AD学习笔记（19）——泪滴

在PCB（印刷电路板）设计中，泪滴（Teardrop）是指在焊盘（Pad）与走线（Track）或过孔（Via）之间添加的过渡区域，其形状类似泪滴，故名。泪滴是提升PCB可靠性和电气性能的重要细节设计。

AD中pcb添加泪滴，单独添加时，需要选中焊盘才能再进行添加，选中导线则无法添加泪滴。

一、泪滴的核心作用

1. 增强机械连接强度，防止断裂

• 应力分散：焊盘与走线的连接点是PCB最易断裂的位置（尤其在插件元件或频繁插拔场景），泪滴通过扩大连接面积，将机械应力分散到更大区域，避免直角或细颈连接导致的开裂（如图1）。
• 抗振动/冲击：在工业控制、汽车电子等振动环境中，泪滴可显著提升焊点的耐用性。

2. 改善电气性能，减少信号反射

• 阻抗平滑过渡：高速信号（如时钟、差分对）在焊盘与走线的连接处易因截面突变产生阻抗不连续，泪滴的弧形过渡可降低阻抗突变，减少信号反射和EMI辐射。
• 过孔连接优化：过孔与走线的连接处添加泪滴，可避免细颈导致的寄生电感或电容，提升高频信号完整性。

3. 提升焊接可靠性，减少虚焊

• 增加焊盘附着面积：泪滴扩大了焊盘与走线的连接区域，使焊锡更容易覆盖过渡区，尤其在手工焊接或波峰焊中，减少因焊盘脱落或焊料不足导致的虚焊问题。
• 导流作用：焊接时泪滴引导焊锡均匀分布，避免局部过热或焊料堆积。

二、泪滴的设计原则与类型

1. 适用场景

• 必须添加：
  • 插件元件焊盘（如DIP封装、连接器）：引脚受力大，易因应力断裂。
  • 过孔与走线的连接点：尤其是直径较小的过孔（如12mil以下）。
  • 高速信号路径：如DDR数据线、HDMI差分对，需阻抗连续。
• 建议添加：
  • 所有焊盘与走线的连接（除非空间严格受限）。
  • 功率电路中的大电流路径：减少连接电阻和发热。
• 谨慎使用：
  • BGA焊盘：密集的BGA区域添加泪滴可能导致间距不足，需优先保证焊盘可焊性。
  • 高密度PCB的细间距区域（如QFP封装引脚）：避免泪滴占用过多空间导致走线无法通过。

2. 泪滴的类型

• 按形状分类：
  • 全泪滴（Full Teardrop）：焊盘与走线/过孔之间完全由泪滴填充，适用于插件焊盘和大尺寸过孔（如图2左）。
  • 部分泪滴（Partial Teardrop）：仅在焊盘边缘添加小弧形过渡，适用于空间受限的SMD焊盘（如图2右）。
  • 过孔泪滴：专门针对过孔与走线的连接，增强过孔边缘的机械强度。
• 按网络分类：
  • 接地/电源网络：优先添加泪滴，增强大电流路径的可靠性。
  • 信号网络：高速信号必须添加，低速信号可按需选择。

3. 关键参数设置

• 泪滴宽度：通常为走线宽度的1.5-2倍（如走线10mil，泪滴宽15-20mil），最小不小于8mil以保证加工可行性。
• 泪滴长度：从焊盘边缘延伸10-30mil，过孔泪滴需覆盖过孔边缘至走线的过渡区。
• 圆角半径：采用弧形过渡时，半径≥5mil，避免锐角导致的应力集中。

三、注意事项与常见问题

1. 设计软件操作要点

• 自动添加 vs 手动调整：
  • Altium Designer：通过 Tools → Teardrops（快捷键TE） 批量添加，支持选择“Add”（添加）或“Remove”（删除），并可设置仅作用于焊盘或过孔。
• 避让规则：
  • 避免泪滴与其他焊盘、过孔或走线间距不足（需满足设计规则中的Clearance，通常≥10mil）。
  • 对BGA焊盘，需在设计规则中禁用泪滴，或手动排除密集区域。

2. 加工与制造影响

• 蚀刻精度：泪滴的弧形边缘需确保PCB制造商的蚀刻能力（如最小线宽/间距），避免因工艺误差导致泪滴变形或短路。
• 阻焊层处理：泪滴区域通常覆盖阻焊（除非作为散热窗），防止焊接时桥连，阻焊开窗需与铜箔泪滴对齐。

3. 常见问题与对策

问题	原因	对策
泪滴导致间距不足	高密度区域泪滴尺寸过大	减小泪滴宽度（如至8-10mil）或使用部分泪滴，优先保证关键信号走线
BGA焊盘无法添加	焊盘间距过小（如0.5mm以下）	手动跳过BGA区域，或仅在BGA外围的过孔/走线添加泪滴
波峰焊焊盘脱落	未添加泪滴导致应力集中	对插件焊盘强制添加全泪滴，尤其是连接器、插座等受力部件
高速信号反射超标	未在差分对/时钟线添加泪滴	对高速网络批量添加泪滴，检查过渡区是否平滑，必要时配合阻抗仿真
自动布线效率降低	泪滴占用空间导致走线绕路	先完成自动布线，再手动添加泪滴；或在布线规则中预留泪滴所需空间