在导通孔是电镀封闭 堵孔或塞孔和覆盖 ( 电镀的 ) 时, 才可以在安装元器件连接盘中使用 导通孔 这些方法在元器件焊接中可以防止焊料迁移 ( 见图 9) 在连接盘中的盲孔或电镀封闭的微导 通孔对于安装元器件的焊接是可以接受的 图 9 填充并覆盖的导通孔结构 作为测试点的导通孔导通孔可以用作连接安装元器件连接盘与导线层, 还可以用作针床探针测试和返工站的测试点目 标 如果导通孔不要求进行节点测试或返修, 那么可以进行掩孔 若导通孔用作测试点, 就要求确定 测试连接盘的位置和尺寸, 作为测试夹具制作的参考 6 常见元器件的安装连接盘设计 6.1 矩形片式元器件安装连接盘片式元器件连接盘设计应重点考虑连接盘的对称性 连接盘的间距 连接盘的宽度以及连接盘的 剩余尺寸 图 10 为片式元器件示意图 a) 片式电阻 b) 片式电容 c) 片式电感 图 10 片式元器件 图 11 为片式元器件及其安装连接盘示意图, 表 23 为常见的片式元器件连接盘尺寸 片式元器件连接盘的宽度见公式 (11): 片式电阻连接盘的长度见公式 (12): 片式电容连接盘的长度见公式 (13): 片式元器件连接盘间距见公式 (14): X=W max K (11) Y=T max +H max +K (12) Y=T max +H max -K (13) 16

20 G=L max -2T max -K (14) 式中 : X 片式元器件连接盘的宽度, 单位为毫米 (mm); Y 片式元器件连接盘的长度, 单位为毫米 (mm); W max 元器件的最大宽度, 单位为毫米 (mm); H max 元器件端子的最大高度, 单位为毫米 (mm); T max 元器件端子的最大宽度, 单位为毫米 (mm); L max 元器件的最大长度, 单位为毫米 (mm); G 片式元器件连接盘的间距, 单位为毫米 (mm); K 常数, 通常取 0.25 mm; a) 元器件结构 b) 连接盘结构 图 11 片式元器件及连接盘示意图 表 23 常见片式元器件连接单位为毫米 器件规格连接盘宽度连接盘长度连接盘间距 英制 公制 X Y G 注 : 采用波峰焊工艺时, 为了避免贴片机污染连接盘, 影响可焊性, 要求连接盘间距 G 的尺寸放大 20%~30% 6.2 半导体分立器件连接盘 金属面电极无引脚元器件 (Metal Electrode Leadless Face (MELF)) 的连接盘金属面电极无引脚元器件 ( 见图 12a)) 的连接盘设计有两种结构 : 一种结构与矩形片式元器件相同, 设计为两个对称的矩形连接盘, 如图 12b) 所示 ; 另一种结构如图 12c) 所示, 在对称的矩形连接盘内侧设计两个凹槽, 这种结构更有利于防止回流焊时元器件移位 17

21 图 12 MELF 元器件及其连接盘结构金属面电极无引脚元器件的总长度计算公式见公式 (15): Z=L+K (15) 式中 : Z 元器件连接盘的总长度, 单位为毫米 (mm); L 元器件的标称长度, 单位为毫米 (mm); K 常数, 通常取 1.3 mm 表 24 为金属面电极无引脚元器件 (MELF) 的安装连接盘尺寸 表 24 MELF 元器件安装连接盘尺寸单位为毫米 元规格件 Z G X Y C A B 安装区 SOD-80/MLL SOD-87/MLL [0805] [1206] [1406] [2309] 注 : 采用波峰焊工艺时, 为了避免贴片机污染连接盘, 影响可焊性, 要求连接盘间距 G 的尺寸放大 20%~30% 片式小外形二极管 (Small out-line diode(sod)) 连接盘 翼形引脚 SOD123 SOD323 连接盘 翼形引脚片式 SOD 如图 13a) 所示, 其连接盘的设计结构与矩形片式元器件相同, 其连接盘设计结 构与安装区如图 13b) 所示 18

22 图 13 翼形引脚 SOD 及其连接盘结构翼形引脚 SOD123 SOD323 连接盘的总长度见公式 (16): 式中 : Z 元器件连接盘的总长度, 单位为毫米 (mm); L 元器件的标称长度, 单位为毫米 (mm); K 常数, 通常取 1.3 mm 翼形引脚 SOD123 SOD323 连接盘尺寸见表 25 Z=L+K (16) 表 25 翼形引脚 SOD123 SOD323 连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C SOD S0D J 形引脚 DO214(AA/AB/AC)/SMB 连接盘 J 形引脚片式小外形二极管如图 14a) 所示, 其连接盘的设计结构与矩形片式元器件相同, 其连接 盘设计结构与安装区如图 14b) 所示 图 14 J 形引脚片式二极管及其连接盘结构 J 形引脚片式小外形二极管安装连接盘的总长度见公式 (17): 式中 : Z 元器件连接盘的总长度, 单位为毫米 (mm); L 元器件的标称长度, 单位为毫米 (mm); K 常数, 通常取 1.4 mm Z=L+K (17) 19

23 J 形引脚片式小外形二极管安装连接盘的宽度见公式 (18): 式中 : X 元器件连接盘的宽度, 单位为毫米 (mm); W 元器件引脚的宽度, 单位为毫米 (mm) X=1.2W (18) J 形引脚 DO214(AA/AB/AC) 的连接盘尺寸见表 26 表 26 J 形引脚 DO214(AA/AB/AC) 连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C DO214AA DO214AB DO214AC 小外形晶体管 (Small Out-line Transistor (SOT)) 系列连接盘 小外形晶体管 SOT23 连接盘图 15 为 SOT23 及其封装结构, 表 27 为 SOT23 SOT323 SOT523 封装参数 图 15 SOT23 及其封装结构 表 27 SOT23 SOT323 SOT523 封装参数单位为毫米 封装尺寸要素 SOT23 SOT323 SOT523 A 2.9± ± ±0.2 B 1.9± ± ±0.1 C ± D 1.65± ± ±0.1 E 2.8± ± ±0.2 F 0.3~0.6 最小 G ± ±0.05 H ± ±0.1 I 0~0.1 0~0.1 0~0.1 J 0.8± ± ±0.1 图 16 为 SOT23 的连接盘结构, 表 28 为 SOT23 连接盘尺寸 20

24 图 16 SOT23 连接盘结构 表 28 SOT23 连接盘尺寸 单位为毫米 元器件封装 Z G X Y C E 安装区 参考 参考 参考 SOT23 回流焊 注 : 波峰焊时,Z 值应加大 0.2 mm 小外形晶体管 SOT89 连接盘 图 17 为 SOT89 及其连接盘结构, 表 29 为 SOT89 连接盘设计尺寸 图 17 SOT89 及其连接盘结构 21

25 表 29 SOT89 连接盘设计尺寸 单位为毫米 元器件封 Z Y 1 X 1 X 2 X 3 Y 2 Y 3 E 安装区 装 最小 最大 最小 最大 参考 参考 基本的 SOT x 10 注 : 波峰焊时,Z 值应加大 0.2 mm~0.5 mm 小外形晶体管 SOT143 连接盘 图 18 为 SOT143 及其连接盘结构, 表 30 为 SOT143 的连接盘尺寸 图 18 SOT143 及其连接盘结构 表 30 SOT143 连接盘尺寸 单位为毫米 元器件 Z G X1 X2 C E1 E2 Y 安装区 封装 最小 最大 参考 基本的 基本的 参考 SOT 注 : 波峰焊时,Z 值加大 0.2 mm~0.5 mm 小外形晶体管 SOT223 连接盘 图 19 为 SOT223 及其连接盘结构, 表 31 为 SOT223 的连接盘尺寸 22

26 图 19 SOT223 及其连接盘结构 表 31 SOT223 连接盘尺寸 单位为毫米 元器件 Z G X1 X2 Y C E1 E2 安装区 规格 最小 最大 参考 基本的 基本的 参考 SOT 波峰焊时,Z 值应加大 0.2 mm~0.5 mm 小外形晶体管 SOT 连接盘设计的新变化图 20a) 为传统的小外形晶体管 SOT 连接盘设计, 由于连接盘宽度比引脚宽度大得多, 在回流焊后容易造成元器件移位 图 20b) 为新型小外形晶体管 SOT 连接盘设计, 通过将连接盘宽度减小, 采用四边扁 平封装 (Quad Flat Package (QFP)) 引脚设计方法, 可以使元器件移位问题得到很好的改善 图 20 SOT 连接盘设计的新变化 6.3 翼形小外形封装 SOP(Small Outline Package) 连接盘 翼形小外形封装 SOP 连接盘设计规则翼形小外形集成电路主要包括小外形集成电路 (Small Outline Integrated Circuit (SOIC)) 缩小型小外形集成电路 (Shrink Small Outline Integrated Circuit(SSOIC)) 小外形封装 SOP 薄小外形封装 (Thin Small Outline Package (TSOP)) 薄的缩小型小外形封装(Thin Shrink Small Outline Integrated Circuit (TSSOP)) 陶瓷扁平封装(Ceramic Flat Package(CFP)) 等几种封装类型, 如图 21 所示 除了集成电路,SOP 还包括电阻网络 图 21 翼形小外形集成电路的封装类型 23

27 SOP 连接盘设计如图 22 所示, 其设计规则如下 : a) 连接盘中心距等于引脚中心距 ; b) 单个引脚连接盘的长度见公式 (19): 式中 : Y 单个连接盘的长度, 单位为毫米 (mm); T 引脚的长度, 单位为毫米 (mm); b1 引脚跟部的连接盘伸出长度, 通常取 0.3mm~0.5 mm; b2 引脚趾部的连接盘伸出长度, 通常取 0.3mm~0.5 mm; 单个引脚连接盘的宽度见公式 (20): 式中 : X 单个连接盘的宽度, 单位为毫米 (mm); W 引脚的宽度, 单位为毫米 (mm); c) 相对两排连接盘内侧距离计算方法见公式 (21): 式中 : G 相对两排连接盘之间的内侧间距, 单位为毫米 ; F 元器件壳体封装尺寸, 单位为毫米 ; K 系数, 通常取 0.25 mm 图 小外形集成电路 SOIC 连接盘 Y=T+b1+b2 (19) X=(1 1.2)W (10) G=F-K (21) SOP 封装及连接盘设计示意图 SOIC 的引脚间距为 1.27 mm, 封装体尺寸为 3.9 mm 7.5 mm 或 8.9 mm, 引脚数量有 或 36, 封装名称为 SOIC16/SOIC16W SO20W SO24W/SO24X, 其中 W 表示宽体 图 23 为 SOIC 封装参数 及其连接盘设计示意图 SOIC 封装的连接盘尺寸见表 32 24

28 图 23 SOIC 封装及其连接盘设计 表 32 SOIC 封装的连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 S S08W S S014W S S016W S020W S024W S024X S028W S028X S032W S032X S036W S036X 缩小型小外形集成电路 SSOIC 连接盘 SSOIC 的引脚间距为 0.8 mm 和 mm, 封装本体尺寸有 12 mm 和 7.5 mm 两种, 引脚数量有 或 64, SSOIC 封装的连接盘示意图见图 23, 表 33 为不同规格 SSOIC 的连接盘尺寸 表 33 不同规格 SSOIC 连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 SS SS S 翼形小外形塑料封装 SOP 连接盘 SOP 的引脚间距为 1.27 mm, 引脚数量有 或 42, 封装表 示方法为在 SOP 后面加引脚数, 例如 SOP8 SOP12 SOP40 等 连接盘设计应重点考虑引脚数, 不同引脚数 对应不同的封装体宽度 表 34 为不同规格 SOP 的连接盘尺寸 25

29 表 34 不同规格 SOP 的连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 SOP SOP SOP SOP SOP SOP SOP SOP SOP 薄型小外形封装 TSOP 连接盘 薄型小外形封装 TSOP 的连接盘结构如图 23 所示 TSOP 封装的连接盘尺寸见表 35 TSOP 封装引脚间距 : 0.65 mm 0.5 mm 0.4 mm 或 0.3 mm, 属于细节距元器件 封装体尺寸有 4 种规格 : 短端 A 有 6 mm 8 mm 10 mm 或 12 mm, 长端 L 有 14 mm 16 mm 18 mm 或 20 mm 元器件高度 H:1.27 mm 引脚数量有 16 种 (16~76) 封装表示方法 TSOP A L 引脚数, 例如 TSOP TSOP 连接盘设计应遵循下列规则 : a) 所有的 TSOP 封装均存在公英制累积误差 ; b) 为了避免回流焊时产生桥接, 应优选椭圆形连接盘 ; c) 连接盘外侧间距 Z=L+0.8 mm,l 为元器件长度方向标称尺寸 ; d) 单个连接盘长 宽 (Y X) 设计见表 37; e) 连接盘内侧间距 :G<S -(0.3 mm~0.6 mm) 表 35 不同规格的 TSOP 封装的连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 TSOP6x TSOP6x TSOP8x TSOP8x TSOP10x TSOP10x TSOP12x TSOP12x 陶瓷扁平封装 CFP 连接盘 陶瓷扁平封装 CFP 的特点是不吸潮, 耐 260 高温, 适用于军品和高可靠性产品 组装前需要对其引 脚预成型 CFP 器件引脚间距为 1.27 mm, 引脚数有 10 种 (10~50), 元器件高度 H 有 2.5 mm 或 3.0 mm 两种 CFP 封装体宽度有 7 种规格 :5.08 mm 7.62 mm mm mm mm mm 或 mm 封 装名称表示方法 :CFP 引脚数, 例如 CFP10 CFP36 等 CFP 一般采用椭圆形连接盘, 单个连接盘的尺寸 :X Y=0.65 mm 2.2 mm 不同规格 CFP 封装的连接盘尺寸见表 36 表 36 不同规格的 CFP 封装的器件连接盘设计单位为毫米 器件规格引脚数 Z G X Y C D E 安装区 MO MO MO MO

30 续表 36 不同规格的 CFP 封装的器件连接盘设计 单位为毫米 器件规格引脚数 Z G X Y C D E 安装区 MO MO MO MO MO SOP 单个连接盘设计 SOP 单个连接盘盘尺寸见表 37 表 37 SOP 单个连接盘设计单位为毫米 封装 CFP/SOP 或 SOIC SSOIC SSOIC TSOP 器件引脚间距 连接盘宽度 0.65/ 连接盘长度 翼形四边扁平封装器件 QFP 连接盘 翼形四边扁平封装 QFP 连接盘设计规则 QFP 的封装类型主要有带角耳的四边扁平封装 PQFP 四边扁平封装 QFP 缩小型四边扁平封装 SQFP 薄型四边扁平封装 TQFP 陶瓷四边扁平封装 CQFP 带缓冲垫的四边扁平封装 BQFP 带树脂保护环覆盖引 脚前端的四边扁平封装 GQFP 等, 如图 24 所示 其中 QFP SQFP TQFP 有矩形和方形两种形式 QFP 封装连 接盘设计示意图如图 25 所示 图 24 QFP 的封装类型 图 25 QFP 封装及连接盘设计示意图因为 QFP 与 SOP 的引脚均为翼形, 所以其连接盘尺寸的计算方法与 SOP 的连接盘尺寸计算方法相同 QFP 封装的连接盘设计规则如下 : a) 连接盘中心距应等于引脚中心距 ; b) 单个引脚连接盘的长度见公式 (22): 式中 : Y 单个连接盘的长度, 单位为毫米 (mm); Y=T+b1+b2 (22) 27

31 T 引脚的长度, 单位为毫米 (mm); b1 引脚跟部的连接盘伸出长度, 通常取 0.3mm~0.5 mm; b2 引脚趾部的连接盘伸出长度, 通常取 0.3mm~0.5 mm 单个引脚连接盘的宽度见公式 (23): 式中 : X 单个连接盘的宽度, 单位为毫米 (mm); W 引脚的宽度, 单位为毫米 (mm); c) 相对两排连接盘的内侧距离见公式 (24): X=(1 1.2)W (23) G=A/B-K (24) 式中 : G 两排连接盘内侧距离, 单位为毫米 ; A/B 器件壳体尺寸, 单位为毫米 ; K 系数, 一般取 0.25 mm 四边扁平塑料封装 QFP/SQFP 连接盘 QFP/SQFP 封装的连接盘结构如图 26 所示,QFP 的引脚间距为 1.27 mm~0.635 mm;sqfp TQFP 的引 脚间距为,0.5 mm 0.4 mm 或 0.3 mm, 属细节距 引脚数 :24~576 封装名称表示方法 :QFP 引脚数, 例如 QFP208;SQFP A B - 引脚数, 例如,SQFP 不同规格 QFP/SQFP 的连接盘尺寸见表 38 QFP/SQFP 的连接盘设计 : 图 26 QFP/SQFP 连接盘结构 a) 建议采用椭圆形连接盘 ; 引脚间距为 0.8 mm 0.65 mm 的连接盘外侧间距见公式 (25): 式中 : Z 连接盘的外侧间距, 单位为毫米 (mm); L 器件长 / 宽方向标称尺寸, 单位为毫米 (mm); K 常数, 通常取 0.6 mm Z=L+K (25) c) 引脚间距为 0.5 mm 0.4 mm 或 0.3 mm 的连接盘外侧间距见公式 (26): Z=L+K (26) 28

32 式中 : Z 连接盘的外侧间距, 单位为毫米 (mm); L 器件长 / 宽方向标称尺寸, 单位为毫米 (mm) K 常数, 通常取 0.8 mm d) 连接盘内侧间距 :G<S min -(0.3mm~0.6)mm; e) 所有 QFP/SQFP 封装的引脚间距均存在公英制转换误差 表 38 不同规格 QFP/SQFP 封装的连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 QFP 32x SQFP 32x SQFP 36x QFP 40x SQFP 40x SQFP 44x 带角耳的四边扁平封装 (Plastic Quad Flat Package (PQFP)) 连接盘 PQFP 封装的连接盘结如图 27 所示, 其引脚间距为 :0.635 mm, 属于细节距 引脚数有 6 种 : 或 244 元器件高度 H:4.57 mm 建议采用椭圆形连接盘, 单个连接盘的尺寸 :X Y=0.35mm 1.8 mm 连接盘内侧距离:G<S min -(0.3mm~0.6mm) 不同器件规格 PQFP 的连接盘尺寸见表 39 图 27 PQFP 封装的连接盘结构 表 39 不同器件规格 PQFP 的连接盘尺寸 单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 PQFP PQFP PQFP PQFP PQFP PQFP 陶瓷四边扁平封装 CQFP 连接盘 CQFP 封装连接盘结构如图 28 所示,CQFP 封装的引脚间距有 1.27 mm 0.8 mm 或 0.63 mm 引脚数:28~ 29

33 196 元器件高度 H:2.3 mm~4.92 mm 建议采用椭圆形连接盘, 单个连接盘尺寸 :X Y=0.65mm 2.4 mm 不同器件规格 CQFP 封装的连接盘尺寸见表 40 表 40 不同器件规格 CQFP 封装的连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 CQFP CQFP CQFP CQFP CQFP CQFP CQFP CQFP CQFP 四边扁平塑料封装 QFP 单个连接盘四边扁平塑料封装 QFP 单个连接盘设计见表 41 表 41 QFP 单个连接盘设计单位为毫米 封装参数 CQFP QFP PQFP SQFP 器件引脚间距 连接盘宽度 连接盘长度 封装壳体尺寸相同的情况下,Z 是相同的 6.5 J 形引脚小外形集成电路 SOJ 和塑封有引脚芯片载体 PLCC 的连接盘 J 形引脚小外形集成电路 SOJ 和塑封有引脚芯片载体 PLCC 的连接盘设计原则 SOJ 和 PLCC 的引脚均为 J 形, 其典型引脚中心距为 1.27 mm SOJ 封装体是长方形的, 其引脚分布在封 装体长边两侧的底部 ;PLCC 的封装体有方形和矩形两种形式, 引脚分布在封装体四周外侧底部 ;LCC (Leadless Ceramic Chip) 为无引脚陶瓷体芯片封装 SOJ 与 PLCC 封装类型见图 28, 设计示意图如图 29 所示 图 28 SOJ 与 PLCC 封装类型 图 29 SOJ PLCC 连接盘设计 30

34 SOJ 与 PLCC 的连接盘设计规则如下 : a) 单个引脚连接盘设计 :Y( 长 ) X( 宽 )=(1.8mm~2.2mm) (0.5mm~0.8mm); b) 引脚中心应在连接盘图形内侧 1/3 处与连接盘中心之间 ; c) SOJ 相对两排连接盘内侧距离 :G 一般为 5 mm 6.2 mm 7.4 mm 或 8.8 mm; d) PLCC 相对两排连接盘的外侧距离见公式 (27): 式中 : Z 连接盘的外侧距离, 单位为毫米 (mm); W PLCC 封装的最大宽度, 单位为毫米 (mm); K 常数, 通常取 0.75 mm J 形引脚小外形集成电路 SOJ 连接盘 Z=W + K (27) SOJ 封装的连接盘结构如图 30 所示,SOJ 封装的引脚间距 :1.27 mm,soj 器件宽度 :7.62 mm[0.300 in] 8.89 mm[0.350 in] mm[0.400 in] 或 mm[0.450 in] 引脚数 : 或 28 表示方法 :SOJ 引脚数 / 封装体宽度, 例如,SOJ14/300 SOJ 封装的连接盘尺寸设计规则 : a) 连接盘外侧间距 Z:9.4 mm 10.6 mm 11.8 mm 或 13.2 mm; b) 单个连接盘设计 :Y( 长 ) X( 宽 )=2.2mm 0.6 mm; c) 相对两排连接盘内侧 外侧距离 : G<S min -(0.3mm~0.6mm);Z>L max +(0.3mm~0.6mm) 图 30 SOJ 封装的连接盘设计结构不同器件规格 SOJ 封装的连接盘尺寸见表 42,SOJ 封装引脚数相同但规格不同的连接盘尺寸见表 43 表 42 不同规格的 SOJ 封装的连接盘尺寸 单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 SOJ 14/ SOJ 16/ SOJ 18/ SOJ 20/ SOJ 22/ SOJ 24/

35 续表 42 不同规格的 SOJ 封装的连接盘尺寸 单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 SOJ 26/ SOJ 28/ 表 43 引脚数相同规格不同的 SOJ 封装的连接盘尺寸 单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 SOJ 20/ SOJ 20/ SOJ 20/ SOJ 20/ 有引脚塑料封装芯片载体 PLCC( 方形 ) 连接盘 方形 PLCC 的引脚间距为 1.27 mm, 引脚数 : 或 124, 表示方法 :PLCC- 引脚数, 例如 PLCC-68 PLCC 单个连接盘设计 :Y( 长 ) X( 宽 )=2.2mm 0.6 mm 方形 PLCC 连接盘结构 如图 31 所示, 方形 PLCC 的连接盘尺寸见表 44 图 31 PLCC( 方形 ) 连接盘设计结构 表 44 PLCC( 方形 ) 连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y C D E 安装区 PLCC PLCC PLCC PLCC PLCC PLCC PLCC PLCC 有引脚塑料封装芯片载体 PLCC( 矩形 ) 连接盘 矩形 PLCC 的引脚间距为 1.27 mm, 引脚数 : 或 32, 表示方法 :PLLC/R- 引脚数 PIN 分布, 例 如 PLCC/R 矩形 PLCC 单个连接盘尺寸设计 :Y( 长 ) X( 宽 )=2.0mm 0.6 mm, 矩形 PLCC 封装 32

36 连接盘结构如图 32 所示, 矩形 PLCC 封装的连接盘尺寸见表 45 图 32 PLCC( 矩形 ) 连接盘结构 表 45 PLCC( 矩形 ) 连接盘尺寸 单位为毫米 器件规格 Z1 G1 Z2 G2 X Y C1 C2 D1 D2 E 安装区 PLCC/R PLCC/R-18-L PLCC/R PLCC/R PLCC/R 无引脚陶瓷体芯片封装 LCC 连接盘 LCC 主要用高可靠性产品 LCC 封装的连接盘结构如图 33 所示, 从图 28 中可以看出,LCC 的焊端在器件的底部, 因此封装体 A/B 尺寸等于 L 其第 1 引脚标志在器件的底部中间位置, 尺寸较长的电极为第 1 引脚 LCC 的引脚间距为 1.27 mm, 引脚数 :16~156, 表示方法 :LCC- 引脚数, 例如 LCC-28 建议采用椭圆连接盘 单个连接盘尺寸 :Y( 长 ) X( 宽 )=2.6mm 0.8 mm; 不同规格 LCC 封装的连接盘尺寸见表 46 图 33 LCC 封装连接盘结构 33

37 表 46 不同规格的 LCC 封装的连接盘尺寸单位为毫米 器件规格 Z G X Y1 Y2 C D E 安装区 LCC LCC LCC LCC LCC LCC LCC LCC LCC LCC LCC 球栅阵列封装 BGA/ 芯片级封装 CSP 连接盘 球栅阵列封装 BGA/ 芯片级封装 CSP 的主要类型 BGA(Ball Grid Array) 是指在器件底部以球形栅格阵列作为 I/O 引出端的封装形式 根据基板不同, BGA 主要分为塑封 BGA(PBGA) 陶瓷 BGA(CBGA) 载带 BGA(TBGA) 此外, 还有陶瓷封装柱形焊球 BGA (CCBGA) 细间距或倒装 BGA(FCBGA) 微型 BGA(uBGA, 又称芯片级封装 Chip Scale Package(CSP)) 金属 BGA(MBGA) 带散热器 BGA(EBGA) 等 部分 BGA 封装如图 34 所示 图 34 部分 BGA 封装示例 球栅阵列封装 BGA 的焊球分布形式球栅阵列封装 BGA/ 芯片级封装 CSP 的焊球分布形式 ( 如图 35 所示 ) 分为 : a) 全阵列型 BGA; b) 周边排列型 BGA; c) 交错型 BGA; d) 选择性减少分布 BGA; e) 长方形 BGA 球栅阵列封装 BGA 的极性方向 图 35 BGA 焊球分布形式示例 BGA 封装结构与极性方向的标志如图 36 所示, 包括 BGA 的极性方向 1 脚位置 其中 A/B 为 BGA 封装体的 最大尺寸,H 为 BGA 封装体的最大高度,C/D 分别为封装体 A/B 两侧最外圈焊球的最大中心距,L1 为 BGA 封装 左下角第 1 脚,F/G 为器件四个角第一个焊球与封装体的距离,P 为焊球节距,W 为焊球直径 34

38 图 36 BGA 封装结构与极性方向标志 球栅阵列封装 BGA/ 芯片级封装 CSP 的焊球直径和焊球间距 BGA 的焊球标称直径范围为 0.15 mm~0.75 mm, 焊球节距为 0.25 mm~1.5 mm, 见表 47 一般 BGA 的焊 球节距大于 0.8 mm,csp 的焊球节距小于 0.8 mm 表 47 BGA/CSP 焊球直径尺寸单位为毫米 焊球标称直径焊球直径范围节距 ~ , ~ ~ , ~ ,0.80, ~ ,0.75, ~ ,0.75,0.65, ~ ~ ~ 球栅阵列封装 BGA/ 芯片级封装 CSP 的连接盘尺寸设计规则 BGA/CSP 的连接盘尺寸设计规则如下 : a) 印制板上的连接盘中心应与 BGA/CSP 底部的焊球中心相吻合 ; b) 印制板上的连接盘图形应为实心的, 导通孔不能在连接盘上, 建议将导通孔设置在四个相邻连接盘所形成矩形或方形的中心, 用导线将导通孔与连接盘连接 ; c) 导通孔在孔化电镀后, 必须采用介质材料或导电胶堵孔, 且堵孔高度不得超过连接盘的高度 ; d) 连接盘尺寸是根据焊球直径设计的 一般情况下, 连接盘设计尺寸比可拆卸焊球直径缩小 20%~ 25%, 允许误差范围 0.02 mm~0.1 mm, 见表 48 连接盘设计尺寸比不可拆卸焊球直径增大 5%~ 25%, 允许误差范围 0.02 mm~0.1 mm, 见表 49 焊球直径越小, 允许误差范围越小 连接盘越大, 两个连接盘之间的布线空间越小 e) 与连接盘连接的导线宽度应一致, 一般为 0.1 mm~0.2 mm, 两个连接盘之间布线数的计算方法见公式 (28) 式中 : P 焊球节距, 单位为毫米 (mm); D 连接盘直径, 单位为毫米 (mm); 布线数, 单位为毫米 (mm); 导线的宽度, 单位为毫米 (mm) 阻焊开窗尺寸一般比连接盘尺寸大 0.1 mm~0.15 mm; P-D (2N +1)X (28) 35

39 设置外框定位线, 其尺寸应与芯片外形尺寸相同, 外框定位线的宽度一般为 0.2 mm~0.25 mm, 45 倒角表示芯片方向 外框定位线有网印 敷铜两种, 后者更精确 在定位框外应设置 2 个 Mark 点 表 48 可拆卸焊球的连接盘尺寸 单位为毫米 焊球标称直径 连接盘缩小比例 连接盘标称直径 连接盘尺寸范围 % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~0.10 表 49 不可拆卸焊球的连接盘尺寸 单位为毫米 焊球标称尺寸 连接盘放大比例 连接盘标称直径 连接盘尺寸范围 % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ % ~ 塑封 BGA(PBGA) 连接盘 塑封 BGA(PBGA) 连接盘设计规则 PBGA 以 BT 树脂或 FR-4 等 PCB 基材为载体 常用的 PBGA 封装焊球节距为 :1.50 mm 1.27 mm 1.0 mm 或 0.8 mm, 焊球直径 :0.89 mm mm 0.6 mm 或 0.5 mm 封装尺寸范围:7mm~50 mm 表示方法:PBGA 长 宽焊球分布类型焊球数 例如,PBGA10 10FE36 表示 PBGA 的封装尺寸为 10 mm 10 mm, 完全分布对称图形,36 个焊球 节距为 1.5 mm 的方形塑封 BGA(PBGA) 的连接盘节距为 1.5 mm 的方形 PBGA 的连接盘设计结构见图 37 部分节距为 1.5 mm 的方形 PBGA 连接盘设计尺寸见表 50 36

40 器件规格 图 37 节距为 1.5 mm 的方形 PBGA 连接盘设计结构 表 50 部分节距为 1.5 mmpbga 连接盘设计尺寸单位为毫米 焊球阵列 最大焊球数 C D X E 安装区 行 列 PBGA FE PBGA FE PBGA50 50 FE 节距为 1.27 mm 矩形塑封 BGA(PBGA) 的连接盘 矩形 PBGA 的表示方法 :R-PBGA 长 宽, 例如,R-PBGA22 14 表示矩形的 PBGA 的封装尺寸为 22 mm 14 mm 节距为 1.27 mm 矩形 PBGA 的连接盘设计结构如图 38 所示 节距为 1.27 mm 矩形 PBGA 的连接盘设计尺寸 见表 51 器件规格焊球阵列行 列 图 38 节距为 1.27 mmpbga 连接盘设计表 51 节距为 1.27 mm 矩形 PBGA 的连接盘设计尺寸单位为毫米 最大焊球数 C D X E 安装区 R-PBGA R-PBGA R-PBGA 方形扁平无引脚封装 QFN 的连接盘 QFN(Quad Flat No-lead) 是一种连接盘尺寸小 体积小 以塑料作为密封材料的安装芯片封装 37

41 由于底部中央的连接焊接到 PCB 的散热焊盘上, 使得 QFN 具有极佳的电和热性能 QFN 封装及其连接盘结构 见图 39 部分 QFN 封装及连接盘尺寸见表 52 图 39 QFN 封装及连接盘结构 图 39 中 X Y 为单个周边连接盘的宽度和长度,D2 E2 为热连接盘尺寸,ZD max ZE max 为相对两排周边连接盘的最大尺寸,AD max AE max 为相对两排周边连接盘的最大宽度,GD min GE min 为相对两排周边连接盘的内侧最小距离,CLL 为周边相邻连接盘内侧之间的最小距离,CPL 为周边连接盘与热连接盘的最小距离 部分 QFN 封装及连接盘尺寸见表 52 表 52 部分 QFN 封装及连接盘尺寸单位为毫米 器件尺寸 I/O 每边引脚数引脚间距 X Y G Z D ( 两边 ) 通孔插装技术 (Through Hole Technology(THT)) 常见元器件连接盘设计 连接盘设计通用要求通常情况下, 通孔元器件采用圆型连接盘 正方形连接盘 椭圆形连接盘 长圆形连接盘, 连接盘图形见图 40 所有连接盘单边最小不小于 0.25mm, 整个连接盘直径最大不大于元器件孔径的 3 倍 应保证两个连接盘边缘的距离大于 0.4mm, 与过波峰方向垂直的一排连接盘应保证两个连接盘边缘的距离大于 0.5mm 为了增加连接盘的附着强度, 在布线较密的情况下, 推荐采用椭圆形与长圆形连接盘 ; 在布线高度密集的情况下, 推荐采用圆形与长圆形连接盘 在相同孔环宽度情况下, 方形 椭圆 形和长圆形连接盘比圆形连接盘的面积大 长圆形连接盘上可以钻两个孔, 从而增加金属化孔互连的 可靠性 椭圆形有利于斜向布线 38

42 图 轴向引线 (Axial Lead) 封装元器件连接盘图 41 为轴向引线封装元器件及其连接盘结构 THT 元器件用连接盘图形 a) 轴向引线封装 b) 轴向引线封装连接盘结构 图 41 轴向引线封装元器件及其连接盘结构轴向引线封装元器件连接盘的通孔直径计算见公式 (29): 轴向引线封装元器件连接盘的直径计算见公式 (30): 式中 : V 通孔直径, 单位为毫米 (mm); V=W+2K 2 (29) D=V+2K 1 (30) W 元器件引线直径, 通常由元器件生产商提供, 单位为毫米 (mm); K 1 常数, 通常取 0.25mm~2mm( 小体积元器件通常取 0.25mm~0.5mm 大中型体积, 重量比较 大的元器件, 通常取 0.8mm~2mm) K 2 常数, 通常取 0.1mm~0.5mm( 小体积元件通常取 0.1mm~0.15mm 大中型体积, 难以折除的 元器件通常取 0.25mm~0.5mm, 以保持产品可维修性 ) D 连接盘直径, 单位为毫米 (mm) 径向引线 (Radial Lead) 封装元器件连接盘图 42 为径向引线封装元器件及其连接盘结构 a) 径向引线封装 39

43 b) 径向引线封装连接盘结构 图 42 径向引线封装元器件及其连接盘结构径向引线封装元器件连接盘的通孔直径计算见公式 (29) 径向引线封装元器件连接盘的直径计算见公式 (30) 使用金属外壳的径向引线安装元器件, 安装时外壳与印制板接触的, 印制板主面的连接盘表面不 可开窗, 要用阻焊材料覆盖连接盘表面 ( 如两条引线的晶振 ) 如图 43. 图 43 有金属外壳的径向引线元器件连接盘结构 双列直插式封装 (DualIn-line Package(DIP)) 元器件连接盘 DIP 封装结构形式有 : 多层陶瓷双列直插式 DIP 单层陶瓷双列直插式 DIP 引线框架式 DIP( 含 玻璃陶瓷封接式 塑料包封结构式 陶瓷低熔玻璃封装式 ) 及收缩型 DIP 封装 (Shrink Dual In-line Package(SDIP)) 图 44 为 DIP 元器件及其连接盘结构 a)dip 封装 图 44 b)dip 封装连接盘结构 DIP 封装元器件及其连接盘结构 40

44 DIP 元器件连接盘的通孔直径计算见公式 (29), 常见 DIP 封装元器件的引线形态为矩形或方形, 常数 K 2 通常取 0.05mm~0.1mm DIP 元器件连接盘的直径计算见公式 (30) 41