PCBA焊接加热过程中经常会产生较大的温度差,一旦这个温度差超过标准就会造成焊接不良,所以我们在操作的时候必须控制好这个温度差.PCBA的热设计由很多部分构造而成,每一个部分都有着不同的作用特点,我们还需要了解一下.
如果这个温度差比较大,就可能引起焊接不良,如QFP引脚的开焊、绳吸;片式元件的立碑、移位;BGA焊点的收缩断裂等.同理,我们可以通过改变热容量解决一些问题.
(1)热沉焊盘的热设计.
在热沉元件的焊接中,会遇到热沉焊盘的少锡的现象,这是一个可以通过热沉设计改善的典型应用情况.
对于上述情况,可以采用加大散热孔热容量的办法进行设计.将散热孔与内层接地层连接,如果接地层不足6层.可以从信号层隔离出局部作散热层,同时将孔径减少到最小可用的孔径尺寸.
(2)大功率接地插孔的热设计.
在一些特殊产品设计中,插装孔有时需要与多个地/电平面层连接.由于波峰焊接时引脚与锡波的接触时间也就是焊接时间非常短,往往为2~3s,如果插孔的热容量比较大,引线的温度可能达不到焊接的要求,形成冷焊点.
为了避免这种情况发生,经常用到一种叫做星月孔的设计,将焊接孔与地/电层隔开,大的电流通过功率孔实现.
(3)BGA焊点的热设计.
混装工艺条件下.会出现一种特有的因焊点单向凝固而产生的"收缩断裂"现象,形成这种缺陷的根本原因是混装工艺本身的特性,但是可以通过BGA角部布线的优化设计使之慢冷而加以改善.
根据案例提供的经验,一般发生收缩断裂的焊点位于BGA的角部,可以通过加大BGA角部焊点的热容量或降低热传导速度,使其与其他焊点同步或后冷却.从而避免因先冷却而引起其在BGA翘曲应力下被拉断的现象发生.
(4)片式元件焊盘的设计.
片式元件随着尺寸越来越小,移位、立碑、翻转等现象越来越多.这些现象的产生与许多因素有关,但焊盘的热设计是影响比较大的一个方面.
如果焊盘的一端与比较宽的导线连接,另一端与比较窄的导线连接,那么两边的受热条件就不同,一般而言与宽导线连接的焊盘会先熔化(这点与一般的预想相反,一般总认为与宽导线连接的焊盘因热容量大而后熔化,实际上宽的导线成了热源,这与PCBA的受热方式有关),先熔化的一端产生的表面张力也可能将元件移位甚至翻转.
(5)波峰焊接对元件面的影响.
①BGAO
0.8mm及其以上引脚中心距的BGA大部分引脚都是通过导通孔与线路层进行连接的.波峰焊接时,热量会通过导通孔传递到元件面上的BGA焊点.根据热容量的不同,有些没有熔化、有些半熔化,在热应力作用下很容易断裂失效.
②片式电容.
片式电容对应力非常敏感,容易受到机械和热应力的作用而开裂.随着托盘选择波峰焊接的广泛使用,在托盘开窗边界处的片式元件很容易因热应力而断裂.
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