Wat zijn PCB-pads? Wat zijn hun functies?

In het productieproces van PCBA, solderen is een zeer belangrijk proces, die wordt gebruikt om de elektrische verbinding tussen alle componenten en de printplaat tot stand te brengen. En PCB-pads spelen een cruciale rol in het PCB-assemblageproces, omdat ze bepalen waar het onderdeel op het bord wordt gesoldeerd. Hun maten, vormen, en posities zullen de functionaliteit en betrouwbaarheid van PCBA beïnvloeden. Daarom, in de blog van vandaag, we zullen PCB-pads nader bekijken.

Wat zijn PCB-pads?

PCB-pads, ook wel soldeerpads of soldeerpads genoemd, zijn gebieden op een printplaat die speciaal zijn ontworpen voor de bevestiging van elektronische componenten. Deze pads zijn meestal rond of rechthoekig van vorm en zijn gemaakt van koper of een ander geleidend materiaal. PCB-pads dienen als verbindingspunten tussen de elektronische componenten en de sporen op de PCB. Ze bieden een oppervlak waarop de kabels of aansluitingen van de componenten worden gesoldeerd of gemonteerd. De pads bevinden zich meestal aan de eindpunten van de sporen, waar componenten moeten worden geplaatst. Het ontwerp en de plaatsing van pads kunnen direct van invloed zijn op de soldeerbaarheid, betrouwbaarheid, en thermische geleiding van componenten.

Soorten PCB-pads

PCB-pads kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdtypen op basis van de componenten en verpakkingsmethoden: pads voor doorlopende gaten en pads voor opbouwmontage.

Pad met doorlopende gaten

Pads met doorlopende gaten worden gebruikt voor het monteren van doorlopende componenten op een printplaat. Deze pads zijn voorzien van doorgaande gaten waar de pinnen van de componenten worden ingebracht tijdens de PCB solderen werkwijze. Door componenten te solderen via doorlopende pads, duurzame soldeerverbindingen worden tot stand gebracht, zorgen voor een betrouwbare mechanische en elektrische verbinding op lange termijn met de printplaat. Echter, het is belangrijk op te merken dat vanwege de aanwezigheid van componentkabels en de nodige gaten, de beschikbaarheid van routeringsruimte op a meerlagige printplaat kan worden beperkt.

Pad voor opbouwmontage

Surface mount pads worden gebruikt om elektronische componenten rechtstreeks op het oppervlak van een printplaat te monteren. In tegenstelling tot pads met doorlopende gaten, waarbij de componenten door gaten in het bord moeten, oppervlaktemontagepads zijn ontworpen voor kleinere componenten die rechtstreeks op het oppervlak van het bord kunnen worden gesoldeerd. Oppervlakmontagepads bieden verschillende voordelen. Ze maken een hogere componentdichtheid mogelijk, waardoor meer componenten in een kleinere ruimte op het bord kunnen worden geplaatst. Deze compacte opstelling verbetert de functionaliteit en prestaties van het circuit. Bovendien, oppervlaktemontagepads zijn bijzonder gunstig voor het ontwerp van complexe meerlaagse platen, waar optimalisatie van de ruimte van cruciaal belang is. Echter, het is belangrijk op te merken dat pads voor oppervlaktemontage mogelijk niet geschikt zijn voor componenten die aanzienlijke hoeveelheden warmte genereren. Het compacte karakter van oppervlaktemontagetechnologie kan de warmteafvoer beperken, mogelijk leidend tot problemen met oververhitting.

BGA (Ball Grid Array) pads behoren tot de categorie surface mount pads, die doorgaans kleiner en dichter opeengepakt zijn dan pads die worden gebruikt voor andere componenten voor opbouwmontage. En twee soorten BGA-pads worden vaak gebruikt:

• Soldeermasker gedefinieerde pads (SMD)

SMD-pads voor BGA-componenten zijn ontworpen met soldeermaskeropeningen die kleiner zijn dan de diameter van de pads die ze bedekken. Dit is bedoeld om de grootte van de pad waarop het onderdeel wordt gesoldeerd te minimaliseren. Door het soldeermasker aan te brengen om een ​​deel van de koperen pad eronder te bedekken, twee voordelen worden bereikt: Ten eerste, het helpt de elektroden op de printplaat te bevestigen, voorkomen dat ze loskomen als gevolg van mechanische of thermische belasting. ten tweede, de openingen in het masker bieden een geleider voor elke bal op de BGA om uit te lijnen tijdens het solderen.

• Niet-soldeermasker gedefinieerde pads (NSMD)

Niet-soldeermasker gedefinieerd (NSMD) pads zijn een soort koperen pad dat wordt gebruikt in printplaten die niet worden bedekt door het soldeermasker. Ze zijn vaak kleiner in vergelijking met de diameter van de soldeerbal, meestal verkleint u de padgrootte met ongeveer 20% van de kogeldiameter. Deze verkleining van de padgrootte zorgt voor een kleinere afstand tussen de pads, waardoor efficiëntere routering mogelijk wordt en ze geschikt worden gemaakt voor high-density en fine-pitch BGA-chips. Echter, NSMD-pads hebben een hogere gevoeligheid voor delaminatie, die kunnen optreden als gevolg van thermische en mechanische spanningen.

De grootte en afstand van de PCB-pad

De grootte, vorm, en de afstand tussen de pads is afhankelijk van de specifieke vereisten van de gebruikte componenten. Verschillende soorten componenten kunnen verschillende padconfiguraties hebben. Voor enkelzijdige pads, de diameter of minimale breedte is 1,6 mm; voor dubbelzijdige zwakkelijnpads, het is alleen nodig om het diafragma met 0,5 mm te vergroten, omdat een te groot kussenformaat gemakkelijk continu lassen veroorzaakt. Voor pads met openingen groter dan 1,2 mm of paddiameters groter dan 3,0 mm, we zouden moeten overwegen om ze te ontwerpen als speciaal gevormde kussentjes. Daarnaast, we moeten weten dat het binnenste gat van de pad over het algemeen niet kleiner is dan 0,6 mm, omdat het gat kleiner dan 0,6 mm niet eenvoudig te bedienen is tijdens het ponsen.

Wat betreft de afstand tussen de pads, het is belangrijk om rekening te houden met de grootte van de componentpennen die in de pads worden gestoken of bevestigd, daarbij ook rekening houdend met het bijbehorende componentenpakket. Verschillende componenten hebben verschillende vereisten voor de afstand tussen de montagegaten van de remblokken. Bijvoorbeeld, bij axiale componenten met een pendiameter van minder dan 0,8 mm, de steek van het installatiegat is doorgaans 4 mm langer dan de standaard steek van het gat. Aan de andere kant, als de pendiameter van een axiaal onderdeel groter is dan 0,8 mm, de steek van de installatiegaten is over het algemeen meer dan 6 mm langer dan de standaard steek van de gaten van de componentbehuizing. Als het om radiale componenten gaat, de afstand tussen de montagegaten moet overeenkomen met de afstand tussen de componentpennen.

Problemen veroorzaakt door verkeerde printplaatmaten

De grootte, positie, en vorm van soldeerpads in de voetafdruk van een printplaat hebben een directe invloed op het fabricageproces van PCB's. Het gebruik van onjuiste formaten soldeerblokken of onjuiste plaatsing kan leiden tot verschillende problemen tijdens het solderen in PCB-assemblage. Hier zijn enkele problemen die u kunt tegenkomen:

• Onvoldoende soldeerbevochtiging

Een te kleine padgrootte biedt niet genoeg oppervlak voor een goede soldeerbevochtiging, wat kan leiden tot slechte soldeerverbindingen en zwakke elektrische verbindingen.

• Soldeer overbrugging

Wanneer soldeerpads te dicht bij elkaar of niet goed gepositioneerd zijn, er is een hoger risico op soldeerbruggen. Dit gebeurt wanneer gesmolten soldeer onbedoeld aangrenzende pads verbindt, waardoor kortsluitingen ontstaan.

• Grafsteen

Bij plaatsing van componenten voor opbouwmontage, tombstoneing kan optreden wanneer een uiteinde van een component tijdens het solderen van de pad wordt getild, resulterend in een ongelijkmatige of onvolledige verbinding. Dit kan gebeuren als de maten of positionering van de elektroden onjuist zijn, veroorzaakt onevenwichtige thermische profielen tijdens reflow.

• Soldeerafvoer

Soldeerafvoer kan een uitdaging vormen voor de constructie van doorlopende pads als ze niet goed zijn ontworpen. Wanneer de gebruikte boormaat voor het lood te groot is, het soldeermasker kan door het gat naar beneden vloeien voordat een solide verbinding tot stand wordt gebracht. Omgekeerd, als de boormaat te klein is, het inbrengen van de componentkabel wordt moeilijk, wat leidt tot tragere assemblageprocessen. Het is belangrijk om de juiste balans te vinden om betrouwbare en efficiënte doorlopende verbindingen te garanderen.

• Onvolledige soldeerverbindingen

Onvoldoende afstand tussen kleine of dicht bij elkaar gelegen soldeerpads kan de vorming van geschikte soldeerfilets en soldeerlegering beperken. Deze beperking kan resulteren in een gebrek aan vorming van een soldeerverbinding of onjuiste soldeerverbindingen voor het onderdeel.

• Soldeer leegtes

Grote of onregelmatig gevormde soldeerkussens kunnen bijdragen aan de vorming van soldeerleemtes of luchtzakken in de soldeerverbinding. Deze holtes kunnen de verbinding verzwakken en de thermische dissipatie en elektrische geleidbaarheid negatief beïnvloeden.

Conclusie

De kwaliteit van PCB-pads speelt een cruciale rol in het PCBA-proces en heeft een directe invloed op de soldeerkwaliteit van componenten op de printplaat. Het begrijpen van het belang van pads bij de productie van PCB's en PCBA's is essentieel. Het kiezen van een betrouwbaar PCBA-bedrijf is essentieel om pads en soldeerwerk van hoge kwaliteit te garanderen. MOKO-technologie, een Chinese PCB-fabrikant met 17 Jarenlange ervaring, biedt uitgebreide one-stop productiediensten. Onze diensten omvatten: PCB-ontwerp, productie, prototyping, inkoop van componenten, PCB-assemblage, en testen. Door met ons samen te werken, kunt u zich zorgen maken over kwaliteitsproblemen, zodat u zich kunt concentreren op andere aspecten van uw project.