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PCB阻焊设计对PCBA可制造性研究

跟着今世电子技巧的飞速成长,PCBA也向着高密度高靠得住性方面成长。虽然现阶段PCB和PCBA制造工艺水平有很大年夜的提升,老例PCB阻焊工艺不会对产品可制造性造成致命的影响。然则对付器件引脚间距异常小的器件,因为PCB助焊焊盘设计和PCB阻焊焊盘设计分歧理,将会提升SMT焊接工艺难度,增添PCBA外面贴装加工质量风险。

鉴于这种PCB助焊和阻焊焊盘设计的分歧理带来的可制造性和靠得住性隐患问题,结合PCB和PCBA实际工艺水平,可经由过程器件封装优化设计规避可制造性问题。优化设计主要从二方面动手,其一,PCB LAYOUT优化设计;其二,PCB工程优化设计。

PCB LAYOUT设计

依据IPC 7351标准封装库并参考器件规格书保举的焊盘尺寸进行封装设计。为了快速设计,Layout工程师优先按照保举的焊盘尺寸长进行加大年夜修正设计,PCB助焊焊盘设计长宽均加大年夜0.1mm,阻焊焊盘也在助焊焊盘根基上长宽各加大年夜0.1mm。如图一所示:

(图一)

PCB工程设计

老例PCB阻焊工艺要求覆盖助焊焊盘边沿0.05mm,两个助焊盘阻焊中心阻焊桥大年夜于0.1mm,如图二(2)所示。在PCB工程设计阶段,当阻焊焊盘尺寸无法优化时且两个焊盘中心阻焊桥小于0.1mm,PCB工程采纳群焊盘式窗口设计处置惩罚。如图二(3)所示:

(图二)

PCB LAYOUT设计要求

当两个助焊焊盘边沿间距大年夜于0.2mm以上的焊盘,按照老例焊盘对封装进行设计;当两个助焊焊盘边沿间距小于0.2mm时,则必要进行DFM优化设计,DFM优化设计措施有助焊和阻焊焊盘尺寸优化。确保PCB制造时,阻焊工序的阻焊剂能够形成最小阻焊桥隔离焊盘。如图三所示:

(图三)

PCB工程设计要求

当两助焊焊盘边沿间距大年夜于0.2mm以上的焊盘,按照老例要求进行工程设计;当两焊盘边沿间距小于0.2mm,必要进行DFM设计,工程设计DFM措施有阻焊层设计优化和助焊层削铜处置惩罚;削铜尺寸务必参考器件规格书,削铜后的助焊层焊盘应在保举焊盘设计的尺寸范围内,且PCB阻焊设计应为单焊盘式窗口设计,即在焊盘之间可覆盖阻焊桥。确保在PCBA制造历程中,两个焊盘中心有阻焊桥做隔离,规避焊接外不雅质量问题及电气机能靠得住性问题发生。

阻焊膜在焊接组装历程中可以有效防止焊料桥连短接,对付高密度细间距引脚的PCB,假如引脚之间无阻焊桥做隔离,PCBA加工厂无法包管产品的局部焊接质量。针对高密度细间距引脚无阻焊做隔离的PCB,现PCBA制造工厂处置惩罚要领是鉴定PCB来料不良,并不予上线临盆。如客户坚持要求上线,PCBA制造工厂为了规避质量风险,不会包管产品的焊接质量,预知PCBA工厂制造历程中呈现的焊接质量问题将协商处置惩罚。

案例阐发:

器件规格书尺寸

如下图四,器件引脚中间间距:0.65mm,引脚宽度:0.2~0.4mm,引脚长度:0.3~0.5mm。

(图四)

PCB LAYOUT实际设计

如下图五,助焊焊盘尺寸0.8*0.5mm,阻焊焊盘尺寸0.9*0.6mm,器件焊盘中间间距0.65mm,助焊边沿间距0.15mm,阻焊边沿间距0.05mm,单边阻焊宽度增添0.05mm。

(图五)

PCB工程设计要求

按照老例阻焊工程设计,单边阻焊焊盘尺寸要求大年夜于助焊焊盘尺寸0.05mm,否则会有阻焊剂覆盖助焊层的风险。如上图五,单边阻焊宽度为0.05mm,满意阻焊临盆加工要求。但两个阻焊盘边沿间距只有0.05mm,不满意最小阻焊桥工艺要求。工程设计直接把芯片整排引脚设计为群焊盘式窗口设计。如图六所示:

(图六)

实际焊接效果

按照工程设计要求后制板,并完成SMT贴片。经由过程功能测试验证,该芯片焊接不良率在50%以上;再次经由过程温度轮回实验后,还可以筛选出5%以上不良率。首选对器件进行外不雅阐发(20倍放大年夜镜),发明芯片相邻引脚之间有锡渣及焊接后的残留物;其次对掉效的产品进行阐发,发明掉效芯片引脚短路烧毁。如图七所示:

(图七)

优化规划

PCB LAYOUT设计优化

参考IPC 7351标准封装库,助焊焊盘设计为1.2mm*0.3mm,阻焊焊盘设计1.3*0.4mm,相邻焊盘中间间距0.65mm维持不变。经由过程以上设计,单边阻焊0.05mm的尺寸满意PCB加工工艺要求,相邻阻焊边沿间距0.25mm尺寸满意阻焊桥工艺,加大年夜阻焊桥的冗余设计可以大年夜大年夜低落焊接质量风险,从而前进产品的靠得住性。

(图八)

PCB工程设计优化

按照图八对助焊焊盘宽度进行削铜处置惩罚,调剂阻焊宽度焊盘大年夜小。包管器件两助焊焊盘边沿间大年夜于0.2mm,两阻焊焊盘边沿间大年夜于0.1mm,助焊和阻焊焊盘长度维持不变。满意PCB阻焊单焊盘式窗口设计的可制造性要求。

(图九)

设计验证

针对上述所提的问题焊盘,经由过程以上规划优化焊盘和阻焊设计,相邻焊盘边沿间距大年夜于0.2mm,阻焊焊盘边沿间距大年夜于0.1mm,该尺寸可满意阻焊桥制程需求。如图十所示:

(图十)

测试良率比较

从PCB LAYOUT设计和PCB工程设计优化阻焊设计后,组织从新补投相同数量的PCB,并按拍照同制程完成贴装临盆。产品各项参数对比如表一所示:

(表一)

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