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PCB设计中焊盘的重要考虑因素:预防焊盘凹凸

每年万圣节过后,我的学校过去都会推出南瓜,可能是因为他们可以买到南瓜。大多数情况下,机械工程专业的学生参加了,但是任何人都被允许进入,看看他们是否可以最远地推出他们的南瓜。校园的部分被封了,如果你去的话,你的课程路线会被重新安排。大多数工程师在早上休息时都是为了欢呼和嘲笑。

PCB设计中焊盘的重要考虑因素:预防焊盘凹凸

结果很随意。我们偶尔会有光荣的南瓜航班,但大多数南瓜确实没有走得太远。然而,有一年,南瓜不知何故被直接推出,我们都兴奋地尖叫着,不确定在哪里寻求掩护。所覆盖的总横向距离约为一米,所以观众没有危险,但完美的草坪草坪受到了一些伤害。新的发布规定在今年剩余时间里与政府进行了热烈的争论,因为明显的傍晚是修复草坪上南瓜陨石坑的艰难季节。

我认为各种形式的陨石坑应该伴随着这个级别疯狂的能量。在PCB上,垫片的声音听起来应该是由微小的火焰陨石或类似的戏剧性物质引起的。实际上,“陨石坑”是由于焊盘与PCB表面分离而在层压板中留下凹痕所致。你可以肯定,后果只是一个严重的南瓜陨石坑。

什么是垫子陨石坑?

如我所提到的,垫子陨石坑,当铜终端垫与PCB分离时发生。分离可以是与板的部分或全部断开,这通常使得更难以识别故障。在完全分离时,焊料通常保持附着在元件上,看起来像焊盘是完整的。

最常见的是面板阵列设计,如球栅(BGA),而不太常见于其他元件有很多联系。各种加工参数会增加缩孔的风险,但最终的原因几乎总是机械应变。当在测试制造期间弯曲板,在运输期间振动或甚至连接器连接时,在层压板中开始开裂。当焊珠阵列下的PCB弯曲时,电路板和元件不会以相同的速率弯曲,并且当电路板变形时,铜焊盘会从PCB上撕下。

PCB设计中焊盘的重要考虑因素:预防焊盘凹凸

球栅阵列最容易出现凹坑。

什么它对我的PCB有影响吗?

由于凹坑并不总是导致焊盘与PCB其余部分完全分离,因此难以识别故障。开路电气故障可能不一致,尤其是来自同一批次的不同电路板之间。由于接头处的电阻增加或间歇性接触以及完全开路,您可能会发现奇怪的性能问题。

有时,您可以看到光学检查过程中的损坏(一些很好的例子见第31页)这个介绍)。通常,需要进行广泛和破坏性的测试,以确定将凹坑作为PCB性能的基本问题。

导致焊盘塌陷的原因是什么?

电路板设计和制造过程会影响PCB上的凹坑风险。显然,阵列区域组件的风险最大,但具有较小迹线间距,较大尺寸或刚性封装的组件也更容易出现缩孔问题。

PCB材料也会影响结果。电路板的厚度和环氧树脂的硬度会改变电路板的弯曲程度,并增加缩孔的可能性。脆性层压板也更容易破裂并引入凹坑。

您使用的焊料类型也会改变您的电路板风险。虽然含铅焊料和无铅焊料都存在问题,但是在失效之前,Sn-Pb焊料的弯曲负荷几乎是SAC焊料的两倍。通常无铅的较硬,较少韧性的合金具有更高的缩孔风险。

如何防止它?

由于凹坑可以如此难以察觉,预防绝对是最好的途径。如果您有RoHS限制且焊接和封装选择有限,您仍有很多方法可以改善PCB的结果。

首先,仔细规划您的布局。不要将大型组件或BGA放置在边缘或带有可能必须在压力下弯曲的连接器的区域附近。另外,要保持较大的散热片,因此热量不会导致反复收缩和膨胀,从而使层压板或组件变形。

PCB设计中焊盘的重要考虑因素:预防焊盘凹凸

散热片会引入热不匹配,导致材料变形并导致开裂和缩孔。

制造过程中的热不匹配也会引起问题。与您的制造商讨论PCB中所有材料的温度,升温速率和冷却时间,以最大限度地减少CTE不匹配造成的额外应变。您还可以询问使用铜针以更好地粘附层压板的表面,但是您会牺牲一些电气性能

小心处理您的电路板。重复振动可能与强制连接器一样具有破坏性。而且,不用说,不要放弃电路板!物理冲击可能会损坏的不仅仅是铜垫,而且很难识别原始故障原因。这不是南瓜的发布,破坏是乐趣的一部分!