PCBA焊接加熱過程中經(jīng)常會產(chǎn)生較大的溫度差,一旦這個溫度差超過標準就會造成焊接不良,所以我們在操作的時候必須控制好這個溫度差.PCBA的熱設(shè)計由很多部分構(gòu)造而成,每一個部分都有著不同的作用特點,我們還需要了解一下.
如果這個溫度差比較大,就可能引起焊接不良,如QFP引腳的開焊、繩吸;片式元件的立碑、移位;BGA焊點的收縮斷裂等.同理,我們可以通過改變熱容量解決一些問題.
(1)熱沉焊盤的熱設(shè)計.
在熱沉元件的焊接中,會遇到熱沉焊盤的少錫的現(xiàn)象,這是一個可以通過熱沉設(shè)計改善的典型應(yīng)用情況.
對于上述情況,可以采用加大散熱孔熱容量的辦法進行設(shè)計.將散熱孔與內(nèi)層接地層連接,如果接地層不足6層.可以從信號層隔離出局部作散熱層,同時將孔徑減少到最小可用的孔徑尺寸.
(2)大功率接地插孔的熱設(shè)計.
在一些特殊產(chǎn)品設(shè)計中,插裝孔有時需要與多個地/電平面層連接.由于波峰焊接時引腳與錫波的接觸時間也就是焊接時間非常短,往往為2~3s,如果插孔的熱容量比較大,引線的溫度可能達不到焊接的要求,形成冷焊點.
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,將焊接孔與地/電層隔開,大的電流通過功率孔實現(xiàn).
(3)BGA焊點的熱設(shè)計.
混裝工藝條件下.會出現(xiàn)一種特有的因焊點單向凝固而產(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BGA角部布線的優(yōu)化設(shè)計使之慢冷而加以改善.
根據(jù)案例提供的經(jīng)驗,一般發(fā)生收縮斷裂的焊點位于BGA的角部,可以通過加大BGA角部焊點的熱容量或降低熱傳導(dǎo)速度,使其與其他焊點同步或后冷卻.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.
(4)片式元件焊盤的設(shè)計.
片式元件隨著尺寸越來越小,移位、立碑、翻轉(zhuǎn)等現(xiàn)象越來越多.這些現(xiàn)象的產(chǎn)生與許多因素有關(guān),但焊盤的熱設(shè)計是影響比較大的一個方面.
如果焊盤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)線連接的焊盤會先熔化(這點與一般的預(yù)想相反,一般總認為與寬導(dǎo)線連接的焊盤因熱容量大而后熔化,實際上寬的導(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)波峰焊接對元件面的影響.
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0.8mm及其以上引腳中心距的BGA大部分引腳都是通過導(dǎo)通孔與線路層進行連接的.波峰焊接時,熱量會通過導(dǎo)通孔傳遞到元件面上的BGA焊點.根據(jù)熱容量的不同,有些沒有熔化、有些半熔化,在熱應(yīng)力作用下很容易斷裂失效.
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片式電容對應(yīng)力非常敏感,容易受到機械和熱應(yīng)力的作用而開裂.隨著托盤選擇波峰焊接的廣泛使用,在托盤開窗邊界處的片式元件很容易因熱應(yīng)力而斷裂.
