Circuits Assembly - October 2008 - (Page 42)

Eastern Advances 论SMT生产中的细节问题 ——焊盘与孔焊盘与孔是组成PCB的基本单元，与焊接状态密切相关，其设计的正确性决定了生产成本及PCBA的可靠性。目前在中国国内许多EMS厂在技术层面的主要任务是用各种临时对策来对应PCB的设计缺陷，以保证品质并降低生产成本。本文主要涉及波峰焊工艺中孔与焊盘的设计理念及对应的临时对策。导通孔、盲孔、埋孔… 电镀孔(PTH) 孔的分类大致为零件孔、锥形孔、双径孔… 非电镀孔(NPTH) 气孔安装孔 PAD的种类远多于孔。许多设计者主要误区是未区分DIP与REF工艺对PCB及其PAD设计有着截然不同的要求。广义上讲，DIP工艺的隔热设计对于焊接起始面与焊接终止面有完全不同的设计思路。为减少制造成本，NPTH应优先选用。为减少焊接缺陷，引流PAD、窃锡PAD、气孔被大量采用。同时器件的排列应与焊接方向密切相关。当无铅工艺引入后，要采用防铜蚀手段，Lift-off同样应被重视，并以使用选择性波峰焊容易实施为中期目标来设计PCB。而对REF工艺，局部的PAD设计最重要。如PAD宽度与元件的引脚相当，利用表面张力所导致的自调整效应，并设法强化这一效应。而同一CHIP PAD的间距则应与元件电极相适应，以便消除边球。热焊盘设计考虑排气。细间距元件排列与焊膏印刷方向密切相关。长远目标是以通孔回流焊的形式解决有引线元件的焊接。上述的一些侧重点，结合我们的实践，分类向大家介绍一下：一、生产成本的降低：通过降低焊接缺陷，提高直通率，减少修理风险，减少加工工时，使成本降低。 1、连焊的消除： a) 窃锡PAD是顺应表面张力的作用，使过量焊锡的堆积只发生于设计者所预期的位置。设计细节是窃锡 PAD与相邻引脚PAD的间隙，要与器件的PAD间隙一致，以便承前继后，充当过量焊锡的通道，使其堆积在预期位置。其次是最后离开波峰的窃锡PAD要足够长，使脱离波峰时焊锡的反弹不至殃及器件的PAD。是一种窃锡PAD设计的案例，其尺寸可供借鉴。一些设计者把￠1.2mm的测试点当作窃锡PAD使用效果也不错，如图Figure 2。当密度不高的CHIP或接插件位于PCB最后离开波峰的位置时，如图Figure 3较另类的窃锡PAD 也被使用。与之对应的是，PCB最先进入波峰的位置设有刮焊锡氧化膜的PAD，这一点当采用无铅工艺后，变得非常重要，如图Figure 4。 PAD的排列（也是器件的排列）决定连焊的机率，因为在波峰焊工艺时，连焊多发生于小间距（有引线 pitch≦2mm; 无引线pitch≦0.65mm）的PAD之间。当 PAD间隙相同时，连焊多发于同时离开波峰的PAD间或先后离开波峰的最后两三个PAD间，这也是表面张力在焊锡过量时的必然反应。因此，正确的排列是使细间距器件的PAD先后进入并离开波峰。这就是为什么许多的QFP排列是以其对角线平行于焊接方向。某些设备制造厂也生产一些喷口与传送链成45度角的波 Circuits Assembly OCTOBER 2008 Sanqiang Cai is an engineer with Beijing Brio (brio-tech.com/ egsjg.htm). Contact: Amy Dai; amydai@ brio-tech.ca. 峰焊机，以对那些未按要求排列的PCB进行焊接。图 Figure 5是一种PAD的设计，其特点是用阻焊产生长短交替的PAD，以位置的变化，使其离开波峰时的时间间隔变大，强化先后离开波峰可减少连焊的效果，是一种新颖而有效的手段，提高了焊接的一次合格率。图Figure 6 方形PAD可能引起周围PAD的连焊，因此要谨慎使用；图Figure7对pitch<2mm时应尽量采用椭圆形 PAD。在实践中，我们量产时的波峰焊接极限是：QFP pitch=0.65mm，PAD间隙=0.3mm；有引线时，如双排25 列插针，pitch=1.27mm，PAD间隙=0.1mm 也可以使用菱形的PAD。建议采用如图1-1-8一种设计方法，注意排列与单个PAD的取向。 2.漏焊的消除： PCB焊接缺陷PPM值的最小化不应是衡量焊接结果的标准。缺陷类别的单一化、缺陷的高检出率、最小的修正成本才是波峰焊工艺的最高境界。以此衡量，漏焊的消除是最重要的。俗称消灭“红眼”（红眼指 PAD未着焊锡呈铜本色）。 a) 引流PAD，有称为RUNNER，是最为有效的去除“ 红眼”的设计方法。波峰焊接时，体积较小的塑封表贴件，如SOT-23，当遇到高温的锡峰时，会因气体膨胀形成气泡，并把PAD也包封在气泡中，阻碍焊锡接触造成“红眼”。而引流PAD，一般都沿表观线路的自然走向有较长的伸延，一直延伸到气泡的外部，这样焊锡在表面张力的作用下，被驱使到电极与PAD 的结合处，形成我们所期待的焊点。图Figure 9，图 Figure 10分别是两种引流PAD设计，实际的效果都不错，从这点上可以看出：此类PAD设计无一定之规。一如黑猫、白猫之说，好用才是硬道理。 b) PAD的排列对“红眼”的产生关系也很大，原因是当波峰焊机的一次波驱赶气泡时，不应有阴影效应起妨碍作用，器件的排列应该顺应焊接方向。 c) 气孔设计也可明显消除“红眼”，它可使产生的气泡顺利溢出。如图Figure 11的气孔则是针对使用自动机插装时，外壳贴紧PCB的某类电解电容。由于助焊剂（尤其是发泡式涂敷）作用，使电容底部与 PCB间形成密闭空腔，其中空气受热膨胀自零件孔中逸出产生针孔。 3.减少预保护孔： a) NPTH：以DFM考虑，安装孔都应是NPTH，以杜绝波峰焊后堵孔的可能。多层板时，安装孔PAD的连通可由另一组导通孔来完成，有人称为UFO PAD。当两面PAD间电阻有定量要求时，可增加导通孔数量使其降低，实物如图Figure 12。单面板时，可设阻焊条，如图Figure 13。其方向一般是与PCB焊接方向成±45度角，早期也曾采取±90 度角。当设计失误时，防堵的临时对策大至有以下几种：从焊接面以高温胶纸封住PAD。从元件面插入护孔工装（如高温塑料排针、塗硅胶 n 的镙钉）。整个文章是线上可以得到的在 content/view/7156. circuitsassembly.com/cms/ 42 circuitsassembly.com http://www.brio-tech.com/egsjg.htm http://www.brio-tech.com/egsjg.htm http://www.circuitsassembly.com/cms/content/view/7156 http://www.circuitsassembly.com/cms/content/view/7156 http://www.circuitsassembly.com

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