Trong thiết kế và sản xuất mạch in, Pad hàn giọt nước (teardrop) đóng vai trò quan trọng. Nó không chỉ là điểm kết nối giữa các linh kiện điện tử và PCB mà còn có thể tăng độ bền và độ ổn định cho mối hàn. Bài viết này sẽ cùng bạn tìm hiểu pad hàn giọt nước là gì, nó có tác dụng gì và cách thiết lập trên mạch in để giúp bạn hiểu rõ hơn và áp dụng công nghệ quan trọng này.
Pad hàn giọt nước (Teardrop) là gì?
Hình 1. Pad hàn thường và pad hàn giọt nước
Pad hàn giọt nước là phần đồng xuất hiện xung quanh các điểm để hàn chân linh kiện lên mạch in. Nó thường có hình bầu dục hoặc hình tròn và kết nối giữa pad hàn và đường mạch. Nó đóng vai trò trong việc tăng độ bền cho mối hàn và giảm sự tập trung ứng suất. Đối với pad hàn thông thường, đường mạch sẽ được nối trực tiếp với pad hàn hình tròn, không có phần kết nối chuyển tiếp. Trong khi đó, ở pad hàn giọt nước sẽ có sự mở rộng đường mạch trước khi kết nối với pad hàn hình tròn. Phần đồng mở rộng ở pad hàn giọt nước cũng sẽ được che phủ bởi lớp sơn phủ solder mask, do đó phần diện tích để hàn chân linh kiện vẫn sẽ được giữ nguyên so với pad hàn thông thường.
Các dạng pad hàn dạng giọt nước
“Pad hàn giọt nước” là tên gọi chung cho các dạng pad hàn có sự mở rộng ở điểm kết nối đường mạch và pad hàn. Chúng có thể có nhiều hình dạng khác nhau (Hình 2) như dạng côn thẳng hoặc “người tuyết”. Để tạo pad hàn hình người tuyết, một pad hàn hình tròn sẽ được thêm vào tại điểm nối giữa đường mạch và pad hàn chính, từ đó tạo da hình dạng như người tuyết.
Hình 2. Các hình dạng pad hàn
Ưu Điểm:
- Tăng độ bền mối hàn: Pad hàn giọt nước có thể bổ sung sự hỗ trợ và tăng cường sự kết nối cho mối hàn, cải thiện độ ổn định và độ tin cậy của mối hàn.
- Giảm tập trung ứng suất: Pad hàn giọt nước được hình thành như một vùng đệm giữa đường mạch và pad hàn, gia tăng diện tích tiếp xúc giữa đường mạch nhỏ và pad hàn lớn hơn làm giảm sự tập trung ứng suất xung quanh mối hàn, giảm thiểu nguy cơ mối hàn bị mỏi và gãy.
- Tối ưu chất lượng mối hàn: Nếu sử dụng đúng cách, pad hàn giọt nước có thể gia tăng hiệu quả phân bố thiếc hàn giữa pad hàn và đường mạch.
- Bảo vệ cấu trúc của mạch in: Pad hàn giọt nước có thể giúp cho kết nối giữa đường mạch và pad hàn khó bị bong khi có ngoại lực lớn tác động vào đảm bảo được tính toàn vẹn về cấu trúc của mạch điện. Ngoài ra, pad hàn giọt nước cũng có thể làm tăng tính thẩm mỹ cho mạch in.
- Tăng hiệu quả truyền tín hiệu: Pad hàn giọt nước mang lại sự thay đổi bớt đột ngột từ đường mạch đến pad hàn, giúp làm mịn và giảm sự thay đổi đột ngột của trở kháng, hạn chế phản xạ tín hiệu gây ra do sự suy giảm đột ngột độ rộng đường mạch trong các ứng dụng sử dụng tín hiệu cao tần.
Khi nào nên sử dụng pad hàn giọt nước?
Khi thiết kế mạch in, bạn có thể cân nhắc sử dụng các pad hàn giọt nước trong những tình huống sau:
Hình 3. Pad hàn giọt nước bên dưới các IC chân gầm BGA
- Tại pad hàn xuyên lỗ, khi tỉ lệ kích thước đường mạch/pad hàn nhỏ
- Khi mạch in có mật độ linh kiện lớn, cần đảm bảo kích thước vòng đệm của via (annular ring)
- Trong các mạch in dẻo, nhằm giảm áp lực cơ học lên các điểm nối giữa đường mạch và pad hàn
- Dưới các linh kiện BGA khi có rất nhiều via
- Khi độ rộng đường mạch có sự thay đổi đột ngột
Làm thế nào để tạo Pad hàn giọt nước trên phần mềm Altium
Trên thanh công cụ phần mềm altium chọn “Tool” –> “Tearsdrops” hoặc dùng phím tắt “TE” để mở bảng cài đặt
Hình 4. Các tùy chỉnh cho pad hàn trong phần mềm Altium Designer
Kết luận
Pad hàn giọt nước là một tùy chọn thiết kế hữu dụng. Nếu bạn sử dụng chúng đúng cách tại đúng vị trí, chúng có thể mang lại lợi ích rất lớn khi áp dụng vào các dự án thiết kế mạch cảu mình. Hiện nay, hầu hết các phần mềm thiết kế mạch in đều có tính năng tạo pad hàn dạng giọt nước, cho phép các bạn tùy biến các pad hàn dạng giọt nước để tối ưu hóa thiết kế của mình.
Hiện này Điện tử Hatakey đang cung cấp dịch vụ mạch in PCB chất lượng cao. Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và báo giá!