?PCBA廠家常見(jiàn)QFN焊接問(wèn)題有哪些？

   1.QFN

   QFN,即Quad Flat No Package,可以譯為“方形扁平無(wú)引線封裝”。

   QFN屬于BTC封裝類別中出現(xiàn)最早，也是應(yīng)用最廣泛的一類底部焊端封裝，其特點(diǎn)是PCBA廠家焊端除焊接面外嵌在封裝體內(nèi)，如圖4-56所示。

   2.工藝特點(diǎn)

   1）“面一面”焊縫，容易橋連

   PCBA廠家QFN的焊端為一個(gè)平面，基本與QFN封裝底面齊平（0-0.05mm），它與PCB上對(duì)應(yīng)的焊盤構(gòu)成了“面一面”連接。這一特點(diǎn)決定了PCBA廠家焊膏量與焊縫面積呈正比關(guān)系，也是焊膏量越多，焊縫擴(kuò)展面積（X射線檢測(cè)圖片上顯示的焊縫面積）越大，也越容易發(fā)生橋連。如圖4-57所示為一焊縫擴(kuò)展現(xiàn)象的X-射線圖。

   2）熱沉焊盤上的焊膏量決定了焊縫高度

   QFN的結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同點(diǎn)，就是封裝底部都有一個(gè)比較大的熱沉焊盤，其面積比所有信號(hào)焊端的面積總和還要大。由于這點(diǎn)，熱沉焊盤焊縫的高度決定了QFN焊端的焊縫高度，而熱沉焊縫的高度可以通過(guò)調(diào)整熱沉焊盤上印刷的焊膏覆蓋率來(lái)控制。

  這點(diǎn)非常重要，我們必須確保熱沉焊盤焊縫高度足夠，以避免因熱沉焊盤焊膏量過(guò)少塌落，造成QFN周邊信號(hào)焊縫的過(guò)度擴(kuò)展而橋連。

  3）熱沉焊盤容易出現(xiàn)大的空洞

  熱沉焊盤尺寸比較大，再加上QFN焊縫的“面一面”結(jié)構(gòu)，焊劑時(shí)焊膏中大量的溶劑難以揮發(fā)出去，很容易包裹在熔融的焊料中，從而形成空洞。

 3.QFN及工藝特點(diǎn)

   QFN焊接不良與其封裝有關(guān)，主要有橋連、虛焊以及空洞，如圖4-60所示。

   QFN焊接最要的不良就是橋連。以雙排QFN（也稱雙圈QFN）為例，對(duì)QFN的工藝要求進(jìn)行說(shuō)明。這些要求都是基于傳統(tǒng)多層板技術(shù)二討論的，如果采用HDI技術(shù)，則工藝不存在大的問(wèn)題。

PCBA的熱設(shè)計(jì)是怎樣的？

    PCBA焊接采用的是熱風(fēng)再流焊，依靠風(fēng)的對(duì)流和PCB、焊盤、引線的傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。由于焊盤、引腳的熱容量大小以及受熱條件不同，因而焊盤、引腳在再流焊接加熱過(guò)程中同一時(shí)刻所加熱到的溫度也不同。如果這個(gè)溫度差比較大，就可能引起焊接不良，如QFP引腳的開(kāi)焊、繩吸;片式元件的立碑、移位;BGA焊點(diǎn)的收縮斷裂等。同理，我們可以通過(guò)改變熱容量解決一些問(wèn)題。

    (1)熱沉焊盤的熱設(shè)計(jì)。

   在熱沉元件的焊接中，會(huì)遇到熱沉焊盤的少錫的現(xiàn)象，這是一個(gè)可以通過(guò)熱沉設(shè)計(jì)改善的典型應(yīng)用情況。

   對(duì)于上述情況，可以采用加大散熱孔熱容量的辦法進(jìn)行設(shè)計(jì)。將散熱孔與內(nèi)層接地層連接，如果接地層不足6層.可以從信號(hào)層隔離出局部作散熱層，同時(shí)將孔徑減少到小可用的孔徑尺寸。

   (2)大功率接地插孔的熱設(shè)計(jì)。

   在一些特殊產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，插裝孔有時(shí)需要與多個(gè)地/電平面層連接。由于波峰焊接時(shí)引腳與錫波的接觸時(shí)間也就是焊接時(shí)間非常短，往往為2~3s,如果插孔的熱容量比較大，引線的溫度可能達(dá)不到焊接的要求，形成冷焊點(diǎn)。

   為了避免這種情況發(fā)生，經(jīng)常用到一種叫做星月孔的設(shè)計(jì),將焊接孔與地/電層隔開(kāi)，大的電流通過(guò)功率孔實(shí)現(xiàn)。

    (3)BGA焊點(diǎn)的熱設(shè)計(jì)。

   混裝工藝條件下.會(huì)出現(xiàn)一種特有的因焊點(diǎn)單向凝固而產(chǎn)生的“收縮斷裂”現(xiàn)象，形成這種缺陷的根本原因是混裝工藝本身的特性，但是可以通過(guò)BGA角部布線的優(yōu)化設(shè)計(jì)使之慢冷而加以改善。

   根據(jù)案例提供的經(jīng)驗(yàn)，一般發(fā)生收縮斷裂的焊點(diǎn)位于BGA的角部，可以通過(guò)加大BGA角部焊點(diǎn)的熱容量或降低熱傳導(dǎo)速度，使其與其他焊點(diǎn)同步或后冷卻.從而避免因先冷卻而引起其在BGA翹曲應(yīng)力下被拉斷的現(xiàn)象發(fā)生。

    (4)片式元件焊盤的設(shè)計(jì)。

   片式元件隨著尺寸越來(lái)越小，移位、立碑、翻轉(zhuǎn)等現(xiàn)象越來(lái)越多。這些現(xiàn)象的產(chǎn)生與許多因素有關(guān)，但焊盤的熱設(shè)計(jì)是影響比較大的一個(gè)方面。

   如果焊盤的一端與比較寬的導(dǎo)線連接，另一端與比較窄的導(dǎo)線連接，那么兩邊的受熱條件就不同，一般而言與寬導(dǎo)線連接的焊盤會(huì)先熔化(這點(diǎn)與一般的預(yù)想相反，一般總認(rèn)為與寬導(dǎo)線連接的焊盤因熱容量大而后熔化，實(shí)際上寬的導(dǎo)線成了熱源，這與PCBA的受熱方式有關(guān))，先熔化的一端產(chǎn)生的表面張力也可能將元件移位甚至翻轉(zhuǎn)。

   (5)波峰焊接對(duì)元件面的影響。

   ①BGAO

   0.8mm及其以上引腳中心距的BGA大部分引腳都是通過(guò)導(dǎo)通孔與線路層進(jìn)行連接的。波峰焊接時(shí)，熱量會(huì)通過(guò)導(dǎo)通孔傳遞到元件面上的BGA焊點(diǎn)。根據(jù)熱容量的不同，有些沒(méi)有熔化、有些半熔化，在熱應(yīng)力作用下很容易斷裂失效。

   ②片式電容。

   片式電容對(duì)應(yīng)力非常敏感，容易受到機(jī)械和熱應(yīng)力的作用而開(kāi)裂。隨著托盤選擇波峰焊接的廣泛使用，在托盤開(kāi)窗邊界處的片式元件很容易因熱應(yīng)力而斷裂。

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PCBA加工組裝流程設(shè)計(jì)是什么樣的？

在下文中，靖邦技術(shù)將對(duì)PCBA組裝流程設(shè)計(jì)做一個(gè)基本的說(shuō)明介紹，希望對(duì)同樣關(guān)注PCBA組裝流程，PCBA加工的你有所幫助。

一.基本概述

印制電路板組件(PCBA)的組裝流程設(shè)計(jì)，也稱為工藝路徑設(shè)計(jì)。

PCBA組裝流程設(shè)計(jì)決定了PCBA正反面上元件布局(安裝)設(shè)計(jì)。在IPC-SM-782中，把元器件在PCB正反面的安裝設(shè)計(jì)稱為裝配類型設(shè)計(jì)(Assembly Type Design)，在CISCO企業(yè)規(guī)范中稱為產(chǎn)品設(shè)計(jì)，二者本質(zhì)上是一樣的，都是基于工藝流程的、元器件在正反板面上的布局設(shè)計(jì)。

事實(shí)上，在做EDA設(shè)計(jì)時(shí)，都是先根據(jù)元器件數(shù)量與封裝類別確定合適的組裝流程，然后再根據(jù)組裝流程要求進(jìn)行元器件的布局設(shè)計(jì)，其核心是“組裝流程設(shè)計(jì)”。

我們采用“頂面(Top)元件類別//底面(Bottom)元件類別”方式來(lái)表示元器件的安裝布局。這里的頂面對(duì)應(yīng)EDA設(shè)計(jì)軟件中的Top面，也是IPC定義的主裝配面;底面對(duì)應(yīng)EDA設(shè)計(jì)軟件中的Bottom面，也是IPC定義的輔裝配面。

二.設(shè)計(jì)要求

推薦的組裝流程主要有以下幾種工藝方式。

1.單面波峰焊接工藝

單面波峰焊接工藝適用于“頂面插裝元件(THC)布局”和“頂面插裝元件(THC)//底面貼裝元件(SMD)布局”兩類設(shè)計(jì)。

1)頂面THC布局

頂面THC布局，即僅在PCB頂面安裝THC的設(shè)計(jì)。

對(duì)應(yīng)的工藝路徑:

頂面。插裝THC一波峰焊接。

2)頂面THC//底面SMD布局

頂面THC//底面SMD布局，即在PCB頂面安裝THC，底面安裝可波峰焊接的SMD的設(shè)計(jì)。

a.底面。點(diǎn)紅膠，貼片一固化;

b.頂面。插裝THC;

c.底面。波峰焊接。

2.單面再流焊接工藝

單面再流焊接工藝適用于“頂面SMD布局”，即在頂面僅安裝SMD的設(shè)計(jì)。

3.頂面再流焊接，底面全波峰焊接工藝

頂面再流焊接，底面全波峰焊接工藝適用于“頂面SMD和THC//底面無(wú)元件或SMD的布局.即僅在Top面安裝有THC和SMD，底面無(wú)元件或可波峰焊接SMD的設(shè)計(jì)。

4.雙面再流焊接工藝

雙面再流焊接工藝，適用于頂面和底面只安裝有SMD的布局”。此類布局要求底面所布元器件再焊接頂面元件時(shí)不會(huì)掉落。

5.底面再流焊接與選擇性波峰焊接，頂面再流焊接工藝

底面再流焊接與選擇性波峰焊接，頂面再流焊接工藝，適用于“頂面SMD//底面SMD和THC的布局”，這是目前最常見(jiàn)到一種布局。需要注意的是，可以根據(jù)底面插裝元件的數(shù)量選擇不同的選擇性波峰焊接工藝，工藝不同，元器件的間距與位向要求也不同，可參照板面元件的布局要求。

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