在组装部件之前,典型的印制电路板(PCB)有4个组成要素:基板、金属、阻焊膜和丝网。每个组成要素都有许多不同的变化,每个要素都有不同程度的“要求”。行业对这4种要素有各种各样的要求,但后2种,尤其是阻焊膜,有时在本质上被视为主要是为了美观。尤其是,当削减成本时,阻焊膜似乎被认为是削减成本的第一对象,但我不太赞同这种观点。
我在一家组装厂工作,经常看到这种削减成本的结果。过去,元器件很大,PCB制程简单,阻焊膜还不太重要,但是现在,由于0.4 mm及以下间距的元器件很常见,阻焊膜就变得非常重要了。鉴于此,本文将消除关于阻焊膜的5 个常见误区。
误区1
阻焊膜只是涂层,厚度等细节并不重要。
在1981年代可能阻焊膜只是涂层,但现在不是了。当处理非常小的元器件时,如0201或01005无源元
器件时,厚的阻焊膜可能会将元器件保持在足够高的位置,这样元器件的金属端子就不会与焊膏形成良好的接触。如果一侧的端子接触良好,另一侧的端子接触不良,一侧接触点上熔融焊料的表面张力可能会将元器件垂直向上拉起,导致“墓碑”缺陷。
图1:阻焊膜厚度
在图1的示例A中,阻焊膜足够薄,因此元器件位于焊膏上,回流焊后可形成适当的焊点。在示例B中,
该元器件位于阻焊膜上,元器件一侧或两侧的金属端子不能完全接触焊膏,就会导致开路或墓碑缺陷,特别是当阻焊膜厚度凸起或有变化时。
阻焊膜开口与焊盘对准良好会有帮助。PCB公差严格且阻焊膜薄而平整也会有所帮助。在某些情况下,对于最小的元器件,您可能希望阻焊膜离开焊盘。可考虑使用非阻焊膜限定(NSMD)焊盘。电容和电阻有两条引线;两条引线都需要焊接良好,元器件才能正常工作。
误区2
只要导通孔不直接在元器件的焊盘上,导通孔和焊盘之间的一点距离就足以防止焊料芯吸入导通孔内,因此无需担心焊盘和导通孔之间是否有阻焊膜。
当然,今天常见的无铅焊料不会像含铅焊料那么容易芯吸,但并不足以防止问题的发生。焊料会从焊盘上扩散出来,可能会芯吸入导通孔内。如果发生了芯吸,焊点就可能没有足够的焊料,焊料可能会流入PCB的另一侧。至少需要在焊盘和导通孔之间有一条很细的阻焊膜线。导通孔可能距BGA非常近,就在BGA焊球焊盘之间,这对于BGA来说尤其重要。
误区3
阻焊膜不会影响焊点
是真的吗?——不,阻焊膜确实会影响到焊点。元件制造商主要根据形成可靠的电气和机械连接所需的焊膏量来计算焊盘图形。焊膏钢网开孔的尺寸应与焊盘尺寸相匹配,才能在焊盘上沉积所要求的焊膏量。
回流焊期间,焊料会扩散并填充金属区域。当焊盘有走线与其相连时,阻焊膜会阻止焊料扩散到走线上,否则将导致焊点不充分。
图2. 有阻焊膜与无阻焊膜的PCB
在图2中,最左侧的电路板与右侧两块电路板的所有制程几乎都相同,只是多了一层阻焊膜,它也是机器组装的。使用较小的表面贴装元器件时,要求采用阻焊膜。
误区4
球栅阵列(BGA)器件始终需要NSMD焊盘。
同样要注意:过去是这样,但现在并非总是如此。对于球距为0.5 mm及以上的BGA,传统观点认为需要采用NSMD焊盘。这意味着阻焊膜开口大于铜焊盘。焊膏和BGA焊料球除了位于焊盘表面外,还可以略微下垂,覆盖圆形铜焊盘的侧面。这种方法适用于大BGA,但不一定适用于超小BGA。
对于0.4毫米及更小间距的BGA,NSMD垫将会使BGA焊料球扩散过宽,可能导致桥接。它确实取决于球和焊盘的大小,而元器件制造商应该有最终的决定权,但阻焊膜限定焊盘往往是针对那些新超小间距BGA所采用的方法。如果没有数据表阐明其他情况,对于间距为0.4 mm及以下的BGA,采用阻焊膜限定焊盘。
误区5
阻焊膜仅限于实际应用
有人可能认为这个观点是来自于我迄今为止所写的文章,但像当今电子世界的许多其他事物一样,已经发生了改变。几十年前,几乎所有的PCB都被一个外壳所隐藏。今天,我们看到很多电路板都是敞开放置。大部分这类板常见于培训和开发领域,但这并不意味着它们就不重要。
我始终认为好的PCB布局是一件艺术品,它是艺术和科学的桥梁。通过谨慎使用阻焊膜、颜色选择和丝印的使用,设计师可以表达他们的一些个性并提高其产品的艺术成分。
乍一看,这样做似乎是无用的,许多人可能会说,功能才是唯一重要的事情。其实无关形式超越功能或功能超越形式。形式的好与坏一定不能干扰功能。但好的工程是一种艺术形式,也是一门科学。如果有时间的话,就把艺术品展示出来吧。
Duane Benson担任Screaming Circuits公司的市场营销经理和CTO。