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PCBA大讲堂:如何解决波峰焊时排脚零件的短路问题

发布时间 :2019-05-22 15:01 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCBA加工部
深圳宏力捷电子是集PCB布线设计、PCB制板、元器件代购、SMT&DIP加工服务为一体的PCBA代工代料厂家。有电路板加工需求的朋友欢迎咨询、看厂!接下来为大家介绍如何解决波峰焊时排脚零件的短路问题。
 
使用「拖锡焊盘」或「偷锡焊垫」来解决焊接架桥连锡短路问题
 
PCBA加工波峰焊(Wave Soldering)制程中经常会听到使用「拖锡焊盘」或「偷锡焊垫」来解决焊接架桥连锡短路问题。其实其英文名称为【solder thief pad】。所以,其正确的中文名称应该是「偷锡焊垫」,只是大家叫着叫着,现在叫「拖锡」或「偷锡」似乎可以都说得过去。「拖」是将锡拖曳到另外一个假焊垫(dummy pad)上,「偷」则是把多余的锡偷给另外一个焊垫。
 
「偷锡焊垫(solder thief pad)」设置的主要目的是为了避免透过波峰焊焊接的电路板上的零件焊脚在滑出波峰焊锡面时最后一个焊点的锡被拖离焊点断裂后因为锡的内聚力回弹而造成与其前面相邻焊点短路而设计出来的焊锡回弹缓冲区,这种焊锡反弹行为通常发生在波峰焊的「平流波」而较少发生在「扰流波」。
不懂什么是「平流波」与「扰流波」的朋友请自行参考【何谓「波峰焊(wave soldering)」?波峰焊制程技术介绍】一文。
 
 
另外,排针(排PIN)零件且整排焊脚与波峰焊方向平行的零件会更容易发生这类焊锡回弹的短路问题。不论是「SO(Small Outline)封装」的SMD零件或是插件连接器的焊脚只要经过波峰焊都有机会形成这种焊接回弹短路问题。
 
那要如何设计「偷锡焊垫(solder thief pad)」才能达到改善波峰焊短路呢?
一般「偷锡焊垫(solder thief pad)」的设计有两种方式:
▪ 新增一个假焊垫(dummy pad)。在波峰焊顺流方向的最后一个焊垫后面的位置再新增一个假焊垫,这个焊垫的线路必须是空的(没有讯号)或是与最后一个焊垫的线路是导通的,尺寸则与最后一个焊垫一样大。
▪ 延长最后一个焊垫尺寸(Extended pad)。另外一个作法则是将最后一个焊垫的尺寸直接往后延长两个焊垫的大小,也就是让最后一个焊垫变成原来的三倍长。
 
这样设计的目的是因为焊锡回弹的力道通常只会到达前一个焊点,这也是为什么在没有做偷锡焊垫时,短路总发生在波峰焊方向的最后两个焊点,既然短路不能避免,那就把短路变成合理化,让它即使短路了也不会发生功能性问题。
 
偷锡焊盘
 
至于这两种设计的优缺点其实差异并不是很大,如果硬要说的话,「新增一个假焊垫」可能比较容易让产线与品管起争执,因为品管人员总认为有短路就是瑕疵,要嘛应该全部短路或全部开路,同一批生产有些短路有些开路,表示品质不稳,这该怎么说,人家品管还是有坚持的嘛。
 
而「延长最后一个焊垫」则较不利维修,因为吃锡面积变大了,维修时需要给予较大的热量,容易损坏焊垫。
 
如果单以生产品质来说,深圳宏力捷较推荐「延长最后一个焊垫」,因为焊锡面积加大可以有效吸收焊锡的反弹力道,而不是毫无控制的任由焊锡反弹到前一个焊点上,产线的品质做好了,维修相对就减少,品管也满意,皆大欢喜啊!
 
可以使用托盘过炉载具来取代「偷锡焊垫(solder thief pad)」吗?
过炉托盘偸锡片
这是个非常可行且可以尝试的方案,其实也真的有人这样设计了。
如果制程本身就需要用到托盘载具(carrier)来过波峰焊,那真的可以在波峰焊载具上设计一个「偷锡片(Solder thief tool)」来取代PCB上的偷锡焊垫。但是其位置必须与在PCB上设计偷锡焊盘类似或一样才行,而且大小必须依照「延长最后一个焊垫」的方案,而不是「新增一个假焊垫」,实用上建议要将这块偷锡片做的比PCB上的偷锡焊垫还要长一点,但切记不可以跟前面的焊点距离过近,以避免偷锡片与PCB的焊点发生架桥,一旦架桥要将PCB从载具上取下时就麻烦了。
 
另外,这个载具上的偷锡片还得符合下列的几个要求:
▪ 偷锡片必须要是可以吃锡的材质。
 
▪ 材质要考虑可以重复使用。因要载具是要重複多次使用的,所以偷锡片也得可以多次重复使用。可以考虑使用钢材,然后先镀镍再镀锡,主要考虑是必须使其可以重复吃锡,铜片太软了,多次重复使用后会变形,而且无铅波峰焊会咬铜。
 
▪ 厚度也要注意。太薄容易变形,太厚会阻挡焊锡流动,1.0mm左右应该差不多。
 
▪ 必须要固定于载具上不可移动。
 
▪ 要考虑更换问题。偷锡片使用久了难免会有撞伤损耗的情形,一般建议使用螺丝固定,可以更换,螺丝当然得选择不吃锡材质。
 
▪ 不可以有锐角及锋利处。因为偷锡片会接触到PCB,锐角及锋利处会有机会划伤板子。
 
其实,网络上也有许多网友分享他们关于偷锡焊垫的设计与例子,只能说花样五花八门,就连QFP这类四边有脚的IC也有人设计走波峰焊加头锡焊垫。有兴趣的朋友可以网络上找看看别人的例子。


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