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摘要:
PCB越来越显示它的重要性,组装的可靠性成为电子产品竞争力的重要体现。通过对影响板
级组装可靠性主要因素的分析,从元器件的合理选用、基板的选择、焊膏印刷以及回流焊的
质量控制5个方面就提高PCB板级组装可靠性的方法和路径。
关键词:印制电路板
1引言
随着信息化技术的迅猛发展分,尤其在现代武器系统中的含量和地位已经成为决定武器装备
总体实力的关键因素,而电子产品的质量直接决定着武器装备在战场上的效能发挥,因此,目
前提高电子产品的组装质量,尤其是提高PCB板级组装的可靠性就显得尤为迫切。本文从元
器件的合理选用设计、基板的选择设计、元件的布局和方向设计、SMT焊膏印刷以及回流
焊的质量控制这5个方面就如何提高PCB板级组装的可靠性进行了说明。
元器件的合理选用设计
元器件的合理选用设计是PCB板级组装中关键的一环。根据工艺、设备和总体设计要求,
对已确定元器件的电气性能和功能来选择SMC/SMD的封装形式和结构,对这线路设计密
度、可生产性、可测试性和可靠性起决定性的作用[1]。现在SMT元器件的规格繁多而结构
各异,实现同样功能的集成电路可能存在多种封装形式;在电路PCB设计时,应根据市场供应
商提供的元器件规格和现有生产设备的能力和精度,进行合理的选择。
针对片状电阻器、片状电容器和片状电感器,常见问题是设计的焊盘与元件的外型尺寸不相
匹配。焊盘尺寸远大于元件的外型尺寸,焊接时靠焊锡的堆积来连接,容易造成元件在振动时
拉裂,而焊盘尺寸小于元件的外型尺寸则无法焊接。
即DIP封装集成电路的缩小型,引脚主要有欧翼形、J形和I形。常见问题有印制板设计时无
1脚的丝印标记,造成焊接时无法确认其方向;由于器件引脚的氧化,在回流焊接后容易引起虚
焊。
元件占用面积小,引脚强度高不易变形,但焊点的检修不方便。常见问题是组装前未写程序,
该器件组装完成后需取下重新写程序,但取下后该器件只能手工焊接,在焊接的可靠性方面
没有一次性过再流焊好。
、扁形封装芯片载体
主要用于ASIC集成电路。、,包装形式为
托盘。常见问题是该器件在筛选和转运过程中极易造成器件引脚变形损伤,器件引脚的不共
面,对焊接后焊点的形态和焊接强度不一致,在高低温和振动冲击时会对焊接后的可靠性造
成不良影响。
主要有PBGA和CBGA两大类,是QPF封装的替代方式,使单位面积芯片的I/O端子更多[2]。
常见问题是该器件从筛选、拆开、包装、复验到转运、焊接,由于放置在空气的时间过长,加
之气候潮湿、湿度大焊球氧化和器件吸潮严重,这将对焊接后的可靠性造成很大影响,容易导
致虚焊。
常见问题是器件的引脚尺寸大于印制板的通孔尺寸,造成无法装配。通孔插装器件(金属封装)
安装时,在技术要求方面应明确贴板装配或离板装配及外壳是否接地。对要求贴板装配时,不
能对地的印制板焊盘应与地留出足够的间距,以免焊接时焊锡流动造成短路。针对高密度细
间距的插座(间距小于50mil),由于间距小,焊接时容易造成焊锡流过通孔后在器件的安装面
短路,应在印制板加工时应在器件的安装面焊盘涂阻焊液。
3基板的选择设计
基板的性能是PCB组件的重要组成部分,会较大程度地影响电子组件的电性能、机械性能和
可靠性,所以必须仔细选择。
一般要求其热膨胀系数(CTE)尽量小且一致性好,基材必须具备260℃/50s的耐热特性。对一
般要求较低的单、双面板,可采用FR-4覆铜环氧玻璃布层板,适用于插、贴混装的产品。当
安装精细脚距的IC功率、密度较大时,可采用覆铜箔聚酰亚***玻璃布层板,常见于多层板、
双面回流焊工艺或要求高可靠的电子产品[3]。
SMT印制板对翘曲的要求比传统印制板的更严格,,。工艺
边方面,根据SMB制造、安装工最大值,一般距PCB的长边在5mm以内[4]。为了保证PCB
在SMT自动生产设备中畅通传送,PCB的4个边角采用应圆弧状(<)。PCB
板从复验到组装,由于其原厂真空包装被拆,在空气中暴露时间过长,PCB板的焊盘在空气中
氧化,导致PCB板的可焊性降低,容易造成虚焊,组装前应保持真空包装。
4元件的布局和方向设计
整个电路板的元器件分布应均匀,功率器件在板上力求分散分布,以防止电路板局部过热所
导致的印制板变形和对可靠性的不良影响。质量大的器件不要集中放置,避免热容量太大形
成局部温度高(质量大的器件也可考虑后装)。元件排列的方向最好一致,以利于元件的焊接和
检查;同时,对不同的焊接方式应采取不同的设计。
为了消除“阴影效应”而采取特殊设计,如元器件排列的方向最好一致,片状元件的两个金属化
端的连线应垂直于波峰焊的方向,高的、大的片状元件和小的元件要交替放置,SOP和SOT
的长轴应排列得和锡波流动的方向平行,SMC/SMD焊盘长度的延长,同时延长元件焊盘(一
)以增加焊锡接触面积,减少虚焊和漏焊现象[5]。为了消除熔融焊锡的表面张力
而采取特殊设计,如元器件排列的方向最好一致;对焊点较密集的元器件,在波峰焊时减少和
消除桥接现象应运用窃锡焊盘。对单列或双列的多脚元器件(例如SOP、接插件等),可将元