PCBA的熱設(shè)計是怎樣的？

    PCBA焊接采用的是熱風(fēng)再流焊，依靠風(fēng)的對流和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程中同一時刻所加熱到的溫度也不同。如果這個溫度差比較大，就可能引起焊接不良，如QFP引腳的開焊、繩吸;片式元件的立碑、移位;BGA焊點的收縮斷裂等。同理，我們可以通過改變熱容量解決一些問題。

    (1)熱沉焊盤的熱設(shè)計。

   在熱沉元件的焊接中，會遇到熱沉焊盤的少錫的現(xiàn)象，這是一個可以通過熱沉設(shè)計改善的典型應(yīng)用情況。

   對于上述情況，可以采用加大散熱孔熱容量的辦法進(jìn)行設(shè)計。將散熱孔與內(nèi)層接地層連接，如果接地層不足6層.可以從信號層隔離出局部作散熱層，同時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。

   在一些特殊產(chǎn)品設(shè)計中，插裝孔有時需要與多個地/電平面層連接。由于波峰焊接時引腳與錫波的接觸時間也就是焊接時間非常短，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。

   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,將焊接孔與地/電層隔開，大的電流通過功率孔實現(xiàn)。

    (3)BGA焊點的熱設(shè)計。

   混裝工藝條件下.會出現(xiàn)一種特有的因焊點單向凝固而產(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BGA角部布線的優(yōu)化設(shè)計使之慢冷而加以改善。

   根據(jù)案例提供的經(jīng)驗，一般發(fā)生收縮斷裂的焊點位于BGA的角部，可以通過加大BGA角部焊點的熱容量或降低熱傳導(dǎo)速度，使其與其他焊點同步或后冷卻.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。

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

   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)線連接的焊盤會先熔化(這點與一般的預(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導(dǎo)通孔與線路層進(jìn)行連接的。波峰焊接時，熱量會通過導(dǎo)通孔傳遞到元件面上的BGA焊點。根據(jù)熱容量的不同，有些沒有熔化、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。

   片式電容對應(yīng)力非常敏感，容易受到機(jī)械和熱應(yīng)力的作用而開裂。隨著托盤選擇波峰焊接的廣泛使用，在托盤開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加工相關(guān)知識之波峰焊接

在PCBA加工中，波峰焊接想必是許多與熟悉PCB的朋友非常了解的工藝流程，在這篇文章中，靖邦科技將會為您詳細(xì)的拆解這程并做出分析，希望該文對您有所幫助。

波峰焊接是指將熔化的軟釬焊料(含錫的焊料)，經(jīng)過機(jī)械泵或電磁泵噴流成焊料波峰，使預(yù)先裝有元件的PCB通過焊料波峰，實現(xiàn)元器件焊端或引腳與PCB插孔/焊盤之間機(jī)械和電器連接的一種軟釬焊接工藝。

1.工藝流程

點膠一貼片一固化一波峰焊接

2.工藝特點

(1)焊點的大小、填充性主要取決于焊盤的設(shè)計、孔與引線的安裝間隙。換句話來講，就是波峰焊接焊點的大小主要取決于設(shè)計，如下圖。

(2)熱量的施加主要通過熔化的焊料傳導(dǎo)，施加到PCB上的熱量大小主要取決于熔融焊料的溫度和熔融焊料與PCB的接觸時間(焊接時間)與面積。

一般而言，加熱溫度可以通過調(diào)節(jié)PCB的傳送速度獲得需要的加熱溫度，但是，對于掩模選擇焊接接觸面積不取決于波峰噴嘴的寬度，而是取決于托盤開窗尺寸。這就要求掩模選擇焊接面上元器件的布局應(yīng)滿足托盤小開窗尺寸的要求。

(3)焊接片式，存在“遮蔽效應(yīng)”，容易發(fā)生漏焊現(xiàn)象。所謂“遮蔽效應(yīng)”，指片式元件的封裝體阻礙焊料波接觸到焊盤/焊端的現(xiàn)象。

這就要求波峰焊接片式元器件的長方向垂直于傳送方向進(jìn)行布局，以便片式元件兩焊端能夠很好地潤濕。

(4)波峰焊接是通過熔融焊錫波施加焊料的。由于PCB的移動，焊錫波焊接一個焊點時有一個進(jìn)人和脫離過程。焊錫波總是從脫離方向離開焊點，因此，一般密腳插裝連接器的橋連總是發(fā)生在最后脫離焊錫波的引腳上。這點對于解決密腳插裝連接器的橋連有幫助，一般只要在最后脫錫的引腳后面(按傳送方向定義)設(shè)計合適的盜錫焊盤就可以有效地解決。

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PCBA加工，可制造性設(shè)計與制造的關(guān)系是什么？

這次的文章靖邦技術(shù)繼續(xù)為您講解PCBA及SMT相關(guān)知識，下文是關(guān)于可制造性設(shè)計與制造的關(guān)系可以歸納為以下兩點。這次的文章靖邦技術(shù)繼續(xù)為您講解PCBA及SMT相關(guān)知識，下文是關(guān)于可制造性設(shè)計與制造的關(guān)系可以歸納為以下兩點。

(1)PCBA的可制造性設(shè)計決定PCBA的焊接直通率水平，它對焊接良率的影響是性的，較難通過現(xiàn)場工藝的優(yōu)化進(jìn)行補償。

(2)可制造性設(shè)計決定生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本。如果PCBA的工藝設(shè)計不合理，

可能就需要額外的試制時間和工裝，如果還不能解決，就必須通過返修來完成。這些都降低了生產(chǎn)效率.提高了成本。

下面以一個0.4mmQFP的例子予以說明。

0.4mmQFP是廣泛使用的一類封裝，但它也是焊接不良排行前十的封裝。主要的焊接不良表現(xiàn)為橋連和開焊，見圖2-4。

0.4mmQFP之所以容易發(fā)生橋連，是由于引線之間的間隔比較小，一般只有0.15~ 0.20mm，它對焊膏量的變動比較敏感。如果焊膏印刷稍微偏厚就可能引發(fā)橋連，因此，通常采取的改進(jìn)舉措是減少焊膏印刷的鋼網(wǎng)厚度，但這樣做的結(jié)果可能帶來更多的開焊。如果能夠提供一個比較大的焊膏量工藝窗口，那么就可以有效地提高焊接的良率。

從工藝設(shè)計角度考慮，需要解決兩個問題:一是如何控制焊膏量的變化;二是如何降低焊膏量對橋連的影響。如果能夠解決這兩個問題就能夠很好地管控0.4mmQFP的焊接質(zhì)量。

下面介紹一下0.4mmQFP的焊點結(jié)構(gòu)與焊膏印刷的原理，見圖2-5和,圖2-6。

從圖2-5可以看到，熔融的焊錫鋪展在焊盤和引腳表面，焊盤的寬度決定吸附熔融焊錫的量。從圖2-6可以了解到阻焊厚度對鋼網(wǎng)與焊盤之間密封性的影響—如果阻焊層比較厚就會增加焊膏的量。

了解了這兩點，就可以進(jìn)行0.4mmQFP的工藝設(shè)計，具體講就是通過對焊盤、阻焊和鋼網(wǎng)的一體化設(shè)計，有效控制焊膏量的波動并降低焊膏量對橋連的敏感度。

如果把焊盤設(shè)計得比較寬一點，鋼網(wǎng)開窗設(shè)計窄點，去掉焊盤之間的阻焊，見圖2-7，那么，就可以獲得穩(wěn)定的焊膏量(去掉了阻焊對焊膏印刷厚度的影響)，可以適應(yīng)焊膏量變化的焊縫結(jié)構(gòu)(寬焊盤窄的鋼網(wǎng)開窗)，從而實現(xiàn)了少橋連甚至不橋連的工藝目標(biāo)。實踐證明，這樣的設(shè)計完全可以解決。

0.4mmQFP的橋連問題。

當(dāng)然，圖2-7所示設(shè)計只是一種思路，還可以根據(jù)PCB廠的能力進(jìn)行其它的設(shè)計，圖2-8為兩個案例，都是比較好的設(shè)計。圖2-8(a)為日本京瓷公司的焊盤設(shè)計，采用了0.25mm寬焊盤并在焊盤間加阻焊的設(shè)計，這種設(shè)計建立在PCB廠工藝能力上，要具有精密阻焊開窗能力。圖2-8( b)為日本公司的焊盤設(shè)計，采用了引腳根部窄焊盤的設(shè)計。

通過以上案例，說明要重視工藝設(shè)計，賦予工藝設(shè)計與硬件設(shè)計同樣的地位，所創(chuàng)造的是產(chǎn)品的高質(zhì)量。