波峰焊接工艺对PCB布局组见设计要求

Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 波峰焊接工艺 对PCB布局组件 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 要求 工艺设备科:沈阳 ２００８ Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 背景 Background 波峰焊接的其实是工艺参数窗口非常大的 生产环节，同时也就是其较大的窗口，使 得非常容易暴露设计对焊接质量产生的影 响． 良好的设计工艺性是简化制造过程，缩短 制造周期，降低制造成本，优化质量控 制，增强产品竞争力，提高产品可靠性耐 用性的重要环节． Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 １ ＰＣＢ的布线取向 Ｘ－Ｙ坐标布线是利用液态焊料和线系焊点 之间产生的擦拭作用来降低桥连几率的一 种思想．所谓Ｘ－Ｙ坐标布线就是布设Ｐ ＣＢ波峰焊接面的所有导线都与ＰＣＢ某 一边（在我们公司最好是工艺边）平行． Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 上两图分别为ＣＤ１０１９Ａ和Ｃ Ｄ１０２３Ｒ在波峰焊接后机芯插 座的焊接效果，箭头为焊接方向． Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 上图为ＣＤ１０２３Ｒ的焊接面，红色标记 的ＩＣ方向与焊接方向垂直，蓝色标记的IC 焊点排列方向与焊接方向平行.这就产生了类 似左右两ＩＣ的不同焊接效果 焊接方向 Good bad Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 焊接面贴片的排列 波峰焊接中有一种能够导致虚焊的重要原 因,叫做阴影效应,所谓阴影效应,简单的讲 就是器件在传送方向上挡住了焊盘. 在一定程度上波峰焊设备通过开启乱波能 够适当解决这种效应的产生,但最根本的是 从元件布局上面解决这问题. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 • 左两图为典型的阴影效应,如右图, 设备可以开启乱波来解决 乱波焊接方向 Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 上图也是典型的阴影效应,由于本体 较高,控制起来比小贴片困难. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 但是开启乱波意味着元件要受到两次 高温,上图公司某一款无铅产品的温度 曲线,标记出可以看出器件经历了两次 高温. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 所以诸如贴片电阻和电容这样的器 件,在布局时最好是两个焊盘形成的 直线与行进方向垂直,而三极管的摆 放要使得本体不要挡住焊盘. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 如上图CD1048的焊接面整个贴片的布局.虽然因 为个别元件无法不开启乱波,但是元件的两个焊盘 同时受热,同时焊接,非常有利于焊接质量并且减 少高温对元件性能的影响(回流焊也是如此). Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 但是,在大多数情况下,同时兼顾电路布 局和上述波峰焊接工艺很难的,所以有 很多设计采用整体布局转45度角. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 焊盘和孔的同心度 • 在单面PCB中,焊盘和孔不同心几乎能 100%造成孔穴,气孔或者焊点吃锡不均匀 等缺陷.(我们公司的TP9206 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现的极为明 显).如下图所示. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 孔和线的间隙对波峰焊接的影响 • 引线直径和焊盘安装孔径,直接影响焊点的机械性 能和电气性能 • 而且还是产生焊点孔穴的重要因素. • 孔穴的产生其实和焊盘的大小没有关系,焊盘大小 只能影响焊点的饱满程度. • 根据一小日本学者研究并且考虑焊接中的毛细作 用,推荐(0.05~0.2mm)比较合适. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 留孔焊盘 • 单面PCB板在波峰焊后为了便于补状 元器件,要求露出孔的焊盘称为留孔焊 盘,留孔大小在0.5~0.6mm 普通焊盘 留孔焊盘 Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 偷锡焊盘 • 偷锡焊盘的作用就是避免线性焊点的最后两个焊 点出现桥接现象.(如2图) • 偷锡焊盘的大小至少与焊接点焊盘大小一样. • 加偷锡焊盘最好前后都有.(如1图) 焊接方向 1 2 Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 对于偷锡焊盘的理解 • 左图为焊机的模拟图,正如由图所示,PCB在焊接的时候是沿 着一个角度为6~8度的坡向上传送,当焊点进入锡锅的时候, 锡会给焊点一个与传送方向相反的作用力(红色箭头),这个 力在作用到线形焊点的最后一个点时变为0,这时就产生连 点.有了偷锡焊盘,这个力可以得到延续. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 1, 大面积的焊盘在焊接时易造成局部焊料堆积,并且会因为 大量吸热导致焊接缺陷和外观问题. 2, 可以通过设置网孔或者窗口,将大面积的分割成若干小线 条或小块.窄条窗口的分布方向取与边缘成45度的角. 注:上述大焊盘主要针对一些散热的和元件焊接部分与焊盘 大小严重失调的. 大面积的焊盘 Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 引脚伸出PCB的高度 • 我们公司要求的高度为1.2~2.4mm • 对于无SMD元件的PCB而言,H<1.8mm的时候,桥接 的可能性将相对减少.(元件脚越长,桥接越厉害) • 小于1.2mm,焊点的可靠性和外观将大打折扣! • 对于SMD的PCB,考虑到某些元件本体较高可以适当 放宽,但最高不能超过2.4mm,以免影响装配. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 工艺边的设置 • 工艺边的设置首先考虑焊点的线性排列 • 其次考虑设置在长边,这样PCB在经过高温时 候的变形将降低! Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 阻焊胶 • 抹阻焊胶在波峰焊接的时候,会产生一些不利的影响 • 阻焊胶含水分,预热在能满足正常焊接的温度下,不能在焊接前将胶里面 的水分蒸发,在焊接的时候容易炸锡珠 • 人工抹阻焊胶,在一些元件接近的地方容易波及到SMD焊盘上,造成虚 焊.(CD1047经常出现). • 长脚焊接过程中,在切元件脚的时候,胶容易粘到刀上面去,并且吸附灰尘, 影响后面的PCB . • 所以对于非通孔,可以通过焊盘的设计避免抹胶.而通孔则不一样,需要的 只能抹胶. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 • 上图几个非通孔的焊盘设计 可以使得在过波峰焊后不被 锡堵上,避免抹阻焊胶. 中框定位钉孔 中框定位孔 IC支架定位孔 Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 • 上两图分别为调谐器ST1787的屏蔽罩 的孔(非通孔),虽然焊盘有两个缺口,但 是波峰焊后还是很容易堵上(右图),其 实如果只在篮圈部位设置一个缺口,效 果更好. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 现状 • 现在生产部对试产的产品焊接要求为小于 100DPMO(缺陷焊点数*1000000/焊点总数). 但是基本上很多产品达不到, 主要集中在以下几个方面: • 小电解,间距太小. • 线性焊点不能同时兼顾,主要是插座和IC ! Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 难题 • 对于USB线束插座(CD1037 CD1038 CD1039等机 型),焊接时出现桥接的几率近100%. • 因为各管脚功能定义不一样,对于某些不用的管脚, 可以采取去除无用管脚焊盘的方式减少焊点的密 集度来降低桥接几率. • 但是有的机型的此插座的每一个管脚都有其必要 的作用. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 切刀 Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 切刀的作用与弊端 • 适合长脚元件波峰焊接 • 对于封装是长脚的元件 在焊接时效率高. • 对于SMD的PCB工艺窗 口小,容易铲比较高元件, 甚至PCB. • 应力大. • 限制了IC等大器件的波 峰焊接 • 操作风险大. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 短脚焊接的优点 • PCB一次性焊接.节省超过50%的焊锡,焊剂,电. • PCB的一次焊接,产品只经过一次高温,对质量来讲必 然提升. • PCB不用过切刀,产品质量必然提高,报废率和生产风 险大幅度降低 • 可以实现焊接SMD面的IC波峰焊接 ,增加U线生产效 率. Jiangsu Toppower Automotive Electronics Co., Ltd. 江苏天宝汽车电子有限公司 工艺设备科2008 • 另外,因为长脚焊接,在第一次焊接时容易出 现掉贴片,MI元件高,歪的现象,而且一些MI 元件在第一次焊接时被顶高,在第二次焊接 时有落下来,导致元件脚长.非常令人头疼,一 些辅助的工具(沙包之类的)也只能稍微的减 少一些. • 总之,短脚焊接的实施非常有必要. 工艺设备科:沈阳�２００８ 背景�Background １　ＰＣＢ的布线取向 上两图分别为ＣＤ１０１９Ａ和ＣＤ１０２３Ｒ在波峰焊接后机芯插座的焊接效果，箭头为焊接方向． 上图为ＣＤ１０２３Ｒ的焊接面，红色标记的ＩＣ方向与焊接方向垂直，蓝色标记的IC焊点排列方向与焊接方向平行.这就产生了类似左右两ＩＣ的不同焊接效果 焊接面贴片的排列 上图也是典型的阴影效应,由于本体较高,控制起来比小贴片困难. 但是开启乱波意味着元件要受到两次高温,上图公司某一款无铅产品的温度曲线,标记出可以看出器件经历了两次高温. 所以诸如贴片电阻和电容这样的器件,在布局时最好是两个焊盘形成的直线与行进方向垂直,而三极管的摆放要使得本体不要挡住焊盘. 但是,在大多数情况下,同时兼顾电路布局和上述波峰焊接工艺很难的,所以有很多设计采用整体布局转45度角. 焊盘和孔的同心度 孔和线的间隙对波峰焊接的影响 留孔焊盘 偷锡焊盘 对于偷锡焊盘的理解 大面积的焊盘 引脚伸出PCB的高度 工艺边的设置 阻焊胶 现状 难题 切刀 切刀的作用与弊端 短脚焊接的优点