Tecnología de PCB - Diseño de la máscara de soldadura de PCB y estudio de la fabricabilidad de pcba

Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica moderna, pcba también se está desarrollando hacia una alta densidad y alta fiabilidad. Aunque el nivel de los procesos de fabricación de PCB y pcba ha mejorado considerablemente en esta etapa, los procesos tradicionales de soldadura por resistencia de PCB no tendrán un impacto fatal en la manufacturabilidad del producto. Sin embargo, para los dispositivos con una distancia de pin muy pequeña, debido al diseño irrazonable de la almohadilla de PCB y el diseño de soldadura de bloqueo de pcb, aumentará la dificultad del proceso de soldadura SMT y aumentará el riesgo de calidad del proceso de instalación de la superficie pcba. En vista de los peligros ocultos de manufacturabilidad y fiabilidad provocados por el diseño irrazonable de soldadura y soldadura de bloqueo de pcb, combinado con el nivel real de proceso de PCB y pcba, los problemas de manufacturabilidad se pueden evitar a través del diseño optimizado del embalaje del dispositivo. El diseño de optimización comienza principalmente desde dos aspectos. El primero es el diseño optimizado del diseño de pcb; El segundo es el diseño optimizado de la ingeniería de pcb.

Diseño de diseño de PCB

De acuerdo con la Biblioteca de encapsulamiento estándar IPC 7351, y con referencia al tamaño recomendado de la almohadilla de las especificaciones del equipo para el diseño de encapsulamiento. Para un diseño rápido, los ingenieros de diseño dan prioridad al aumento y modificación del diseño de acuerdo con el tamaño recomendado de la almohadilla. La longitud y anchura del diseño de la almohadilla de PCB han aumentado en 0,1 mm, y la longitud y amplitud de la almohadilla de bloqueo también varían de una almohadilla a otra. Aumenta 0,1 mm.

Diseño de ingeniería de PCB

El proceso tradicional de soldadura por resistencia de PCB requiere cubrir el borde de la soldadura de 0,05 mm, y la soldadura por resistencia intermedia entre las dos almohadillas es superior a 0,1 mm, como se muestra en la figura 2 (2). En la etapa de diseño de ingeniería de pcb, cuando el tamaño de la almohadilla de soldadura bloqueada no se puede optimizar y el puente de soldadura bloqueada entre las dos almohadillas es inferior a 0,1 mm, el proyecto de PCB adopta el proceso de diseño de la ventana de la almohadilla de grupo.

Requisitos de diseño de diseño de PCB

Cuando la distancia de borde entre las dos almohadillas sea superior a 0,2 mm o mayor, el embalaje se diseñará de acuerdo con las almohadillas tradicionales; Cuando la distancia de borde entre las dos almohadillas es inferior a 0,2 mm, se requiere un diseño optimizado de dfm. el método de diseño optimizado de DFM incluye la optimización del flujo y el tamaño de la almohadilla de bloqueo. Asegúrese de que la capa de soldadura bloqueada en el proceso de soldadura bloqueada pueda formar la almohadilla de aislamiento de puente de soldadura bloqueada más pequeña durante el proceso de fabricación de pcb.

Cuando la distancia de borde entre las dos almohadillas sea superior a 0,2 mm, el diseño de ingeniería se llevará a cabo de acuerdo con los requisitos convencionales; Cuando la distancia de borde entre las dos almohadillas es inferior a 0,2 mm, se necesita un diseño dfm. El método DFM de diseño de ingeniería incluye la optimización del diseño de la cubierta de soldadura y el tratamiento de eliminación de cobre de la capa de soldadura; El tamaño de la eliminación de cobre debe referirse a las especificaciones del dispositivo, la almohadilla de capa de soldadura después de la eliminación de cobre debe estar dentro del rango de tamaño recomendado para el diseño de la almohadilla, y el diseño de la soldadura de bloqueo de PCB debe estar diseñado como una ventana de almohadilla única, es decir, el puente de soldadura de bloqueo puede cubrir entre las almohadillas. Asegúrese de que durante la fabricación de pcba haya un puente de máscara de soldadura para aislamiento entre las dos almohadillas para evitar problemas de calidad de apariencia de soldadura y fiabilidad de las propiedades eléctricas.

Requisitos de capacidad de proceso pcba

La máscara de soldadura puede evitar eficazmente que el puente de soldadura se cortocircuite durante el montaje de soldadura. Para los PCB con Pins de alta densidad y espaciamiento fino, si no hay puentes de soldadura bloqueados para el aislamiento entre los pins, la planta de procesamiento pcba no puede garantizar la calidad de soldadura local del producto. Para los PCB con pin de alta densidad y espaciamiento fino y sin aislamiento de máscara de soldadura, el método actual de procesamiento de la planta de fabricación de pcba es determinar que el suministro de PCB es insuficiente y no se producirá en línea. Si el cliente insiste en estar en línea, la fábrica de pcba no garantizará la calidad de soldadura del producto para evitar riesgos de calidad. Se espera que se negocien los problemas de calidad de la soldadura durante la fabricación de la fábrica de pcba.

Requisitos de diseño de ingeniería de PCB

Según el diseño tradicional de ingeniería de máscaras de soldadura, el tamaño de las máscaras de soldadura de un solo lado debe ser 0,05 mm mayor que el tamaño de las almohadillas de soldadura, de lo contrario habrá un riesgo de que las máscaras de soldadura cubran la capa de flujo. Como se muestra en la figura 5 anterior, el ancho del flujo de bloqueo unilateral es de 0,05 mm, lo que cumple con los requisitos de producción y procesamiento del flujo de bloqueo. Sin embargo, la distancia de borde entre las dos almohadillas resistentes a la corrosión es de solo 0,05 mm, lo que no cumple con los requisitos del proceso mínimo de puente de soldadura resistente. El diseño de ingeniería diseña directamente toda la fila de pines del chip como un diseño de ventana de plataforma de soldadura.

Efecto real de soldadura

Después de hacer la placa de acuerdo con los requisitos de diseño de ingeniería, se completa el parche smt. A través de la prueba funcional, la tasa de falla de soldadura del chip supera el 50%; Después de pasar nuevamente el experimento de ciclo de temperatura, se puede seleccionar una tasa de defectos de más del 5%. En primer lugar, se analizó la apariencia del dispositivo (lupa de 20 veces) y se encontró que había residuos de estaño y residuos post - soldadura entre los pines adyacentes del chip; En segundo lugar, se analizó el producto defectuoso y se encontró que había cortocircuitos y quemaduras en el pin del chip defectuoso.

Optimización del diseño de PCB

Con referencia a la Biblioteca de encapsulamiento estándar IPC 7351, la almohadilla está diseñada como 1,2 mm * 0,3 mm, la almohadilla de bloqueo está diseñada como 1,3 * 0,4 mm, y la distancia central entre las almohadillas adyacentes es de 0,65 mm sin cambios. A través del diseño anterior, el tamaño de soldadura de bloqueo unilateral de 0,05 mm cumple con los requisitos del proceso de procesamiento de pcb, y la distancia entre los bordes de soldadura de bloqueo adyacentes de 0,25 mm cumple con los requisitos del proceso de soldadura de bloqueo. El aumento del diseño redundante de los puentes de soldadura puede reducir considerablemente el riesgo de calidad de la soldadura. Por lo tanto, se mejora la fiabilidad del producto.

El ancho de la almohadilla se corta en cobre y el tamaño del ancho de la máscara de soldadura se ajusta. Asegúrese de que los bordes de las dos almohadillas del equipo sean superiores a 0,2 mm y los bordes de las dos almohadillas de bloqueo sean inferiores a 0,1 mm, y que la longitud de las almohadillas de bloqueo y las almohadillas de bloqueo se mantenga sin cambios. Cumplir con los requisitos de manufacturabilidad del diseño de ventanas de plataforma única para máscaras de soldadura de pcb.

Verificación del diseño

En vista de las almohadillas de problemas anteriores, el diseño de las almohadillas y la soldadura de bloqueo se ha optimizado a través de las soluciones anteriores. La distancia entre los bordes de las almohadillas adyacentes es superior a 0,2 mm, y la distancia entre los límites de las almohadillas de bloqueo es superior a 0,1 mm. este tamaño puede satisfacer el proceso de bloqueo. Necesidad

Comparación de la producción experimental

Después de optimizar el diseño de la placa de soldadura a partir del diseño de diseño de PCB y el diseño de ingeniería de pcb, la Organización reinvertió la misma cantidad de PCB y completó la colocación y producción de acuerdo con el mismo proceso de fabricación.

A través del análisis anterior, se verifica la efectividad del esquema de optimización y se ajusta al diseño de manufacturabilidad del producto.

Resumen del diseño optimizado

En resumen, los chips con una distancia entre los bordes de los pines de los dispositivos inferior a 0,2 mm no se pueden diseñar de acuerdo con el embalaje tradicional. En el diseño del layout de pcb, el ancho de la almohadilla no se compensa y la longitud de la almohadilla aumenta para evitar problemas de fiabilidad en la zona de contacto de soldadura. Si la almohadilla es demasiado grande y la distancia entre los dos bordes de soldadura es demasiado pequeña, se debe dar prioridad a la eliminación del cobre; Para el flujo de bloqueo excesivo, se debe optimizar el diseño del flujo de bloqueo y aumentar efectivamente el ancho del borde de los dos flujos de bloqueo para garantizar la garantía de calidad de la soldadura pcba. Se puede ver que la coordinación entre el flujo y el diseño de la almohadilla de soldadura juega un papel decisivo en la mejora de la manufacturabilidad y la tasa de pase de soldadura del pcba.