PCB设计
良好的焊接,是保证电路稳定持久工作的前提。
常见的PCB焊接缺陷有多少?
下面给出了常见的焊接缺陷,看看你遇到过多少种?
▲图1 焊接中的常见问题
▲图2 锡珠
▲图3 扰动的焊接:在焊接点冷却过程中焊锡移动,造成焊接表面起雾、结晶、粗糙
▲图4 立碑
▲图5 冷结:焊锡没有充分融化便开始冷却,焊接表面不均匀
▲图6 桥连
▲图7 过热:由于焊锡过热,焊锡顺着焊缝溜走,所剩下的焊锡不足以焊牢引脚了
▲图8 共面
▲图9 助焊剂不足:造成焊锡与焊盘之间没有充分浸润
▲图10 针孔、吹孔、裂纹
▲图11 焊锡过多、过少:焊锡过少降低了焊接强度;过多时则容易使得焊锡底部没有良好浸润
▲图12 偏移
▲图13 管脚没有修剪:容易造成焊接线相互之间短路
▲图14 焊锡太多、太少
▲图15 焊盘脱落:很容易造成短路
▲图16 利用管脚修复脱落的焊盘
▲图17 元件放错
▲图18 四处散落的焊锡:容易引起电路短路,需要经过清洗去除这些散落的焊锡
其实,只要耐心,上面大部分的焊接缺陷都可以被修复,如果焊锡始终不听话,你可以:(1)停止加热,让焊盘与你的心情同时冷静下来;(2)清理你的烙铁头并上锡;(3)将焊盘附近的助焊剂清理;(4)重新拿烙铁加热焊盘和引脚;(5)经过几次尝试,便可以解决前面焊接问题。
设计PCB时需要注意哪些点?
下面从焊接角度,谈谈设计PCB时需要注意哪些点。 一、影响PCB焊接质量的因素 从PCB设计,到所有元件焊接完成,成为一个高质量的电路板,需要PCB工程师、焊接工艺、焊接工人等诸多环节的把控。主要有以下影响因素:PCB图、电路板的质量、器件的质量、器件管脚的氧化程度、锡膏的质量、锡膏的印刷质量、贴片机的程序编制的精确程度、贴片机的贴装质量、回流焊炉的温度曲线等等。 焊接厂本身无法逾越的环节就是PCB画图的。电路设计的人很少焊接电路板,无法获得丰富的焊接经验,而焊接厂的工人不懂画板,只管完成生产任务,没有心思、更没有能力分析造成不良焊接的原因。这两方面的人才各司其职,难以有机结合。 二、画PCB时的建议 下面是一些建议,避免出现影响焊接质量的各种不良画法。 1、关于定位孔 PCB板的四角要留四个孔(最小孔径 2.5mm),用于印刷锡膏时定位电路板。要求X轴或Y轴方向圆心在同一轴线上,如下图:
2、关于MARK点 PCB板上要标注Mark点,用于贴片机定位。具体位置:在板的斜对角,可以是圆形,或方形的焊盘,不要跟其它器件的焊盘混在一起。如果双面有器件,双面都要标注。也可以考虑在拼板上加MARK点。 3、设计PCB时,请注意以下几点: a、Mark点的形状如下图案参考,上下对称或者左右对称。 b、A的尺寸为2.0mm。 c、从Mark点的外缘离2.0mm的范围内,不应有可能引起错误的识别的形状和颜色变化。(焊盘、焊膏) d、Mark点的颜色要和周围PCB的颜色有明暗差异。 e、为了确保识别精度,Mark点的表面上电镀铜或锡来防止反射。对形状只有线条的标记,光点不能识别。 如下图所示:
4、关于留5mm边 画PCB时,在长边方向要留不少于3mm的边,用于贴片机运送电路板,此范围内贴片机无法贴装器件。此范围内不要放置贴片器件。如图:
双面摆件的电路板,考虑二次回流焊时,器件蹭掉、焊盘蹭掉等问题。
建议芯片少的一面,长边离边5mm范围内,不要放置贴片器件,如果确实由于电路板面积受限,可以在长边加工艺边。 5、不要直接在焊盘上过孔 焊盘上打过孔,回流焊会有锡膏流入过孔,造成器件焊盘缺锡,引起虚焊,如下图所示。
6、关于二极管、钽电容的极性标注 二极管、钽电容的极性标注符合行规,以免工人凭经验焊错方向。如图:
7、关于丝印和标识 请将器件型号隐藏。尤其是器件密度高的电路板。否则,眼花缭乱影响找到焊接位置。如下图:
也不要只标型号,不标标号。如下图所示,造成贴片机编程时无法进行。
丝印字符的字号不宜太小,字符放置位置应错开过孔,以免误读。
8、关于IC焊盘应延长 SOP、PLCC、QFP等封装的IC,PCB上焊盘长度=IC脚部长度×1.5为适宜,便于手工用烙铁焊接时,芯片管脚与PCB焊盘、锡三者熔为一体。如图:
9、关于IC焊盘的宽度 SOP、PLCC、QFP等封装的IC,画PCB时应注意焊盘的宽度,PCB上焊盘a的宽度=IC脚部宽度(datasheet中的Nom.值),不建议加宽,保证两焊盘间距b有足够的宽度,避免造成连焊。如图:
10、放置器件不要旋转任意角度 由于贴片机无法旋转任意角度,只能旋转90℃、180℃、270℃、360℃。如下图B旋转了1℃,贴装后器件管脚与电路板上的焊盘,就会错开1℃的角度,从而影响焊接质量。
11、相邻管脚短接时应注意的问题 下图a的短接方法,不利于工人识别,且焊接后不美观。如果画图时按图b、图c的方法短接并加上阻焊,焊接出来的效果就不一样。只要保证每个管脚都不相连,该芯片就无短路现象,而且外观也美观。
12、关于芯片底下中间焊盘的问题 带肚子的芯片,建议将中间焊盘缩小,使它与周围焊盘距离增大,减少短路的机会。如下图:
13、厚度较高的两个器件不要紧密排在一起 如下图所示,这样布板会造成贴片机贴装第二个器件时碰到前面已贴的器件,机器会检测到危险,造成机器自动断电。 14、关于BGA 由于BGA封装比较特殊,其焊盘都在芯片底下,外面看不到焊接效果。为了返修方便,建议在PCB板上打两个Hole Size:30mil 的定位孔,以便返修时定位钢网。温馨提示:定位孔的大小不宜过大或过小,要使针插入后不掉、不晃动、插入时稍微有点紧为宜,否则定位不准。如下图:
15、关于PCB板颜色 建议不做成红色。红色电路板在贴片机摄像机的红色光源下呈白色,无法进行编程,不便于贴片机进行焊接。 16、关于大器件下面的小器件 有的人喜欢将小的器件排在同一层的大器件底下,比如:数码管底下有电阻,如下图:
如此排版会给返修造成困难,返修时必须先拆数码管,还有可能造成数码管损坏。建议将数码管底下的电阻排到Bottom面,如下图:
17、关于覆铜与焊盘相连影响熔锡 由于覆铜会吸收大量热量,造成焊锡难以充分熔化,从而形成虚焊。如图所示:
图a中器件焊盘直接与覆铜相连;图b中50Pins连接器虽然没直接与覆铜相连,但由于四层板的中间两层为大面积覆铜,所以图a、图b都会因为覆铜吸收大量热量而造成锡膏不能充分熔化。 图b中50Pins连接器的本体是不耐高温的塑料,若温度设定高了,连接器的本体会熔化或变形,若温度设定低了,覆铜吸收大量热量而造成锡膏不能充分熔化。因此,建议焊盘与大面积覆铜隔离。如图所示:
18、关于拼板的建议及加工艺边
三、总结 现如今,能用软件进行画图,设计并布线PCB的工程师越来越多,设计完成,并能很好地提高焊接效率,作者认为需要重点注意以上要素。培养良好的画图习惯,能够很好地和加工厂沟通,是每一个工程师都要考虑的。
编辑:黄飞
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