【導(dǎo)讀】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(pán)、引線的傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。由于焊盤(pán)、引腳的熱容量大小以及受熱條件不同，因而焊盤(pán)、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。
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(pán)、引線的傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。由于焊盤(pán)、引腳的熱容量大小以及受熱條件不同，因而焊盤(pán)、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、移位和BGA焊點(diǎn)的收縮斷裂等。同樣道理，我們可以通過(guò)改變熱容量解決一些問(wèn)題。
1、熱沉焊盤(pán)的熱設(shè)計(jì)
在熱沉元件的焊接中，會(huì)遇到熱沉焊盤(pán)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)于這情況，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)將孔徑減少到最小可用的孔徑尺寸。
圖１：將散熱孔與內(nèi)層接地層連接能避免熱沉焊盤(pán)
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)。
圖2：星月孔的設(shè)計(jì)有助避免形成冷焊點(diǎn)
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。
圖3：BGA角部的收縮斷裂
4、片式元件焊盤(pán)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(pán)的熱設(shè)計(jì)是影響比較大的一個(gè)方面。
如果焊盤(pán)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(pán)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(pán)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
圖4：波鋒焊接
01、BGA
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。
02、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(pán)選擇波峰焊接的廣泛使用，在托盤(pán)開(kāi)窗邊界處的片式元件很容易因熱應(yīng)力而斷裂。
（來(lái)源：EDA365電子論壇）
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