IEC 61188-6-32024 电路板和电路板组件 设计和使用 第6-3部分焊盘图案设计 通孔元件(THT)焊盘图案的描述标准立项发展报告

电路板和电路板组件设计和使用第6-3部分:焊盘图案设计通孔元件(THT)焊盘图案的描述标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CircuitBoardsandCircuitBoardAssemblies-DesignandUse-Part6-3:LandPatternDesign-DescriptionofLandPatternforThroughHoleComponents(THT)摘要随着电子制造技术向高密度、高可靠性与自动化方向持续演进，通孔元件（Through-HoleTechnology,THT）在现代混合装配印制电路板（PCB）中仍占据不可替代的地位，尤其在高机械可靠性场景（如航空航天、汽车电子、工业控制）及大功率器件互联中具有广泛应用。焊盘图案（LandPattern）作为PCB设计连接元器件与电路的基本几何接口，其标准化描述直接影响焊接质量、可制造性（DFM）、可测试性与产品全生命周期可靠性。IEC61188-6-3:2024由国际电工委员会（IEC）正式发布，作为IEC61188系列标准的第6-3部分，为通孔元件焊盘图案的设计与描述提供了统一、精确的规范框架。本报告系统梳理了该标准的研究背景与立项动因，概述了标准的核心技术内容与适用范围，深入分析了其对电子制造业、设计自动化工具链及国际供应链协同的重要价值，并对主要起草单位的技术贡献进行介绍。报告认为，该标准的实施将有效促进全球范围内PCB设计—制造—组装环节之间的信息无损传递，为智能制造与数字化转型奠定关键基础，未来伴随IEC61188系列标准的持续完善，电子装联领域的标准化水平将进一步提升。关键词：IEC61188-6-3；通孔元件；焊盘图案；印制电路板；设计标准；电子装联；可制造性设计Keywords:IEC61188-6-3;Through-HoleComponents;LandPattern;PrintedCircuitBoard;DesignStandard;ElectronicAssembly;DesignforManufacturability1.引言1.1标准基本信息-标准编号：IEC61188-6-3:2024-标准名称：电路板和电路板组件设计和使用第6-3部分：焊盘图案设计通孔元件（THT）焊盘图案的描述-英文名称：Circuitboardsandcircuitboardassemblies-Designanduse-Part6-3:Landpatterndesign-Descriptionoflandpatternforthroughholecomponents(THT)-标准状态：现行-发布机构：国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）-分类号：电子元器件组件-发布日期：2024年12月9日-国别：国际组织-语言：英语+法语（双语版本）1.2立项背景与动因电子产品向高密度集成、高工作频率和高功率密度方向快速发展，设计与制造之间的信息传递精度要求日益严苛。通孔元件（THT）虽为传统封装形式，但在高强度机械连接、大电流承载和热耗散场景中具有表面贴装元件（SMD）无法替代的固有优势。与此同时，混合装配（THT+SMD）电路板在现代电子制造中持续占有重要比例。然而，长期以来各EDA工具、元器件供应商和制造企业之间对通孔焊盘图案的描述方式存在差异，导致了设计数据的语义不一致、信息传递失真以及焊接质量波动等问题。为应对上述挑战，IEC/TC91（电子装联技术委员会）在持续完善IEC61188系列标准体系的框架下，专门立项制定第6-3部分标准。该标准旨在统一通孔元件焊盘图案的几何参数描述方法、标注规则和数据交换格式，使PCB设计结果在不同平台、不同国家之间实现无缝流转，有效支撑全球电子供应链的协同效率。2.IEC61188系列标准体系概述IEC61188系列标准是国际电工委员会在电路板及电路板组件设计与使用领域的基础性系列标准，覆盖了焊盘图案设计、阻焊层要求、布线规则、组装工艺要求等多个维度。其中：-IEC61188-5系列规定了导电图形（包括导线、焊盘等）的一般设计要求；-IEC61188-6系列专门针对焊盘图案设计（LandPatternDesign）制定规范，包括表面贴装元件（SMD）焊盘图案和通孔元件（THT）焊盘图案的描述要求；-本部分（IEC61188-6-3）为该系列中针对通孔元件焊盘图案描述的最新标准，首次以独立部分发布，取代了此前分散于各附件和参考文献中的相关内容。该系列标准的制定由IEC/TC91归口管理，其架构图如下所示：```IEC61188系列标准├──第5部分：导电图形设计（通孔/微带/带状线等）├──第6部分：焊盘图案设计│├──第6-1部分：表面贴装元件（SMD）焊盘图案——通用要求│├──第6-2部分：表面贴装元件（SMD）焊盘图案——具体元件类型描述│└──第6-3部分：通孔元件（THT）焊盘图案的描述（本部分）└──第7部分：阻焊层设计（拟议中）```本标准的发布填补了IEC61188系列中通孔元件焊盘图案描述领域缺乏独立标准的部分空白，与已有的SMD焊盘图案标准形成互补，共同构成完整的焊盘图案设计标准化框架。3.标准主要技术内容3.1适用范围IEC61188-6-3:2024适用于各类刚性印制电路板和电路板组件中通孔元件焊盘图案的设计、描述和验证，涵盖单面、双面及多层板，包括轴向引线元件、径向引线元件、多引脚连接器以及其他采用通孔插装方式的电子元器件。该标准对以下环节提供指导：-PCB设计阶段的焊盘图案几何参数确定；-EDA工具中焊盘图案元件库的数据建模；-设计与制造之间的数据交换（如ODB++、IPC-2581等格式中的焊盘信息表达）；-焊盘图案质量的检验与验收。3.2焊盘图案的参数体系与几何描述标准系统规定了通孔元件焊盘图案中核心参数的术语定义、符号体系和几何约束关系，包括但不限于：-孔直径（HoleDiameter,d）：成品孔径的标称值及其公差范围，需综合考虑元件引线直径、插装工艺余量及镀层厚度；-焊盘环宽（AnnularRing,A）：成品孔边缘至焊盘外缘的最小距离，是保证焊点机械强度和电气连接可靠性的关键尺寸；-焊盘外径（OuterLandDiameter,D）：由孔径与最小环宽共同确定，标准给出了推荐的计算关系；-引线间距（LeadPitch）：相邻引线之间的中心距，是影响PCB布线密度和焊盘布局的关键参数；-引线孔与焊盘的偏移容差（PositionalTolerance）：定义孔位与焊盘图形之间的允许偏移量，确保装配过程中引线顺利插入。标准对上述参数采用图形化标注与表格化数值相结合的方式加以规定，旨在消除不同设计人员之间的理解歧义。3.3焊盘图案的类别划分IEC61188-6-3:2024根据焊盘图案的几何特征和应用场景，将通孔元件焊盘图案划分为若干类别，包括：-非支撑孔焊盘图案（Non-SupportedHoleLandPattern）：适用于孔壁无金属化镀层的情况，常用于单面板或采用铆接工艺的场景；-支撑孔焊盘图案（SupportedHoleLandPattern）：适用于孔壁金属化（PTH）的情况，是多层板和双面板中的主流类型；-热焊盘图案（ThermalReliefLandPattern）：在大面积铜箔连接场景下用于控制焊接散热速率，防止虚焊和冷焊；-测试焊盘图案（TestProbeLandPattern）：兼顾在线测试（ICT）探针接触需求的焊盘设计形式。各类焊盘图案在参数计算、布局约束和工艺适配方面均有专门的技术要求。3.4制造可行性与可测性要求标准充分贯彻面向制造的设计（DesignforManufacturing,DFM）和面向测试的设计（DesignforTest,DFT）理念。焊盘图案的推荐值综合考虑了PCB制造能力（如最小环宽能力、孔径公差、镀层均匀性）、元器件插装工艺窗口（自动插装/手工插装）及焊接质量要求（透锡率、焊点填充率），给出了分档次的推荐设计规则。例如：-根据元件引线直径分档给出最小推荐孔径；-根据PCB板厚和孔铜要求推荐最小环宽；-对于不同焊接工艺（波峰焊、选择性波峰焊、手工焊），给出对应的热焊盘尺寸建议。3.5数据交换格式与EDA实现标准鼓励焊盘图案信息在EDA工具链中以机器可读的结构化数据模型进行表达和交换。为此，标准在附录中提供了焊盘图案参数的数据字典定义，包括参数名称、数据类型、单位、取值范围和约束关系，支持与ODB++、IPC-2581等主流数据交换格式的映射。这一安排为PCB设计数据在全供应链中的无损传递提供了标准化基础。4.标准的行业价值与应用意义4.1统一设计语言，提升协同效率在标准发布之前，不同EDA工具（如CadenceAllegro、MentorXpedition、AltiumDesigner等）和不同元器件封装库中对THT焊盘图案的参数定义和数据组织方式存在显著差异，跨平台设计数据转换时经常出现焊盘参数丢失或语义偏差。IEC61188-6-3:2024通过建立统一的参数体系和描述规范，使设计数据在不同工具和不同企业之间实现高度一致性传递，降低协作成本。4.2保障焊接质量，提升产品可靠性焊盘图案设计参数直接影响焊点的成型质量。以环宽为例，环宽过小会导致焊盘与孔壁的连接强度不足，在热循环和机械振动环境下易产生焊点开裂；环宽过大则在密集布线区域造成布线通道拥挤。标准中给出的分档推荐值和计算关系，使设计人员能够依据具体的元件类型和工艺条件合理确定参数，从源头保障焊接质量和产品长期可靠性。4.3支撑智能制造与数字化转型当前电子制造业正加速推进智能制造，设计数据的标准化和结构化是实现CAD/CAM/CAE系统间无缝集成的先决条件。IEC61188-6-3:2024所规定数据字典和参数模型，可直接服务于自动化设计校验、DFM自动化审查和智能工艺规划等应用场景，为电子产品研发和制造的数字化转型提供标准支撑。4.4促进国际贸易与技术交流作为IEC正式发布的国际标准，IEC61188-6-3:2024在全球范围内具有广泛的适用性和认可度。各国电子制造企业和相关机构在贸易合作中可依据该标准作为技术协议的基础，减少因技术规范差异带来的沟通成本和商务摩擦，促进电子产品和服务的国际贸易顺畅开展。5.主要起草单位与标准化技术组织介绍5.1IEC/TC91电子装联技术委员会IEC/TC91（ElectronicsAssemblyTechnology）是IEC下设的专门负责电子装联技术标准制定的技术委员会，秘书处由日本工业标准调查会（JISC）承担。TC91的职责范围涵盖印制电路板、电子组件、装联工艺、焊料及助焊剂、相关检测方法及设备等领域的国际标准化工作。TC91积极推动将IPC等行业协会标准中的成熟技术内容转化为IEC国际标准，以增强国际标准的市场相关性和技术先进性。IEC61188-6-3:2024即是在TC91框架下，由WG4（焊盘图案设计工作组，LandPatternDesignWorkingGroup）具体负责制定。5.2主要参与单位在IEC61188-6-3:2024的制定过程中，多个国家和组织贡献了重要的技术力量。其中：-日本电子信息技术产业协会（JEITA）作为TC91秘书处的支撑单位，在标准框架构建和文本协调方面发挥了核心作用；-美国电子工业连接联盟（IPC）将其在焊盘图案设计领域的成熟标准（如IPC-7351、IPC-2221等）中的技术内容积极反馈至IEC工作平台，为标准的国际化和兼容性提供了关键输入；-德国电气电子制造商协会（ZVEI）在通孔可靠性验证和热焊盘设计方面提供了大量实验数据和技术建议；-中国电子技术标准化研究院（CESI）深度参与了标准中通孔焊盘制造公差与测试要求部分的讨论与起草工作，代表中国在该领域的技术立场。各参与单位通过多轮国际会议和函审，在焊盘参数体系、类别划分、数据模型等技术细节上达成共识，最终促成了该标准的顺利发布。6.标准实施建议与展望6.1实施建议-企业层面：建议电子制造企业及时采购并研究该标准，对照现有内部设计规范进行差距分析，更新PCB设计规范和封装元件库。特别是跨国际业务的企业应在内部设计流程中尽快纳入该标准的技术要求，以保持与国际供应链的技术一致性。-工具层面：建议EDA工具开发商和PLM/MES系统供应商将该标准的参数体系和数据字典集成到软件中，提供符合标准的焊盘图案设计模板和自动化校验功能。-行业层面：建议行业协会和标准化技术组织积极开展标准的宣贯培训和技术交流活动，帮助企业设计人员深入理解标准的技术细节和应用方法。6.2未来展望伴随电子装联技术向更微小化、更高密度方向演进，通孔元件焊盘图案的设计标准将持续面临更新需求。未来IEC61188-6-3标准可能在以下方向继续深化：-面向高频高速应用的焊盘图案电学特性建模；-与三维模型（如STEPAP242）和数字孪生技术的进一步集成；-柔性电路板和刚柔结合板的通孔焊盘图案专用要求；-人工智能辅助设计与自动化焊盘图案优化方法的标准接口。7.结论参考文献[1]IEC61188-6-3:2024,Circuitboardsandcircuit