PCB的設(shè)計(jì)

IPC 782A線路板設(shè)計(jì)指引

適當(dāng)?shù)暮副P設(shè)計(jì)、焊接工藝及元件定位都是無(wú)缺陷焊接的要素。電子線路聯(lián)接及包裝協(xié)會(huì)（IPC）已經(jīng)發(fā)展并公布了一套表面貼裝設(shè)計(jì)及工藝標(biāo)準(zhǔn)（IP-SM-782A）。此標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)了業(yè)界對(duì)基于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而獲得的表面貼裝焊接設(shè)計(jì)的一致意見，其中也有一個(gè)關(guān)于焊區(qū)設(shè)計(jì)、元件、板及其公差范圍的完善的分析系統(tǒng)。下面對(duì)作一些焊區(qū)設(shè)計(jì)、回流焊、波峰焊方面的簡(jiǎn)介，但仍然建議設(shè)計(jì)工程師通過(guò)網(wǎng)站詳細(xì)連接標(biāo)準(zhǔn)：

焊接

焊接工藝曲線必須保證有足夠的升溫、降溫時(shí)間以防止熱沖擊帶來(lái)的破壞 在本指引中強(qiáng)調(diào)指出，是由于由處理過(guò)程或熱沖擊造成的裂紋往往通過(guò)一 般的視覺檢測(cè)是發(fā)現(xiàn)不了的。這種破壞非常細(xì)微（微米級(jí)裂紋）且通常發(fā) 生在端頭電極處，即使通過(guò)高倍顯微鏡也難以看到它們。因此，問(wèn)題就相 當(dāng)棘手。這些微裂紋不能在初始階段的電性能檢測(cè)中被排除，且一旦工作 起來(lái)它會(huì)隨著時(shí)間的推移而增大，造成失效隱患。對(duì)這些細(xì)節(jié)的重視將有 助于更好的使用貼片元件，確保高可靠性。

焊接前的預(yù)熱

適當(dāng)?shù)念A(yù)熱能有效的防止因熱沖擊對(duì)SMD芯片造成的破裂安裝過(guò)程應(yīng)采用1.0-2.0°C的升溫速率進(jìn)行預(yù)熱至離最高溫度75-125°C左右。大芯片的內(nèi)部熱均勻問(wèn)題更應(yīng)關(guān)注，在加熱或冷卻過(guò)程中由于局部熱差梯度過(guò)大極可能造成芯片破裂。

焊接溫度

SMT焊料的熔點(diǎn)一般在179°-188°C松香助焊劑則在220°C。因此210-225°C是大部分環(huán)境下較為合適回流焊溫度。在設(shè)計(jì)具體的焊接溫度曲線時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的電路吸熱及元件的最高耐受溫度而定。

波峰焊：

SMD芯片可采用波峰焊接，但應(yīng)特別注意預(yù)熱過(guò)程，這也是波峰焊接較難的原因之一。

手工焊接：

貼片芯片不宜用手工焊接。但如果一定要用手工焊接，必須委任可靠的操作員。先把芯片和基板預(yù)熱至150℃，用恒溫烙鐵或不大于30W焊頭不超過(guò)3mm的電烙鐵，溫度不超280℃，焊接時(shí)間不超過(guò)5秒進(jìn)行。要非常小心不能讓烙鐵接觸貼片的瓷體，因?yàn)闀?huì)使瓷體局部高溫而破裂。（圖4）多次焊接，包括返工，是會(huì)影響貼片的可焊性和耐焊接熱性能。并且效果是越來(lái)越差的。因此不宜讓芯片多次接觸高溫。

冷卻過(guò)程：

焊接后的組件應(yīng)緩慢冷卻，室溫下最好能保持降溫梯度不大于2°C秒。超過(guò)此速率或立即電路浸入清洗溶劑中會(huì)大大增加芯片因熱沖擊造成破裂的幾率。

墓碑現(xiàn)象芯片移位

芯片的墓碑或拱橋現(xiàn)象如右圖所示。墓碑現(xiàn)象或其它我們所不希望的芯片移位主要是右在焊接過(guò)程中焊料潤(rùn)濕芯片端頭及焊盤時(shí)兩端產(chǎn)生的表面張力不平衡造成的。因此，解決此問(wèn)題要保證兩端以下的相關(guān)參數(shù)盡量相等：焊盤尺寸、焊膏量、芯片端頭尺寸、元件端頭所處位置及兩端加熱的狀態(tài)。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)、材料選型匹配急相關(guān)的工藝控制，墓碑現(xiàn)象是可以避免的。

1.一般處理

陶瓷是高密度，易碎的物質(zhì)。處理不當(dāng)會(huì)引起微裂紋甚至破裂。

a芯片被拋擲很容易破裂。除了表面損傷之外，還會(huì)使芯片性能變化、機(jī)械強(qiáng)度下降。因此操作過(guò)程中從高處掉到硬質(zhì)地板上的芯片建議不要使用。

b將散裝芯片在一起翻滾會(huì)把芯片上的金屬研磨到其它芯片表面。留在芯片上的金屬痕跡會(huì)對(duì)焊接及電性能造成隱患。

c貼片芯片不應(yīng)用手直接處理。汗和皮膚的油漬會(huì)造成可焊性不良。

d貼片芯片不應(yīng)用金屬工具處理。金屬鑷子會(huì)削磨芯片或在芯片表面研磨下金屬痕跡。建議采用塑料包封的鑷子。使用時(shí)要將施加壓力控制到最低程度。

e焊錫膏的控制。如果線路板中的焊接錫過(guò)量，機(jī)械應(yīng)力會(huì)對(duì)芯片造成破壞，導(dǎo)致芯片性能變化、機(jī)械強(qiáng)度下降。所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)焊盤形狀、尺寸詳細(xì)考慮。

2.機(jī)械沖擊處理

a芯片安裝后破裂是很常見的問(wèn)題。原因來(lái)自用戶使線路板彎曲而引起的（如下圖）。

切割線路板是導(dǎo)致芯片斷裂或微裂最常見的一種，要避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，就必須合理安裝分割點(diǎn)的芯片位置（見下圖A）；過(guò)強(qiáng)或過(guò)急彎曲可能會(huì)造成很細(xì)的裂紋（見下圖B）。在其后處理和溫度突變會(huì)使裂縫擴(kuò)大。

b.這種裂縫一般用常規(guī)眼檢是看不到。更可怕的是常規(guī)測(cè)試一般都發(fā)現(xiàn)不到。要待工作起來(lái)它會(huì)隨著時(shí)間的推移而增大裂縫擴(kuò)大或有水分滲入才能見到災(zāi)難性的失效！

c.在線路板上產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的程度所關(guān)系的因素包括線路板的材料和厚度、焊料的量和焊盤式樣。特別注意焊料過(guò)多會(huì)嚴(yán)重影響貼片芯片抵抗機(jī)械應(yīng)力的能力。

d.以下為彎曲線路板產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的幾種階段：

·絕大多數(shù)的機(jī)械應(yīng)力裂縫自用戶將焊接后的線路板拗?jǐn)喾珠_的過(guò)程。要將焊接好的線路板分割，宜采用滾刀切割方式將線路板鋸開。

·安裝堅(jiān)硬的元器件時(shí)。例如接插件、繼電器、顯示器、散熱器等。

·安裝帶引線的元器件。特別鎖進(jìn)堅(jiān)硬接頭的大型電解時(shí)更要加倍注意。

·存儲(chǔ)線路板方法令之可彎曲。

·自動(dòng)測(cè)試設(shè)備。特別是針床和支撐柱式。

·線路板安裝到其外殼。

e.防備芯片受到機(jī)械應(yīng)力的傷害，要注意以下各點(diǎn)：

·工藝過(guò)程必須盡量避免讓線路板遇到過(guò)強(qiáng)或過(guò)急的彎曲。

·貼片芯片應(yīng)該避免設(shè)計(jì)在線路板彎曲時(shí)受機(jī)械應(yīng)力高的位置（見圖）

f.厚貼片比薄貼片對(duì)機(jī)械應(yīng)力的反應(yīng)更大。大貼片比小貼片容易破裂。這里只是簡(jiǎn)單介紹機(jī)械裂縫問(wèn)題，主要的還需要用戶在自己實(shí)際的工藝程序中，注意排除因彎曲線路板而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力造成損害芯片導(dǎo)致失效。希望用戶能正視這問(wèn)題的根源，小裂縫在整機(jī)使用中才逐漸惡化，可能破壞用戶產(chǎn)品質(zhì)量的聲譽(yù)。

儲(chǔ)存：

為避免元件吸潮，在此建議芯片一開封便盡快用完。當(dāng)元件處于包封狀態(tài)建議在溫度5°C-30°C(41°F-86°F)、濕度RH60%Max以下環(huán)境保存