SMT-PCB-Design: Bonding-Pad-Richtlinien für Standardbauteile – Teil 1

Rechteckige SMC (Surface Mount Component) oder SMD (Surface Mount Device)

Das Maßdesign rechteckiger SMC/SMD ist in Abbildung 1 dargestellt.

Rechteckige SMC/SMD – Wischrillen-Pad (Rub Groove Pad)

Das Maßdesign ist in Abbildung 1 dargestellt.

Die Tiefe der Wischrillen-Bonding-Pad wird nach folgender Formel berechnet (Einheit: mm):

Hinweis: L_max = maximale Gehäuselänge des Bauteils; B = Länge des Bonding-Pad-Musters; G = Abstand zwischen zwei Bonding-Pad-Mustern; D = Tiefe des Wischrillen-Bonding-Pads; C = Breite des Wischrillen-Bonding-Pads, typischerweise 0,3 ± 0,05 mm.

SOT (Small Outline Transistor)

Design-Anforderung für Einzelleiter-Pad siehe Abbildung 3.

Bei SOTs sollte der Mittenabstand zwischen Bonding-Pads dem Mittenabstand der Anschlüsse entsprechen. Die Größe angrenzend an jedes Bonding-Pad sollte um mindestens 0,35 mm erweitert werden (Abb. 4).

SOP- und QFP-Bauteile

Da die Anschlüsse von SOP und QFP alle Gullwing-förmig sind, wird die Pad-Größe nach derselben Methode berechnet. Allgemein gilt: Pad-Breite = halber Mittenabstand benachbarter Pins; Pad-Länge = 2,5 ± 0,5 mm.

Form von SOP und Bonding-Pad-Design siehe Abbildung 5.

• Der Mittenabstand zwischen Bonding-Pads entspricht dem Pin-Mittenabstand.
• Allgemeines Prinzip für Einzelleiter-Pad-Design:
  a. W2 ≤ W bei Pin-Abstand ≤ 1,0 mm;
  b. W2 ≥ 1,2W bei Pin-Abstand ≥ 1,27 mm;
  c. L2 = L + b1 + b2; b1 = b2 = 0,3–0,5 mm.

Der Abstand zwischen zwei parallelen Bonding-Pads berechnet sich (Einheit: mm): G = F − K.
Hinweis: G = Abstand zwischen 2 Pads; F = Gehäusegröße des Bauteils; K = Konstante, typischerweise 0,25 mm.

SOP-Gehäuse gibt es meist als Wide Body (G = 7,6 mm) und Narrow Body (G = 3,6 mm).

QFP-Bonding-Pad- und Lötstopplack-Maße in der Tabelle:

Anzahl Pins	Bonding-Pad-Größe			Lötstopplack-Größe		Konfigurierte Legende
	a	b	c	d	e
64	1,0	0,6	0,18	0,2	0,135
80	0,8	0,5	0,2	0,13	0,085
100, 160	0,65	0,35	0,3	0,13	0,085
48, 208	0,5	0,3	0,3	0,1	0,05
224	0,4	0,22	0,22	0,08	0,05

SOJ und PLCC

• Anschlüsse von SOJ und PLCC sind J-förmig mit typischem Pin-Mittenabstand 1,27 mm und identischem Pad-Muster.

Bonding-Pad-Design

• a. Pad-Breite für Einzelleiter typischerweise 0,50–0,80 mm; Pad-Länge 1,85–2,15 mm.
• b. Pin-Mitte sollte zwischen einem Drittel innerhalb der Pad-Form und Pad-Mitte liegen (Abb. 6).
• c. Abstand zwischen zwei parallelen Pads bei SOJ (G) typischerweise 4,9 mm.
• d. Abstand bei PLCC berechnet sich nach J = C + K (Abb. 7).
  Hinweis: J = Umrissabstand der Pad-Form; C = max. Gehäusegröße PLCC; K = Konstante, typischerweise 0,75 mm.

BGA (Ball Grid Array)

Klassifikation und Attribute

• a. BGA = Gehäusetyp mit Kugelgitter-Array als I/O-Anschluss an der Bauteilunterseite. Typen: PBGA (Plastic), CBGA (Ceramic), TBGA (Tape), μBGA (Chip Scale Package). Gehäusegröße 7–50 mm.
• b. PBGA ist am weitesten verbreitet mit PCB-Substrat als Träger. Lötkugel-Abstände: 1,50 mm, 1,27 mm, 1,0 mm; Kugeldurchmesser: 1,27 mm, 1,0 mm, 0,89 mm, 0,762 mm.
• c. Lötkugel-Verteilung an BGA-Unterseite: unvollständige und vollständige Verteilung (Abb. 8).

Design-Prinzip BGA-Bonding-Pad

• a. Design gemäß BGA-Unterseiten-Lötkugelverteilung. Jeder Lötkugel-Mittelpunkt muss mit dem entsprechenden BGA-Bauteil-Lötkugel-Mittelpunkt übereinstimmen.
• b. Pad-Form = voller Kreis. Max. PCB-Pad-Durchmesser = Lötkugel-Pad-Durchmesser am BGA. Min. PCB-Pad-Durchmesser = BGA-Pad-Durchmesser − Bestückgenauigkeit. Beispiel: BGA-Pad 0,89 mm, Genauigkeit ~0,1 mm → Min. PCB-Pad 0,69–0,79 mm.
• c. Lötstopplack sollte 0,1–0,15 mm größer sein als Bonding-Pad.
• d. Durchkontaktierungen nach Verzinnung mit Dielektrikum oder leitfähigem Gel verschließen; Höhe ≤ Pad-Höhe.
• e. Bestückungsdruck an den 4 Ecken vom Seitenkorridor des BGA-Bauteils; Linienbreite 0,2–0,25 mm.

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Weiterführende Ressourcen
• Elemente für exzellentes QFN-Pad-Design
• Design-Anforderung SMT-PCBs Teil 2: Pad-Leiter-Verbindung, Vias, Testpunkte, Lötstopplack, Silkscreen
• Design-Anforderung SMT-PCBs Teil 3: Bauteil-Layout-Design
• Design-Anforderung SMT-PCBs Teil 4: Markierung
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