激光焊接工艺对PCBA的设计有哪些要求？

设计决定质量。将激光锡焊工艺方法与PCBA的可制造性结合的“一体化”思想，为高质量的制造提供前提条件和固有的工艺能力。

 

PCBA的可制造性设计决定PCBA的焊接直通率水平，它对焊接良率的影响是先天性的，较难通过现场工艺的优化进行补偿。

可制造性设计决定生产效率与生产成本。如果PCBA的工艺设计不合理，可能就需要额外的试制时间和工装，如果还不能解决，就必须通过返修来完成。这些都降低了生产效率，提高了成本。

 

 

一、PCBA的可制造性设计                   

印制电路板组件（PCBA）是指安装有电子元器件、具有一定电路功能的印制电路装配件，如图所示，在电子制造工厂也称为单板。

 

PCBA的可制造性设计，主要解决可组装性的问题，目的是实现最短的工艺路径、最高的焊接直通率、最低的生产成本。设计内容主要有：工艺路径设计、装配面元器件布局设计、焊盘及阻焊设计（与直通率相关）、组装热设计、组装可靠性设计等。

 

 

1、PCBA可制作性

 

PCB的可制造性设计侧重于“可制作性”，设计内容包括板材选型、压合结构、孔环设计、阻焊设计、表面处理和拼板设计等内容。这些设计都与PCB的加工能力有关，受加工方法与能力限制，设计的最小线宽与线距、最小孔径、最小焊盘环宽、最小阻焊间隙等必须符合PCB的加工能力，设计的叠层与压合结构必须符合PCB的加工工艺。因此，PCB的可制造性设计重点在于满足PCB厂的工艺能力，了解PCB的制作方法、工艺流程和工艺能力是实施工艺设计的基础。

 

 

2、PCBA的可组装性

 

而PCBA的可组装性设计侧重于“可组装性”，即建立稳定而坚固的工艺性，实现高质量、高效率和低成本的焊接。设计的内容包括封装选型、焊盘设计、组装方式（或称为工艺路径设计）、元器件布局、钢网设计等内容。所有这些设计要求，都是围绕更高的焊接良率、更高的制造效率、更低的制造成本来展开。

 

二、激光锡焊工艺

激光锡焊技术是以精确聚焦的激光束光斑照射焊盘区域，焊区在吸收了激光能量后迅速升温使焊料熔化，然后停止激光照射使焊区冷却、焊料凝固，形成焊点，由于只对焊区进行局部加热，整个组件的其它部位几乎不受热的影响，焊接时激光的照射时间通常只有数百毫秒。非接触式焊接，对焊盘无机械应力影响，空间利用率更高。

激光焊接其适用场合为选择性的回流焊工艺或者采用锡丝的接插件。如果是SMD元器件则需要首先点涂锡膏，然后再进行焊接。焊接过程则分为两步：首先锡膏需要被加热，且焊点也被预热。之后焊接所用的锡膏被完全熔融，焊锡完全润湿焊盘，最终形成焊接。使用激光发生器和光学聚焦组件焊接，能量密度大，热传递效率高，非接触式焊接，焊料可为锡膏或锡线，特别适合焊接狭小空间内焊点或小焊点功率小，节约能源。

 

 

三、激光焊接对PCBA的设计要求

1、自动化生产PCBA传送与定位设计

自动化生产组装，PCB要有符合光学定位的符号，比如Mark点。或者焊盘对比度明显，视觉拍照定位。

 

2、焊接方法决定元器件的布局

每种焊接方法对元器件的布局都有自己的要求，元器件的布局必须符合焊接工艺的要求。科学、合理的布局，可以减少不良焊点，可以减少工装的使用。

比如，激光焊接片式元件，要求焊盘长度比贴片元件大，使其贴好后能露出焊盘。避免贴片元件焊接时发生位移。

 

3、提升焊接直通率的设计

焊盘、阻焊、钢网的匹配设计焊盘与引脚结构决定了焊点的形貌，也决定了吸附熔融焊料能力。安装孔的合理设计，实现75%的透锡率。