PCBA热风再流焊在生产设计中可解决哪些技术问题？

由 cathy 提交于周四, 9 四月 2020 - 11:38

PCBA焊接采用的是热风再流焊，依靠风的对流和PCB、焊盘、引线的传导进行加热。由于焊盘、引脚的热容量大小以及受热条件不同，因而焊盘、引脚在再流焊接加热过程中同一时刻所加热到的温度也不同。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、移位和BGA焊点的收缩断裂等。同样道理，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。对于这情况，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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-04/wen_zhang_/100048659-94780-2.jp…; alt=“图１：将散热孔与内层接地层连接能避免热沉焊盘"></center><center>图１：将散热孔与内层接地层连接能避免热沉焊盘</center>

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-04/wen_zhang_/100048659-94781-3.jp…; alt=“图2：星月孔的设计有助避免形成冷焊点"></center><center>图2：星月孔的设计有助避免形成冷焊点</center>

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-04/wen_zhang_/100048659-94782-4.jp…; alt=“图3：BGA角部的收缩断裂” width="600"></center><center>图3：BGA角部的收缩断裂</center>

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

01、BGA

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。

02、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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