为什么要用、十字形花？焊盘?

十字形花焊盘，米字型花焊盘

花焊盘主要指如图所示的焊盘与铜皮的连接方式。主要有十字形和米字型两种。

花焊盘的用途：

在大面积的接地（电）中，常用元器件的引脚与其连接，对连接引脚的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件引脚的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如：①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal）。

在PCB设计中使用十字连接（也称为热焊盘或热释放连接）进行铺铜，主要是出于以下几个关键考虑因素：

1. 热管理（焊接工艺优化）

焊接散热问题：大面积铜箔是良好的热导体，若焊盘与铜箔全连接，焊接时热量会快速通过铜箔散失，导致焊点温度不足（尤其是手工焊接时），易产生冷焊、虚焊等问题。

十字连接的作用：通过减少铜箔与焊盘的接触面积（通常用4条细线连接），可降低散热速度，使焊盘在焊接时更快达到熔锡温度，提高焊接可靠性。

2. 机械应力缓解

热胀冷缩：PCB在使用中经历温度变化时，铜箔与基材（FR4等）的膨胀系数不同，大面积铜箔可能对焊盘产生机械应力。

十字连接的柔性：细窄的连接线可提供一定弹性，缓解应力集中，降低焊盘脱落或铜箔撕裂的风险。

3. 电气性能平衡

接地/电源完整性：十字连接在保证电气连通性的同时，避免大面积铜箔直接连接带来的寄生电容增加，对高频信号的回流路径影响较小。

电流承载能力：通过调整十字连接的线宽和数量（如2线或4线），可兼顾载流需求与热管理需求。

4. 生产工艺适配

波峰焊/回流焊：自动焊接工艺对温度均匀性要求高，十字连接可减少热沉效应，确保焊点质量一致性。

返修便利性：十字连接使焊盘更易加热，便于后期维修时拆卸元件。

在PCB设计中，若焊盘一侧采用全连接铺铜，另一侧采用十字连接铺铜，确实可能导致器件在回流焊过程中发生**立碑（Tombstoning）**现象。以下是具体原因及解决方案：

立碑的根本原因：热失衡与表面张力不均

立碑通常发生在表面贴装元件（如电阻、电容）的回流焊过程中。当元件两端的焊盘热容量差异过大时，两侧焊膏熔化时间不同步，导致熔融焊料的表面张力失衡，将元件拉向先熔化的一侧，未熔化的一端被抬起，形成“立碑”。

铺铜方式对热平衡的影响

全连接一侧的热特性

全连接焊盘直接与大面积铜箔相连，铜箔作为热沉（Heat Sink），会快速吸收并散发热量。

结果：该侧焊盘升温慢，焊膏熔化滞后，导致该端焊料表面张力形成较晚。

十字连接一侧的热特性

十字连接通过细线限制铜箔的散热路径，减少热沉效应。

结果：该侧焊盘升温快，焊膏更早熔化，表面张力提前形成。

失衡后果

十字连接侧焊料先熔化，产生向内的表面张力，而全连接侧焊料仍为固态，无法形成反向平衡力，导致元件被拉向十字连接侧，全连接端翘起。

其他加剧立碑的因素

焊盘尺寸/形状不对称：两焊盘面积或形状差异大，导致热容量不一致。

元件封装与焊盘不匹配：如小尺寸元件（如0201）对热失衡更敏感。

布局不合理：全连接侧靠近大面积铜区（如电源层），进一步加剧散热。

解决方案：均衡焊盘热设计

1. 统一铺铜连接方式

两侧均采用十字连接：避免单侧全连接导致的热失衡，确保两侧散热速率相近。

调整十字连接参数：通过增加/减少连接线数量或线宽，微调热传导能力（例如：全连接侧改为2线十字连接，另一侧保持4线）。

2. 优化铜箔布局

隔离全连接侧的铜箔：在全连接焊盘周围挖空部分铜箔（添加Thermal Relief或反焊盘），减少热沉效应。

对称铺铜：确保两侧铜箔面积和形状对称，避免局部热容量差异。

3. 调整焊盘设计

焊盘尺寸匹配：确保两焊盘面积、形状一致，尤其是对小型元件。

增加焊盘间距：适当增大焊盘间距可降低表面张力对元件的拉扯力。

4. 工艺优化

回流焊温度曲线：延长预热时间，使全连接侧充分吸热，缩小两侧温差。

焊膏印刷控制：确保两侧焊膏量均匀，避免因锡量差异加剧熔化时间差。

关键设计准则

热平衡优先：对敏感元件（如小封装无源器件），强制使用对称的十字连接铺铜。

大功率器件例外：需散热的器件（如MOSFET）可全连接，但应确保对称设计。

DFM（可制造性设计）检查：借助EDA工具仿真热分布，或与PCB厂商确认工艺兼容性

5. 设计规范与标准

IPC标准建议：如IPC-2221等规范推荐对需要焊接的焊盘采用热释放设计，尤其是通孔元件和较大表贴焊盘。

厂商要求：部分PCB制造商对铜箔连接方式有明确工艺要求，十字连接可避免生产时发生铜箔剥离。

例外情况（何时不用十字连接）

大功率器件：如电源模块、功率MOSFET等需要良好散热的器件，常采用全连接以增强导热。下图中，如果用十字连接，则会破坏整体同流能力。

高频信号地：某些射频电路可能需要低阻抗接地，会直接全连接铜箔。

测试点/固定孔：机械固定孔或测试点通常全连接以保证稳定性。

总结

十字连接的核心目的是在 焊接可靠性、机械强度 和 电气性能 之间取得平衡。通过针对性设计（如调整连接线宽度、数量），可满足不同场景需求，是PCB工程师优化设计的重要手段之一。

PCB设计系列文章

【1】兴趣驱动热爱

【2】硬件工程师要不要自己画PCB

【3】PCB走线应该走多长？

【4】PCB走线应该走多宽？

【5】PCB的内电层

【6】过孔

【7】PCB能不能走锐角和直角？

【8】死铜是否要保留？（PCB孤岛）

【9】焊盘上是否可以打过孔？

【10】PCB材料、FR4到底是指什么材料？

【11】阻焊层，绿油为什么多是绿色

【12】钢网

【13】预布局

【14】PCB布局、布线 的要领

【15】跨分割走线

【16】信号的反射

【17】脏信号

【18】沉金、镀金、喷锡等表面处理工艺

【19】线距

【20】电容的摆放位置

【21】串扰

【22】PCB的飞针测试

【23】FPC概述及仿真

【24】为什么PCB变形弯曲？如何解决？

【25】一文搞懂“特征阻抗”

【26】PCB的叠层设计

【27】高速电路PCB回流路径

【28】PCB设计中电源处理与平面分割

【29】锯齿形的PCB走线——Tabbed routing

【30】PCB的介质损耗角是什么“∠”？

【31】PCB铜箔粗糙度对高速信号的影响

【32】晶振为什么不能放置在PCB边缘？

【33】什么是高速信号？

【34】什么是传输线

【35】预加重、去加重和均衡

【36】如何利用PCB散热

【37】PCB设计中的“stub”

【38】纠结：走线之间的GND保护地线要还是不要？

【39】PCB 覆铜

【40】进行 PCB 设计时应该遵循的规则

【41】PCB叠层设计中的“假八层”

【42】除了带状线、微带线，还有“共面波导”

【43】PCB焊盘设计工艺的相关参数

【44】PCB设计时，板边为什么要打地孔

【45】更容易散热的PCB：铝基板

【46】为什么要把参考平面掏空？

【47】晶振的PCB设计

【48】用EMC思想来设计DC/DC电源的PCB

【49】PCB拐弯，不一定是圆弧走线最好

【50】为什么要把过孔堵上“导电孔塞孔工艺”

【51】电源PCB布局布线要点

【52】PCB板上的Mark点

【53】用ADS仿真高速信号跨分割

【54】刚柔板(软硬结合板)

【55】数模混合的PCB设计

【56】PCB设计中电容的摆放

【57】PCB设计中过孔残桩的影响

【58】去耦电容在PCB设计中的布放与走线

【59】PCB设计checklist：结构

【60】PCB设计checklist：电源

【61】PCB设计checklist：布线

【62】PCB设计checklist：高速数字信号

【63】工艺边

【64】PCB设计：金手指

【65】PCB设计：差分线

【66】DDR4的PCB设计及仿真

【67】电路板设计中要考虑的PCB材料特性

【68】什么是好的“PDN”的PCB设计

【69】PCB详细布局、布线设计

【70】USB2.0 PCB布线

【71】反激式开关电源PCB设计要点

【72】PCB设计，焊盘与过孔工艺规范

【73】PCB哪些因素影响损耗

【74】PCB 过孔对散热的影响

【75】如何在PCB设计阶段规避焊接的问题

【76】为什么有时在PCB走线上串个电阻？有什么用？

【77】PCB爆板

【78】PCB设计不好造成的信号完整性问题

【79】PCB设计：绕等长

【80】电子产品的结构设计

【81】PCB的安规设计

【82】PCB的可生产性设计（DFM）

【83】PCB设计的EMC考虑

【84】高速数字电路PCB“接地”要点

【85】跨分割，信号能有多坏

【86】如何确保PCBA的质量--常用的14种测试方法

【87】DC/DC电源PCB设计中，一定要把这个点设计好

【88】铺铜的间距有什么要求？

【89】开关电源的输入电容的PCB设计技巧

【90】PCB设计抗干扰有哪些方法？

【91】PCB叠层设计

【92】为什么PCB线路板要把过孔堵上？

【93】在PCB生产过程中，是如何控制走线阻抗的？

【94】时域反射计（TDR）：硬件工程师的秘密武器

【95】PCB 设计进阶：PCB热设计优化

【96】PCB布局与电源设计

【97】电源PCB设计要点及规范（系统化整理）

【98】PCIe的AC耦合电容靠近哪里放置？你是不是一直被误导了？

【99】PCB设计中的“脖子设计”neck design

【100】铜箔粗糙度——会有这么大影响么？

【101】画PCB时的强迫症

（内容来源：华夏时报）