嵌入式硬件开发之五——焊盘设计

时间:2024-03-19 16:37:19

5 焊盘设计

5.1 焊盘结构

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焊盘由很多层组成,理解这些层的意义对焊盘的设计相当重要,上面两图列出了焊盘主要的层次结构。分别对其说明如下:

Top/Buttom Solder Paste:  顶层/底层锡膏层。顾名思义,就是有锡膏的层,通常用在表贴焊盘上,用于制作钢网(图4),将钢片按照该层进行开窗,那么锡膏就会通过开窗附着在表贴焊盘上,由于锡膏具有一定的粘性,那么器件的管脚就可以粘在焊盘上,经过加热后,锡膏融化,从而将表贴器件焊接在PCB板上。由于开窗的部分通常比较少,所以用负片(即在负片上看到绘图的部分会开窗,看不到的部分是钢片)来表示比较方便(较少的数据量),对应的层也叫Paste Mask。

Top/Buttom Solder Mask:  顶层/底层阻焊层(图3中蓝色部分),在PCB板上就是绿油(常见的也有黑色,红色,蓝色,白色等)层,PCB覆盖上这层油漆后,铜箔被油漆盖住,从而阻止了焊锡和铜箔的接触,也就阻止了焊接,这也是阻焊层的由来。

Top/Buttom copper pad(Regular Pad): 顶层/底层焊盘(正焊盘)层(图3中金色部分),就是没有被绿油保护的用于焊接的这部分铜箔,通常上面会喷锡,镀金或沉金。

Inner copper pad(Regular Pad): 内层焊盘(正焊盘)。PCB通常由多层组成,除了我们能看到的顶层和底层的铜箔,在大于2层(如4层,6层,8层,10层等等)的电路板中,还有内层铜箔层,内层铜箔可以走线,也可以是整片整片的电源或地。可以通过内层焊盘连接内层的走线。

Thermal relief: 热焊盘(热风焊盘)。如果焊盘和电源或地层相连,这将会导致散热很快(铜箔的面积很大),焊接困难。如果只有部分连接的话,就可以减少散热,利于焊接。因为内层的电源或地都是负片,那么热风焊盘通常也是以负片的形式存在。即下图中绿色部分是没有铜的部分,而黑色部分是有铜的部分。

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Anti Pad: 反焊盘。不是焊盘都会和电源和地连接的,不连接电源和地的焊盘要和电源或地平面(铜箔)进行隔离。反焊盘就是这个隔离的区域,通常也是以负片形式存在的。见下图中的隔离盘。

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5.2 制作表贴(SMD)焊盘

本节以0603表贴电阻的焊盘为例来介绍表贴焊盘的制作过程。

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1、打开Pad Designer

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2、在弹出的界面中选择SMD Pin和Rounded Rectangle(选择带圆角的矩形是为了好看,也可以选择纯粹的矩形),单位选为毫米。

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3、切换到Design Layers标签页,选择Rounded Rectangle,然后按照上面的尺寸图设好宽高,倒角的半径根据经验设为0.1mm。这样就把正焊盘设计好了。

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4、接下来切换到Mask Layers,按照下图设置好尺寸。这里阻焊层的尺寸比正焊盘大了0.1mm。

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5、确认好后点击File->Save as...菜单,进行保存,最好在命名中体现焊盘的尺寸,方便之后使用。

5.3 制作通孔(SMD)焊盘

本节以USB插座的椭圆焊盘为例来进行说明。

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1、打开Pad Designer,在Start页中按下图进行设置,注意单位选为mm。另外,虽然标题是通孔,但这里选择的是开槽的孔,通孔用钻头,开槽的孔可能会用铣刀。圆形通孔的设计和这里的椭圆通孔类似。

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2. Drill标签页按下图进行设置。

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3. Design Layers按下图进行设置(如果Drill Symbol没有设置需要去设置DrillSymbol)。

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4、Mask Layers按照下图进行设置,注意这里只有阻焊层了,因为过孔是不上锡,对应的钢网也就是不开窗的,就没有Paste Mask。

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5、确认好保存文件。注意文件名中最好体现孔径和焊盘的尺寸。