用于减缓应力作用的焊盘图形设计方法
【专利摘要】本发明属于航天电子产品电路板设计【技术领域】，具体涉及一种焊盘的图形设计方法。一种用于减缓应力作用的焊盘图形设计方法，其技术方案是：将面积较大的焊盘切割为若干个小焊盘，并避免尖角设计；通过本方法能够有效缓解陶瓷器件与金属基板膨胀系数差异带来的焊装时的局部失配和整体失配问题，提高电子产品的可靠性和安全性，在高可靠电子装联领域效益尤为明显。
【专利说明】用于减缓应力作用的焊盘图形设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天电子产品电路板设计【技术领域】，具体涉及一种焊盘的图形设计方法。
【背景技术】
[0002]随着航天电子产品向高密度、多功能化发展，使得功率电子产品向高效、高功率方向发展成为必然趋势，特别是以电源类产品为代表的大功率输出电子产品，散热问题往往是产品工艺设计中的重点与难点。近年来发展起来的具有优良散热性能的金属基印制板可有效解决功率元器件散热问题。
[0003]但是优良散热性能又使得金属基印制电路板的电子装联过程中出现新的问题。由于金属基印制电路板的基材为金属(比如铝合金)，金属材料固有的膨胀系数较大，而航天器选用的高等级表贴器件通常为陶瓷基材，具有较小的膨胀系数，因此二者的膨胀系数匹配性能差，在焊接冷却过程中因收缩不一致使焊点以及元器件自身承受焊接应力；在温度变化的环境条件下，每次温度变化都会带来焊点的应力变化，从而导致陶瓷体开裂，甚至器件焊点受损等情况，可靠性降低，对高可靠性航天电子产品带来隐患。
[0004]特别是对于一些封装尺寸较大的元器件，其焊盘面积一般也较大(焊盘面积大于3mmX5mm),图1是SMD-1封装的元器件外形图及对应的焊盘图形。由于上部焊接面加大，焊料使用多，焊料冷却时的收缩变形加大，焊接应力加大；另外，在温度循环试验中，电路板和焊料的热胀冷缩也产生较大的应力，这些应力对元器件的作用力相应较大，严重时造成元器件本体开裂，器件损坏。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:提供一种针对于SMD-1封装的元器件焊盘图形设计方法，以缓解因元器件和PCB板、焊点之间膨胀系数失配所导致的焊点塑性蠕变疲劳失效和元器件热应力损坏，提高电子产品供电可靠性和安全性。
[0006]本发明的技术方案是:一种用于减缓应力作用的焊盘图形设计方法，它包括以下步骤:
[0007]A.针对于SMD-1封装的元器件的焊盘进行面积上的区分，挑选出面积大于3mm X 5mm的焊盘；
[0008]B.在保持整体长、宽不变的情况下，将面积大于3mmX5mm的焊盘分割成两个或两个以上的矩形焊盘；
[0009]C.将矩形焊盘的四个直角进行倒角或圆角处理；
[0010]D.将相邻的矩形焊盘通过印制导线相互连接；
[0011]E.将步骤A中未挑选出的焊盘的四个直角进行倒角或圆角处理。
[0012]本发明的有益效果是:本发明通过理论分析和从解决局部膨胀失配问题入手，定位焊点应力集中区，更改焊盘设计方式，避免大面积焊盘及器件应力集中部位造成的受力问题，将焊盘切割为若干个小焊盘，避免尖角设计，能够有效缓解陶瓷器件与金属基板膨胀系数差异带来的焊装时的局部失配和整体失配问题，提高电子产品的可靠性和安全性，在高可靠电子装联领域效益尤为明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为【背景技术】中所述的SMD-1封装的元器件外形图及对应的焊盘图形；
[0014]图2为本发明的一种【具体实施方式】；
[0015]图3为本发明的一种【具体实施方式】；
[0016]图4为本发明的一种【具体实施方式】。
【具体实施方式】
[0017]参见附图1，一种用于减缓应力作用的焊盘图形设计方法，它包括以下步骤:
[0018]A.针对于SMD-1封装的元器件的焊盘进行面积上的区分，挑选出面积大于3mm X 5mm的焊盘；
[0019]B.在保持整体长、宽不变的情况下，将面积大于3mmX5mm的焊盘分割成两个或两个以上的矩形焊盘；
[0020]C.将矩形焊盘的四个直角进行倒角或圆角处理；
[0021]D.将相邻的矩形焊盘通过印制导线相互连接；
[0022]E.将步骤A中未挑选出的焊盘的四个直角进行倒角或圆角处理。
[0023]上述步骤，通过减小焊盘面积和改变焊盘形状，以减少焊点的数量，从而带来焊接应力的减小，由于每个焊点上产生的焊接应力相互独立，焊点整体刚度减小，对于元器件焊接端电极承受的总的应力减小；
[0024]由于焊盘进行了倒角设计(或圆角)处理，还使得元器件端电极受力部位离开端电极的边缘和四角等应力集中部位，避免了结构最薄弱环节产生开裂的问题，进一步减小了元器件受损的可能性；利用本方法，不改变原电接口特性，仍使用回流焊工艺进行焊接。
[0025]以下，给出了利用本发明的三种【具体实施方式】:
[0026]参见附图2,步骤B中,将面积大于3_X5_的焊盘分割成两个长方形的焊盘；步骤C中，对每个长方形的焊盘的四个直角进行倒角处理。
[0027]参见附图3,步骤B中,将面积大于3_X5_的焊盘分割成两个长方形的焊盘；步骤C中，对每个长方形的焊盘的四个直角进行圆角处理。
[0028]参见附图4,步骤B中，将面积大于3mmX5mm的焊盘分割成四个矩形焊盘；步骤C中，对每个矩形焊盘的四个直角进行倒角处理。
[0029]根据实际的设计要求，还可以将面积大于3mmX5mm的焊盘分隔成三、六、九等不同的块数。
【权利要求】
1.一种用于减缓应力作用的焊盘图形设计方法，其特征是，它包括以下步骤: A.针对于SMD-1封装的元器件的焊盘进行面积上的区分，挑选出面积大于3mmX5mm的焊盘； B.在保持整体长、宽不变的情况下，将面积大于3mmX5mm的焊盘分割成两个或两个以上的矩形焊盘； C.将矩形焊盘的四个直角进行倒角或圆角处理； D.将相邻的矩形焊盘通过印制导线相互连接； E.将步骤A中未挑选出的焊盘的四个直角进行倒角或圆角处理。
2.如权利要求1所述的一种用于减缓应力作用的焊盘贴装方法，其特征是，步骤B中，将面积大于3mmX5mm的焊盘分割成两个长方形的焊盘；步骤C中，对每个长方形的焊盘的四个直角进行倒角处理。
3.如权利要求1所述的一种用于减缓应力作用的焊盘图形设计方法，其特征是，步骤B中，将面积大于3mmX 5mm的焊盘分割成两个长方形的焊盘；步骤C中，对每个长方形的焊盘的四个直角进行圆角处理。
4.如权利要求1所述的一种用于减缓应力作用的焊盘图形设计方法，其特征是，步骤B中，将面积大于3mm X 5mm的焊盘分割成四个矩形焊盘；步骤C中，对每个矩形焊盘的四个直角进行倒角处理。
【文档编号】H05K3/40GK103763870SQ201410000283
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】成钢, 孙洁, 范英哲, 李尧 申请人:兰州空间技术物理研究所