影响焊接缺陷的SMB设计因素探讨

上传者：郝丽莉
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上传时间：2015-04-26
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影响焊接缺陷的SMB设计因素探讨

影响焊接缺陷的SMB设计因素探讨

影响焊接缺陷的ＳＭＢ设计因素探讨

长岭股份（集团）公司工艺处曹继汉

摘要：本文以表面安装技术（ＳＭＴ）中，不同的表厦安装印制板（ＳＭＢ）的焊接方式对印制扳设计的工艺性提出要求出发，阐述了再流焊和波峰焊影响ＳＭＣ／ＳＭＤ焊接质量和缺陷的各种设计因素以及对这两种焊接工艺通用的设计因素。在ＳＭＢ的设计中，对这些因素从设计者的角度进行有效的质量控制，才能使ＳＭＢ的焊接缺陷尽量减少，达到无缺陷焊接，为实现高可靠高效率的生产创造前提条件。

表面安装技术（ＳＭＴ）己成为世界电子装联技术的主流，表面安装印制板（ＳＭＢ）及其组装件成为电子产品的核心部件。由于ＳＭＢ的高密度、细线条、小孔径、多层数、高敏感性要求，ＳＭＴ组装件焊接加工的特殊性和ＳＭＴ产品的高可靠性高效率的生产特点，使得ＳＭＴ的各种设计不仅基本上脱离了其对应的通孔插装设计，而且对其设计的工艺性提出了更高的要求。ＳＭＴ虽与传统的通孔工艺有关，但它要求不同的元器件、不同的组装设备以及不同的设计方法，因此熟悉通孔插装技术的工程师们，必须重新学习这种全新的技术，才能赶上技术发展的需要。线路设计、印制板设计师必须深入了解并熟悉ｓ孵制作工艺，而工艺人员必须懂得印制板的设计要求，两者紧密结合，才能有效的实施８＂Ｅｌ＇，这一点与通孔插装技术是大不相同的。

ＳＭＴ设计是整个ＳＩＩｆＩ＂生产技术的第一道工序，是质最和效率的前提，从一开始就要下功夫保证焊接生产的高效率和高可靠性。因此必须遵循的原则是：任何一种设计在最初开始就要保证产品具有良好的生产可行性。无缺陷焊接必须是所有ＳＩＩｆＩ＇设计的目标，而且是ＳＭＢ设计的出发点。

ｓｇｒ印制板的组装件中，返工修理长期以来一直是令人讨厌的生产问题，只有通过正确的设计和严格的工艺控制来消除。对高生产率和高可靠的ＳＭＴ产品统计结果证明，ＳＭＴ产品的初期阶段焊接过程中出现的故障，大约有５０％是由不正确的ｓ硒设计造成的，有４０％是由设备材料等工艺因素造成的，而１０％左右是由其它因素造成的。

表面安装技术中，焊点是元件与基板之间电气和机械两者的接口，组装件的可靠性直接取决于该组装件在整个寿命期间内焊点的完善性。无缺陷焊接不但要求所选用的元器件能够承受足够的焊接温度和时间的冲击，而且要求焊点最终形成良好的焊缝结构。决定焊缝结构的重要因素，对波峰焊和再流焊稍有不同，以下分别叙述，最后叙述对这两种焊接工艺通用的设计因素。

影响再流焊接缺陷的设计因素

再流焊产生的缺陷主要有两类：开路和桥接。此外，元件错位和石碑（或吊桥）现象也有发生。过多的焊料是片式元件产生缺陷的最大原因。球形和凸起的焊点对强度不起作用，反而降低焊点的柔韧性和疲劳强度，增加焊接缺陷和桥接。过少的焊料是无源元件和１６５

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集成电路产生弱焊点的原因。引线共面性稍差的器件ＰＬＣＣ、ＱＦＰ等形成良好焊点需要比小型元件更多的焊料。熔融焊料产生的表面张力是引起表面安装元件焊接缺陷的原动力。这些表面张力可以与元件重力和元件两端熔融焊料对焊盘的粘附力与元件长度的力矩相平衡，见图１－当这些力矩失去平衡以及不适量的焊料作用时，便导致桥接、开焊、元件移拉转向和石碑现象的发生。见图２～３。磊锄图１缺陷与产生缺陷的力

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图２吊桥

熔融焊料的流动、凝结等焊料动力学闯题上。

一、｛ｉ涛蹬日￡束垃的位置口县∞伯）启动对位．两靖珥时温嘲元件在焊盘中心拽住“】破咎．一棚先盘糠．选靖舰焊盘耐甩线方向对位ｃｄ）位咎．一螭先盈期ｔ把元件拄向埠盘底埔图３表面张力对元件位移可能的影响焊接缺陷的产生除上述的焊料因素外，当与焊盘设计、元件排向、焊接掩膜设计、印制导线与焊盘连接、元件间隔等因素密切相关。这些设计因素的最终效果，仍然都归结到焊盘设计

ＳＭＢ上的焊盘一般是安装焊接ＳＵＣ／ＳＭＤ的平面焊点，它的形状尺寸决定着焊点的焊缝结构和大小，决定着元器件在焊盘上连接的可靠性，对ＳＭＢ的焊接缺陷、可清洁性、可测试性和可维修性均有重要的影响。目前世界上无统一规范的焊盘标准，各厂商推荐的ＳＭＣ／ＳＭＤ焊盘也不尽一致。有的厂商推荐的焊盘形成又肥又大的焊点，这种焊料过多的焊点既不可靠，又对加工裂纹十分敏感。焊盘最好来源于焊接缺陷数在１０％以下的使用者。同时参考ＩＰＣ—ＳＭ－７８２中表面安装焊盘的各种图形（形状和设计规则），在生产过程中加以验证，对装配件进彳亍热循环和环境测试考验后，并逐步修改完善。

以下是各种焊盘图形的设计原则，供参考。

１、矩形片状元件商。轴《

Ｂ．—擤盘长度；

Ｉ计苒公式ｔ＾宦Ⅳｍｎｏ—ＸＢ（电阻）ｌＨＭ４ｆ＋丁卅抽＋ＫＢ‘Ｉ乜窖）卑Ｈｍｄｔ＋丁Ⅲ抽一ＫＧ一，ｍ∽２Ｔ，．ａｚ－Ｋ式中＾——焊盘宽度；卜片状元件的宽度ｉ｝卜片状元件的厚。（高）度；Ｔ一片状元件电极宽度；Ｇ一—墀盘问隙；ｒ一片状元件的长度Ｉ卜常数（一般取Ｋ＝Ｏ．２５４）。

图４矩形片状元件焊盘图形

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２．柱状无源元器件（ＭＥＬＦ）

睁痧

３．ｄ＇ｇＦ型封装晶体管（ＳＯＴ）

其焊盘设计图形遵循以下两条：

（１）每个焊盘的中心距与器件引线中心距相同。计算公式为。＾－Ｌ础Ｉｘ一２Ｔ嘶ｎ～Ｏ．２５４Ｄ；Ｂ一（望埤鲤坚、Ｃ。ｄｍａｘ－－０，２５４Ｅ－－Ｏ．２５ＢＩｄｍａｘ＋１Ｗｎ＋Ｏ．２５４Ｔ电级长度Ａ埠盘问隔图５柱状无源元器件（ＭＥＬＦ）焊盘图形波峰焊时，由于先点胶固定元件，故定位槽可取消，即Ｅ＝Ｏ，Ｄ＝Ｏ。但再流焊时，由于无胶固定元件，定位槽不可少。

（２）焊盘图形与器件引线焊接面类似，在长度方向伸长０．４ｍ（内外两侧之和），在宽度方向可缩减０．２ｍｍ（两侧）。

４．塑封有引线芯片ＰＬＣＯ和陶封无昂Ｉ线芯片ＬＣＯＣ。

蓉图６

倍。三¨¨¨Ｉ．十算公式竺馋一＂～Ｌ一璩一薰滁曼：：Ｉ嚣窨。图７ｓｏＰＳＳＩＰ的焊盘图形ＰＬＣＣ和ｔ．ｃｃｃ－煳ｓ至于ＰＬＣＣ和ＬＣＣＣ每根引线的焊盘，其间隔应按器件引线中心距不同而定，其焊盘中心间距等于器件引线中心距．其焊盘宽度不超过器件引线中心距的１／２。长度为宽度的３倍～４

目前，大多数ＳＭ＇Ｉ＇手册都提供有ＰＬＣＣ和ＬＣＣＣ的焊盘图形尺寸，可供查阅。

５．小外形集成电路（ＢＯＰ，ＳＯｌｃ）

其焊盘中心间距等于器件引线中心距，焊盘宽度，长度与ＰＬＣＣ和Ｌｃｃｃ的设计要求相

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计算公式：Ｘ一口ｗ＋Ｓｙ一，Ｊｍ＋Ｋ

＊‘￡日眦：＋２Ｘ

式中：Ｘ－焊盘宽