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1、波峰焊用PCB防连焊设计案例解析前言本文摘自作者”波峰焊工艺时PCB所对应的DFM”一文中的5.2.1连焊对应.想通过对各种优秀设计案例的解读,使PCB设计者普及DFM常识,并对波峰焊后焊接缺陷的成因进行判定以便制定对策…….在表面贴装技术日新月异的今天，需求的推动使部品的小型化高速发展.许多小型器件波峰焊接工艺已不能对应.本文论述的波峰焊接的工程能力极限是：表面贴装类:IC,pitch=0.5mm、chip,1005（0402）、通孔插装类:连接器，插座／插针pitch=1.25mm.定义:文中未注明的尺寸标注均为mm.所有与波峰焊接相关的图片自右向左为DIP方向.简称:波
2、峰焊接=>WS,印制线路板=>PCB,平行=>//,垂直=>⊥.表面贴装技术=>SMT,通孔扦装技术=>THT,焊盘=>Pad,间距/中心距=>pitch焊盘间距离=>间隙波峰焊接面/焊接起始面=>B面热风整平=>HASL元件面/焊接终止面=>A面非金属化孔=>NPTHPCB在WS时的前进方向=>DIP方向金属化孔=>PTH阻焊/SolderMask=>SM导通孔=>Via缺陷=>NG阻焊定义焊盘=>SMD铜箔定义焊盘=>NSMD回流焊接=>REF热膨胀系数=>CTE器件本体底部到引脚底部的垂直距离=>StandOff可制造性设计=>DFM元件孔直径与引脚直径的差=>△T5.
3、2.1连焊对应：连焊又称短路（short）或桥接（bridge），量产中在NG项中占比例较高，若能改善，则生产成本有望降低.但实际上尽管设计人员一直在持续改善。并执行各种专家所建议的WS工艺条件，但面对飞速发展的高密度PCB及小型化的部品，实际收效不大.可喜的是一些品牌公司在家电、汽车电子方面有些不俗的设计案例，令人耳目一新，下文中当尽可能量化地进行说明。5.2.1.1布局前文已定义DIP方向，在此再强调一下.当某器件的成排引脚先后通过焊料波时称//DIP方向，反之成排引脚同时通过焊料波称为⊥DIP方向。因此，如图5-2-1,QFP的成排引脚先后通过焊料波,虽在几何意义上引脚
4、排与DIP方向并不平行，但在本文中认为此布局按规定仍是//DIP方向。不论是SMT或THT器件，其引脚间连焊的机率与其//或⊥DIP方向密切相关,早在80年代初，美国COOPER公司就来华交流其实验结果,其大意如下:在器件引脚密度及相同工艺条件下，⊥DIP方向的IC(THT)连焊数是//DIP方向的十倍……。这与我们二十多年的实践经验基本相符，反之一些国内学者对WS的连焊理论以流体力学入手说得“头头是道”。但却忽略了DIP方向所造成的巨大影响,实为憾事。我们对此的认识大致如下：当成排焊点//DIP方向时,依次离开焊料波的前一焊点会把分离时没有被焊料波拉走多余的焊料向后一相邻焊
5、点顺序传递，仅当最后一焊点离开焊料波时有所不同，因为此时多余焊料没有可传递的路径。在与焊料波分离时，没有被焊料波拉走的多余焊料，在表面张力的作用下，形成回弹，使最后离开的焊点与其邻近(倒数第二）的焊点间连焊机率大增。以双列直插THTIC为例，N个IC在//DIP方向时可能的连焊数量约是2N.但对于⊥DIP方向的IC，每个引脚都处于最后离开的位置，此时可能的连焊数量将增加到(a/2－1)*2N(a=引脚数)。此类连焊所产生的原因是基于自然规律，设计者并不能改变，所能做的第一步是使用正确的布局。在IPC-SM-782Asection9.0中的3.2，建议高引脚数及细间距（pitc
6、h≦0.63MM）时的SOIC不用于WS，图5-2-3是IPC-SM-782A中图3-9，它表达了IPC-SM-782A3.6.1.2总结出的两条，①所有chip⊥DIP方向,②所有SOPIC//DIP方向.但鉴于SMT及产品的高速发展，第一条规定并不符合实际的需求。但第二条在今天看来,若想使焊接缺陷保持在某一水平(如1000PPM)时,则是不得不遵守的.图5-2-4是松下公司95年录相机主板,SOP,QFP,SOT-23的布局都//DIP方向，无一例外。图5-2-5是先锋公司近期汽车电子产品，QFP、SOP、SOT、3216(1206)阻排的布局也全部//DIP方向。”无一
7、例外”或”全部”遵守是设计者保证品质与低成本生产的前提，当因结构或功能原因不能满足布局考虑时，虽能在pad形状,尺寸上做对应，但因交互影响可能导致连焊的不确定性.因此对所有SMT器件，尤其是pitch在0.5-0.8mm的QFP、SOP、SOT、阻排,容排，因其们与外部结构件可以不相关联，应”无一例外”满足本文所称//DIP方向。但THT类的排针（座）及各种接口，卡座，尤其是pitch在1.25-2.0mm时，只能尽量在布局时使其//DIP方向，由于结构及功能的原因有可能做不到也在情理之中，虽然可以在p
