二、片式元器件错误的“常见病、多发病”

钽电容器焊盘设计缺陷片式钽电容器焊盘设计是焊盘设计错误的“常见病、多发病”。图14所示是片式钽电容器外形图，图15所示是片式钽电容器焊盘尺寸图。

图14　片式钽电容器外形图

图15　片式钽电容器焊盘尺寸图

CA45片式固体电解钽电容器，当额定电压为25V时，CA45型其外壳有C、E型两种，而设计人员在元器件表面上往往只写型号规格，忽略尾缀；C型的CA45－25V－10μ的片式钽电容器的L为5．8mm，焊盘设计长度应为7．4mm；而E型的CA45－25V－10μ的片式钽电容器的L为7．3mm，焊盘设计长度应为8．8mm。

如果设计人员在PCB上设计的焊盘长度为C型CA45－25V－10μ的片式钽电容器的焊盘长度（7．6mm）而装配的是E型CA45－25V－10μ片式钽电容器（L为7～7．6mm），就会出现错误，片式钽电容器与焊盘之间的焊接存在严重的不可靠性，如图16所示。

图16　C型元器件焊盘安装E型元器件，无法产生牢固焊接

三、焊盘两端不对称，走线不规范

焊盘设计应严格保持对称性，即焊盘图形与尺寸应完全一致，以保持焊料熔融时，元器件上所有焊点的表面张力能保持平衡，以形成理想的焊点，否则极易导致偏移、立碑等缺陷。印制导线应从焊盘对称中心布线，禁止从对角线方向和焊盘的宽边布线，如图17所示。

图17　对角线方向和焊盘宽边布线设计缺陷示例

①当焊盘尺寸大小不对称或两个元器件的端头设计在同一个焊盘上时，由于表面张力不对称，也会产生吊桥、移位现象，如图18所示。

图18　设计缺陷：公用焊盘和元器件两端焊盘不对称示例

②焊盘不对称，回流焊时，焊盘较大的一端或吸热量大的一端焊料达不到应有熔融润湿效果，产生立碑、冷焊现象，如图19所示。

图19　焊盘不对称产生立碑示例

③焊盘不对称，造成片式元器件两端焊盘上的焊料量不一致，会在元器件上产生不一致的应力集中，导致片式陶瓷电容器电极产生裂纹，如图20所示。

图20　焊盘不对称，导致片式陶瓷电容器电极产生裂纹示例

④由于波峰焊特定的焊料涌动、冲刷和短时间内完成焊接的效应，通常需要将有引脚元器件焊盘加长，以加大焊料接触面积和时间，否则将形成阴影效应，如图21所示。

图21　波峰焊时，元器件焊盘没有加长形成阴影效应

四、焊盘宽度及相互间距离不均匀

①焊盘宽度与引脚宽度不匹配，宽度过大会在焊接过程中发生元器件偏移、甚至短路现象。

②宽度过小又会直接影响焊点结构应力不足，焊点完整性缺失等可靠性问题，如图22所示。

图22　焊盘宽度及相互间距离不均匀，造成焊接不可靠

五、IC焊盘宽度间距过大

如图23所示，集成电路的焊盘宽度与引脚宽距不能很好地匹配时，会造成焊点的不饱满。

①翼形引脚元器件会造成焊点脚跟极小甚至没有。

②J形引脚元器件则使得焊点脚趾、脚心焊料的缺失，从而影响焊料的附着力，对可靠性有极大的破坏作用。

图23　焊盘宽度间距过大

六、QFN焊盘设计缺陷

①PCB焊盘尺寸和QFN盘栅实物尺寸不匹配导致焊接后连焊少锡等严重问题，如图24所示。

图24　实物尺寸不匹配导致焊接后连焊少锡

②PCB接地焊盘与QFN两侧盘栅距离过窄，造成与QFN的盘栅短路。如图25所示，QFN元器件两侧的引脚间距为1．18mm，而元器件接地焊盘宽度为1．0mm＋0．1／－0．15mm，即使100％精确贴装，贴片后元器件接地焊盘和QFN元器件两侧的距离只有0．065mm，势必造成QFN元器件引脚和元器件接地焊盘之间短路。

图25　避免QFN元器件引脚和元器件接地焊盘之间短路的周边焊盘设计要求

③如图26所示，印制电路板上的接地焊盘设计成很多小块，且每个小块中间有很大的导通孔，焊接时焊料流失，造成接地不良，降低散热效果。

图26　接地焊盘上有导通孔，又没有进行塞孔处理，焊接时焊料流失

④如图27所示，接地焊盘上因未进行除金搪锡处理或接地焊盘上有导通孔等原因，上锡面积只有20％，接地焊盘焊接不良，降低散热效果。

图27　QFN中间接地焊盘未进行除金搪锡处理，焊接不良