隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PCBA 也向著高密度高可靠性方面發(fā)展。雖然現(xiàn)階段 PCB 和 PCBA 制造工藝水平有很大的提升，常規(guī) PCB 阻焊工藝不會(huì)對(duì)產(chǎn)品可制造性造成致命的影響。但是對(duì)于器件引腳間距非常小的器件，由于 PCB 助焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)和 PCB 阻焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)不合理，將會(huì)提升 SMT 焊接工藝難度，增加 PCBA 表面貼裝加工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。鑒于這種 PCB 助焊和阻焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)的不合理帶來(lái)的可制造性和可靠性隱患問(wèn)題，結(jié)合 PCB 和 PCBA 實(shí)際工藝水平，可通過(guò)器件封裝優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)避可制造性問(wèn)題。優(yōu)化設(shè)計(jì)主要從二方面著手，其一，PCB LAYOUT 優(yōu)化設(shè)計(jì)；其二，PCB 工程優(yōu)化設(shè)計(jì)。

PCB 阻焊設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

PCB 阻焊設(shè)計(jì)對(duì) PCBA 可制造性研究

PCB LAYOUT 設(shè)計(jì)

依據(jù)IPC 7351標(biāo)準(zhǔn)封裝庫(kù)并參考器件規(guī)格書(shū)推薦的焊盤(pán)尺寸進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)。為了快速設(shè)計(jì)，Layout 工程師優(yōu)先按照推薦的焊盤(pán)尺寸上進(jìn)行加大修正設(shè)計(jì)，PCB 助焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)長(zhǎng)寬均加大 0．1mm，阻焊焊盤(pán)也在助焊焊盤(pán)基礎(chǔ)上長(zhǎng)寬各加大 0．1mm。如圖一所示：

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響（圖一）

PCB 工程設(shè)計(jì)

常規(guī) PCB 阻焊工藝要求覆蓋助焊焊盤(pán)邊沿 0．05mm，兩個(gè)助焊盤(pán)阻焊中間阻焊橋大于 0．1mm，如圖二（2）所示。在 PCB 工程設(shè)計(jì)階段，當(dāng)阻焊焊盤(pán)尺寸無(wú)法優(yōu)化時(shí)且兩個(gè)焊盤(pán)中間阻焊橋小于 0．1mm，PCB 工程采用群焊盤(pán)式窗口設(shè)計(jì)處理。如圖二（3）所示：

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響（圖二）

PCB 阻焊設(shè)計(jì)要求

PCB 阻焊設(shè)計(jì)對(duì) PCBA 可制造性研究

PCB LAYOUT 設(shè)計(jì)要求

當(dāng)兩個(gè)助焊焊盤(pán)邊沿間距大于 0．2mm 以上的焊盤(pán)，按照常規(guī)焊盤(pán)對(duì)封裝進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)兩個(gè)助焊焊盤(pán)邊沿間距小于 0．2mm 時(shí)，則需要進(jìn)行 DFM 優(yōu)化設(shè)計(jì)，DFM 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有助焊和阻焊焊盤(pán)尺寸優(yōu)化。確保 PCB 制造時(shí)，阻焊工序的阻焊劑能夠形成最小阻焊橋隔離焊盤(pán)。如圖三所示：

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響（圖三）

PCB 工程設(shè)計(jì)要求

當(dāng)兩助焊焊盤(pán)邊沿間距大于 0．2mm 以上的焊盤(pán)，按照常規(guī)要求進(jìn)行工程設(shè)計(jì)；當(dāng)兩焊盤(pán)邊沿間距小于 0．2mm，需要進(jìn)行 DFM 設(shè)計(jì)，工程設(shè)計(jì) DFM 方法有阻焊層設(shè)計(jì)優(yōu)化和助焊層削銅處理；削銅尺寸務(wù)必參考器件規(guī)格書(shū)，削銅后的助焊層焊盤(pán)應(yīng)在推薦焊盤(pán)設(shè)計(jì)的尺寸范圍內(nèi)，且 PCB 阻焊設(shè)計(jì)應(yīng)為單焊盤(pán)式窗口設(shè)計(jì)，即在焊盤(pán)之間可覆蓋阻焊橋。確保在 PCBA 制造過(guò)程中，兩個(gè)焊盤(pán)中間有阻焊橋做隔離，規(guī)避焊接外觀質(zhì)量問(wèn)題及電氣性能可靠性問(wèn)題發(fā)生。

PCBA 工藝能力要求

PCB 阻焊設(shè)計(jì)對(duì) PCBA 可制造性研究

阻焊膜在焊接組裝過(guò)程中可以有效防止焊料橋連短接，對(duì)于高密度細(xì)間距引腳的 PCB，如果引腳之間無(wú)阻焊橋做隔離，PCBA 加工廠無(wú)法保證產(chǎn)品的局部焊接質(zhì)量。針對(duì)高密度細(xì)間距引腳無(wú)阻焊做隔離的 PCB，現(xiàn) PCBA 制造工廠處理方式是判定 PCB 來(lái)料不良，并不予上線生產(chǎn)。如客戶(hù)堅(jiān)持要求上線，PCBA 制造工廠為了規(guī)避質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，不會(huì)保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，預(yù)知 PCBA 工廠制造過(guò)程中出現(xiàn)的焊接質(zhì)量問(wèn)題將協(xié)商處理。

案例分析

PCB 阻焊設(shè)計(jì)對(duì) PCBA 可制造性研究

器件規(guī)格書(shū)尺寸

如下圖四，器件引腳中心間距：0．65mm，引腳寬度：0．2～0．4mm，引腳長(zhǎng)度：0．3～0．5mm。

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響（圖四）

PCB LAYOUT 實(shí)際設(shè)計(jì)

如下圖五，助焊焊盤(pán)尺寸 0．8＊0．5mm，阻焊焊盤(pán)尺寸 0．9＊0．6mm，器件焊盤(pán)中心間距 0．65mm，助焊邊沿間距 0．15mm，阻焊邊沿間距 0．05mm，單邊阻焊寬度增加 0．05mm。

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響（圖五）

PCB 工程設(shè)計(jì)要求

按照常規(guī)阻焊工程設(shè)計(jì)，單邊阻焊焊盤(pán)尺寸要求大于助焊焊盤(pán)尺寸 0．05mm，否則會(huì)有阻焊劑覆蓋助焊層的風(fēng)險(xiǎn)。如上圖五，單邊阻焊寬度為 0．05mm，滿(mǎn)足阻焊生產(chǎn)加工要求。但兩個(gè)阻焊盤(pán)邊沿間距只有 0．05mm，不滿(mǎn)足最小阻焊橋工藝要求。工程設(shè)計(jì)直接把芯片整排引腳設(shè)計(jì)為群焊盤(pán)式窗口設(shè)計(jì)。如圖六所示：

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響（圖六）

實(shí)際焊接效果

按照工程設(shè)計(jì)要求后制板，并完成 SMT 貼片。通過(guò)功能測(cè)試驗(yàn)證，該芯片焊接不良率在 50％以上；再次通過(guò)溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，還可以篩選出 5％以上不良率。首選對(duì)器件進(jìn)行外觀分析（20 倍放大鏡），發(fā)現(xiàn)芯片相鄰引腳之間有錫渣及焊接后的殘留物；其次對(duì)失效的產(chǎn)品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)失效芯片引腳短路燒毀。如圖七所示：

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響（圖七）

優(yōu)化方案

PCB 阻焊設(shè)計(jì)對(duì) PCBA 可制造性研究

PCB LAYOUT 設(shè)計(jì)優(yōu)化

參考 IPC 7351 標(biāo)準(zhǔn)封裝庫(kù)，助焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)為 1．2mm＊0．3mm，阻焊焊盤(pán)設(shè)計(jì) 1．3＊0．4mm，相鄰焊盤(pán)中心間距 0．65mm 保持不變。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，單邊阻焊 0．05mm 的尺寸滿(mǎn)足 PCB 加工工藝要求，相鄰阻焊邊沿間距 0．25mm 尺寸滿(mǎn)足阻焊橋工藝，加大阻焊橋的冗余設(shè)計(jì)可以大大降低焊接質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，從而提高產(chǎn)品的可靠性。

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響（圖八）

PCB 工程設(shè)計(jì)優(yōu)化

按照?qǐng)D八對(duì)助焊焊盤(pán)寬度進(jìn)行削銅處理，調(diào)整阻焊寬度焊盤(pán)大小。保證器件兩助焊焊盤(pán)邊沿間大于 0．2mm，兩阻焊焊盤(pán)邊沿間大于 0．1mm，助焊和阻焊焊盤(pán)長(zhǎng)度保持不變。滿(mǎn)足 PCB 阻焊單焊盤(pán)式窗口設(shè)計(jì)的可制造性要求。

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響

方案論證

PCB 阻焊設(shè)計(jì)對(duì) PCBA 可制造性研究

設(shè)計(jì)驗(yàn)證

針對(duì)上述所提的問(wèn)題焊盤(pán)，通過(guò)以上方案優(yōu)化焊盤(pán)和阻焊設(shè)計(jì)，相鄰焊盤(pán)邊沿間距大于 0．2mm，阻焊焊盤(pán)邊沿間距大于 0．1mm，該尺寸可滿(mǎn)足阻焊橋制程需求。

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響

測(cè)試良率對(duì)比

從 PCB LAYOUT 設(shè)計(jì)和 PCB 工程設(shè)計(jì)優(yōu)化阻焊設(shè)計(jì)后，組織重新補(bǔ)投相同數(shù)量的 PCB，并按照相同制程完成貼裝生產(chǎn)。產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)對(duì)比如表一所示：

PCB助焊設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)PCBA制造工藝造成什么影響

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可得，優(yōu)化方案驗(yàn)證有效，滿(mǎn)足產(chǎn)品可制造性設(shè)計(jì)。

優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)

PCB 阻焊設(shè)計(jì)對(duì) PCBA 可制造性研究

綜上所述，器件引腳邊沿間距小于 0．2mm 的芯片不能按照常規(guī)封裝設(shè)計(jì)，PCB LAYOUT 設(shè)計(jì)助焊焊盤(pán)寬度不予補(bǔ)償，通過(guò)加長(zhǎng)助焊焊盤(pán)長(zhǎng)度規(guī)避焊接接觸面積可靠性問(wèn)題。對(duì)于助焊焊盤(pán)過(guò)大導(dǎo)致兩阻焊邊沿間距過(guò)小，優(yōu)先考慮削銅處理；對(duì)于阻焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)過(guò)大的，優(yōu)化阻焊設(shè)計(jì)，有效增加兩阻焊焊盤(pán)邊沿寬度，從而保證 PCBA 焊接質(zhì)量保障?？梢?jiàn)，助焊和阻焊焊盤(pán)設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)對(duì)提高 PCBA 可制造性及焊接直通率有決定性作用

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