若何解决焊盘不匹配导致分娩时产生锡珠的问题

作者 | 王辉刚、王辉东 （一博科技高速师长西席团队队员）

序

PCBA的生产环节中有很多不良问题发生，个中锡珠引起的短路失落效，总是让人防不胜防。
办理此问题方法有很多，是从生产上改进，工艺上改良，还是从设计源头上优化，多年来大家对此各抒己见谈论不休，本期的DFM案例剖析大概能给出一个比较明确的答案……

随着电子产品集成化的不断提高，对PCBA工艺制程的哀求也越来越高。
比如阻容封装01005 尺寸的器件在智能穿着产品和手机通讯产品的普遍运用，密间距的QFN、CSP封装的运用等都提升了SMT工艺制程的繁芜程度。
为知足产品的可靠性哀求，良好的焊点形成有赖于合理的焊盘设计、得当的锡膏量、得当的炉温区线等，个中钢网的设计工艺是提升SMT工序良率的核心部分，这对付多年来在一线生产的工程师来说，也是巨大的寻衅。
只有大家积累了丰富的生产履历和踏实的技能功底，才能在生产线上处理非常时能迅速推导有缺点的发生缘故原由和机理，快速有效的办理问题。

本期课题，跟大家一起分享SMT制程中，常见几种封装产生锡珠不良的问题，怎么通过钢网开孔优化来办理的案例，同时在优化钢网开孔时，也要避免因开孔面积缩小导致焊点少锡征象的不良问题涌现。

常日关于锡珠不良征象描述如下：

锡珠是指在焊接过程中，由于锡膏飞溅或残留、溢出焊盘等缘故原由在PCB表面非焊点处形成的不规则的锡球。
SMT工艺制程中在以下元件周围涌现锡珠的概率比较常见，常日分部位置如下：

电阻、电容元件焊盘周围模块组件、屏蔽罩周围电感、磁珠、晶振、LED灯、MOS管、保险丝底部扁平封装器件如：滤波器、LGA封装本体侧面涌现锡珠征象

下图为阻容器件底部和模块引脚周边因锡珠产生的不良案例。

图1：阻容封装 图2：模块封装 图3: 晶振封装

锡珠问题形成的缘故原由有很多种：

从设计的角度PCB焊盘设计不合理、分外封装器件接地大焊盘外伸超出器件引脚过长。
物料封装与焊盘尺寸不匹配，元件本体压在焊盘上导致锡膏外溢锡膏印刷后贴片压力过大，部分锡膏被挤出焊盘到元器件本体的底部或焊盘外侧，在回流焊接时，被挤出的部分锡膏，未能正常收回到焊盘上，所形成的锡珠。
在回流焊接过程中，温度曲线的加热升温的斜率过快，锡膏中的助焊剂溶剂剧烈汽化产生爆喷从而导致锡粉飞溅，在焊盘周围所形成的锡珠。
在锡膏印刷过程中，由于钢网底部未洗濯干净，在PCB焊盘周围有残留的锡粉，在回流焊接过程中，也能导致锡珠的产生。
钢网开孔设计如果直接按照gerber文件中的焊盘尺寸1:1 开孔，不做任何的评审和优化，这样全开孔印刷锡膏，元件贴装后锡膏挤出焊盘，回流焊接后形成锡珠。

处理对策和预防方法：

碰着片式阻容类焊盘设计内距小于IPC-SM-782标准“Gap”值时，工艺工程师片优化钢网时必须按防锡珠开孔办法分外处理，如果按客户供应的Gerber文件开孔，就会涌现开孔未内切处理，导致开孔内距偏小（如下图一）。

开孔内距小于0.3mm 0402封装优化开孔内距0.35 – 0.5mm之间

以下有几种防锡珠开孔办法：

0603元件内距保持0.8mm防锡珠处理内切外扩办法防锡珠、少锡

开梯形防锡珠办法开“U”形防锡珠办法

模块类封装防锡珠开孔办法紧张是依据物料引脚尺寸和形状进行优化：

焊盘尺寸1.81.27mm优化钢网开孔尺寸2.1mm1.26

针对晶振是底部焊盘封装尺寸的类型，防锡珠开孔也不同。

内距尺寸为：1.3mm优化内距2mm倒圆角，宽度2mm开孔

对QFP、PLCC封装长条形引脚的焊盘开孔办法

宽度内切处理引脚宽度1:0.9开孔，内距大于0.2mm

一样平常情形下防止锡膏印刷后连锡征象的发生，采取缩孔办法和开孔架桥办法来处理。
碰着混装元件繁芜度高的产品时，采取局部阶梯厚度的开孔办法

比如板上的元件既有最小封装0201、01005元件，又有大焊盘或定位孔的元件（如耳机座、卡座、连接器等），为了担保所有元件的焊盘都知足良好的上锡效果，采取阶梯钢网的

开孔办法兼顾这两种需求。
在大尺寸元件焊盘位置保持较大的厚度，而在小封装焊盘位置保持较小的厚度。
一样平常情形下0201和01005元件的钢网厚度为0.08mm，大焊盘吃锡量大的局部位置阶梯厚度0.15 - 0.18mm来知足焊点锡量。

PCB焊盘设计时参考IPC-SM-782, 不同封装尺寸的元件焊盘内距如下：

工程师在产前优化和设计钢网开孔时，同样在参考钢网开孔设计指南 IPC – 7525，根据元件封装引脚形状和尺寸进行丈量面积比和宽厚比，这样才能确保锡膏印刷效果。

1）钢网开孔面积与孔壁侧面积的比值，一样平常建议大于0.66以上

2）钢网开孔宽度和钢网厚度的比值，常日建议大于1.5以上

总结

预防锡珠的发生，我们在DFM评审时对封装尺寸和焊盘设计进行检讨，紧张考虑在元件底部减少上锡量，从而减少锡膏挤出焊盘的几率，对付不同的封装元件优化的开孔办法和尺寸都不同，该当根据实际的元件规格及详细的制程参数相结合进行优化。
综上所述是通过优化钢网开孔尺寸办理锡珠问题是快速高效的方案，当然锡珠的产生的缘故原由也是多种多样的，办理方法也不同，如经由优化回流炉温度曲线、机器贴装压力、车间的环境和锡膏在印刷前的回温搅拌等等也是办理锡珠产生的主要手段，E公司有履历的工程师跟你一起分享几点：优化回流炉温度曲线设置，在预热阶段温度上升斜率不能太快，升温斜率设置小于2℃/秒以内，特殊是繁芜做事器主板上元件太密集，确保元件预热均匀平稳。
对付LED封装的元件在机器贴装时掌握贴装压力。
锡膏在印刷前严格按规范4小时以上回温韶光，利用时搅拌3-5分钟

在生产过程中，工艺工程师在处理和解决各式各样问题时，可以总结出钢网的开孔形状和尺寸，要根据焊点的不良征象进行点对点剖析优化，根据实际问题不断总结履历进行优化上锡量，规范管理钢网的开孔设计是非常主要的，否则会直接影响莅临盆直通率。

这正是

锡珠不良影响大

短路失落效多因它

各种方案细考量

钢网优化方最佳

— end —

本期提问：大家谈一谈在PCB设计时，有什么钢网优化的好方法？