PCB（Printed Circuit Board），中文名字是印制电路板，也叫印刷电路板，是重要的电子元器件，是电子元器件的支架，也是电子元器件电连接的载体。因为是电子印刷制作的，所以被称为“印刷电路板”。随着电子设备的日益复杂，对PCB尺寸的要求越来越小，同时PCB设计的难度也越来越大。PCB板用于制造各行各业的电子控制板，如空调、液晶电视、汽车电子、智能手机、智能安防等电子产品。

做产品设计的R&D人员一定听过一句话：成本是设计出来的。刚担任R&D职位的新人可能不明白这一点，但他们做R&D的时间越长，对这句话的理解就越深刻。材料成本、加工成本、生命周期维护成本等等都与设计息息相关。当一个新产品的设计图确定后，其80%的成本也就确定了。因此，对于成本敏感的产品，做好初步设计尤为重要。

产品设计需要考虑的维度有很多，比如材料厂家选择、材料规格化、降额设计、安全规定/EMC设计、 PCB工艺设计和单板工艺路线设计等。单板工艺路线设计是影响产品成本的因素之一，好的工艺路线设计不仅能使产品工艺顺利进行，还能有效降低加工成本。相反，如果在设计中不考虑工艺路线，会给生产造成很多不必要的麻烦，导致产品质量下降，加工成本增加。

近年来，出现了许多客户产品的案例，例如：

1、设计不合理导致单板不符合波峰焊要求，必须采用手工焊接。

手工焊接的成本是波峰焊的2-3倍，插入越多，对加工成本的影响越明显，而且手工焊接会带来焊点质量不可靠的隐患。

2、单板的贴片加工效率低，常见的是小尺寸单板不做拼接或者拼接数量太少，造成SMT加工资源的浪费。

对于这一点，我深有体会，几年前我开发一款产品的时候，只讲过把1*2拼版改成2*2拼版，可以节省3元多的加工成本，该产品年出货量超过百万，带来了可观的成本效益。

3、单板没有预留贴片机的传送边，导致需要增加工艺辅助边或SMT托盘。

这种设计也挺常见的，单板异常或板边的SMT器件根本无法满足传输边的基本要求，会导致SMT无法加工，辅助边的加入会导致加工工序的增加，直接导致加工成本的增加。

4、工艺路线不够简洁，增加了额外的工艺。

一般整块单板只有一个或几个插座选择了插件型号，其他都是表面贴装器件，需要安排DIP波峰焊工艺或手工补焊工艺进行生产加工。或者有一些产品本来可以是单面贴片的，但是它们必须在背面布局几个电容，所以在加工时必须有额外的贴片工艺。

PCB组件焊盘设计是一个关键点，产品的质量在于焊点的质量。因此，焊盘设计是否科学合理很重要。

对于同一个元件，所有的焊盘对称使用（如芯片电阻、电容、 SOIC、 QFP等），在设计上应保持完全对称，即焊盘图案的形状和大小应完全一致。确保焊料熔化时，作用于元器件上所有焊点的表面张力（也称润湿力）能够保持平衡（即合力为零），以利于理想焊点的形成。

以下类别讨论了不同类型组件的焊盘设计要求：

一、片式（Chip）元件焊盘设计应掌握以下关键要素。

对称性：两端焊盘必须对称，保证熔融焊料的表面张力平衡；对于0603、 0402、 0201这样的小尺寸元件，两端熔化焊料表面张力的不平衡很容易导致元件形成“立碑”的缺陷。

焊盘间距：确保元件端头或引脚与焊盘之间有合适的搭接尺寸；

焊盘剩余尺寸：研磨后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面；

焊盘宽度：应与元件端头或引脚的宽度基本一致。

二、BGA焊盘的设计原理。

1、PCB上每个焊盘的中心与BGA底部对应焊球的中心重合；

2、PCB焊盘图形为实心圆，焊盘上不能加工过孔；

3、与焊盘连接的导线宽度应一致，一般为0.15mm~0.2mm；

4、阻焊尺寸比焊盘尺寸大0.1mm~0.15mm；

5、金属化后，靠近焊盘的过孔必须用阻焊层封堵，高度不得超过焊盘高度；

6、丝网图形在BGA器件的四角加工，丝网图形的线宽为0.2mm~0.25mm。

BGA器件的焊盘形状为圆形，一般来说，PBGA焊盘的直径应该比焊球的直径小20%。制作电路板时，焊盘旁边的通孔应阻焊，以避免因焊料流失而导致短路或虚焊。BGA焊盘之间的间距应根据公制设计，因为组件手册会给出公制和英制尺寸，实际上组件是按照公制生产的，按照英制设计焊盘会造成安装偏差。

上述PBGA为塑封体，含铅PBGA的焊球材质为63Sn37Pb，与含铅焊料成分一致，在焊接过程中与焊料同时熔化，形成焊点。PBGA的无铅焊球是SAC307或SAC305，类似于常用的无铅焊料，在焊接时会熔化形成焊点。

但是还有一种BGA，它的封装是陶瓷的，叫做CBGA。CBGA的焊球是高温焊料，熔点比普通焊料高很多。焊接时，CBGA的焊球不熔化，所以CBGA的焊盘设计与PBGA的焊盘设计不同。

三、插件的焊盘设计。

1、如果间距为5.08毫米或更大，焊盘的直径不得小于3毫米；

2、如果孔间距为2.54毫米，焊盘的最小直径不应小于1.7毫米；

3.、电路板上接220V电压的焊盘间距至少不小于3mm；

4、电流超过0.5A（含0.5A）的焊盘直径应大于或等于4mm；

5、焊盘应尽可能大，对于一般焊点，最小焊盘直径不应小于2mm。

插装元器件焊盘孔径设计

采用波峰焊接工艺时，元器件插孔的孔径一般比其引脚的线径大0.1 mm- 0.3mm，其焊盘的直径应比孔径大3倍。电阻器、二极管的安装孔间距应设计为标准系列7.5毫米、 10毫米、 12.5毫米、 15毫米，电解电容器的安装孔间距应与元件引脚间距一致，三极管的安装孔间距应为2.54毫米。

四、采用波峰焊工艺时贴片元件的焊盘设计。

用波峰焊焊接Chip元件时，应注意“阴影效应（缺焊）、‘桥接’（短路）”的出现，对于片式元器件，元件的轴向应垂直于PCB的传输方向，小元件应在大元件前面，间距应大于2.5mm；

波峰焊工艺中焊盘设计的几个要点：

1. 高密度布线应使用椭圆形焊盘图案，以减少焊接；

2. 为了减少阴影效应，提高焊接质量，对于SOT、钽电容，元件外部的焊盘长度应延长0.3mm在长度方向上比正常设计的焊盘大。

3. 对于SOP，为了防止桥接，加宽SOP最外面的两对焊盘，以吸收多余的焊锡；或者设置工艺焊盘(也称为被盗锡焊盘)。工艺焊盘是一个空焊盘，其功能是吸收多余的焊锡。其位置在输送方向上位于最后一个焊盘的后面。