1、背景說(shuō)明

PCBA焊接采用的是熱風(fēng)再流焊，依靠風(fēng)的對流和PCB、焊盤(pán)、引線(xiàn)的傳導進(jìn)行加熱。由于焊盤(pán)、引腳的熱容量大小以及受熱條件不同，因而焊盤(pán)、引腳在再流焊接加熱過(guò)程中同一時(shí)刻所加熱到的溫度也不同。如果這個(gè)溫度差比較大，就可能引起焊接不良，如QFP引腳的開(kāi)焊、繩吸；片式元件的立碑、移位；BGA焊點(diǎn)的收縮斷裂等。同理，我們可以通過(guò)改變熱容量解決一些問(wèn)題。

2、設計要求

（1）熱沉焊盤(pán)的熱設計。

在熱沉元件的焊接中，會(huì )遇到熱沉焊盤(pán)的少錫的現象，這是一個(gè)可以通過(guò)熱沉設計改善的典型應用情況。對于上述情況，可以采用加大散熱孔熱容量的辦法進(jìn)行設計。將散熱孔與內層接地層連接，如果接地層不足6層，可以從信號層隔離出局部作散熱層，同時(shí)將孔徑減少到最小可用的孔徑尺寸。

（2）大功率接地插孔的熱設計。

在一些特殊產(chǎn)品設計中，插裝孔有時(shí)需要與多個(gè)地/電平面層連接。由于波峰焊接時(shí)引腳與錫波的接觸時(shí)間也就是焊接時(shí)間非常短，往往為2~3s，如果插孔的熱容量比較大，引線(xiàn)的溫度可能達不到焊接的要求，形成冷焊點(diǎn)。為了避免這種情況發(fā)生，經(jīng)常用到一種叫做星月孔的設計，將焊接孔與地/電層隔開(kāi)，大的電流通過(guò)功率孔實(shí)現。

（3）BGA焊點(diǎn)的熱設計。

混裝工藝條件下，會(huì )出現一種特有的因焊點(diǎn)單向凝固而產(chǎn)生的“收縮斷裂”現象，形成這種缺陷的根本原因是混裝工藝本身的特性，但是可以通過(guò)BGA角部布線(xiàn)的優(yōu)化設計使之慢冷而加以改善。

根據PCBA加工的經(jīng)驗，一般發(fā)生收縮斷裂的焊點(diǎn)位于BGA的角部，可以通過(guò)加大BGA角部焊點(diǎn)的熱容量或降低熱傳導速度，使其與其他焊點(diǎn)同步或后冷卻，從而避免因先冷卻而引起其在BGA翹曲應力下被拉斷的現象發(fā)生。

（4）片式元件焊盤(pán)的設計。

片式元件隨著(zhù)尺寸越來(lái)越小，移位、立碑、翻轉等現象越來(lái)越多。這些現象的產(chǎn)生與許多因素有關(guān)，但焊盤(pán)的熱設計是影響比較大的一個(gè)方面。如果焊盤(pán)的一端與比較寬的導線(xiàn)連接，另一端與比較窄的導線(xiàn)連接，那么兩邊的受熱條件就不同，一般而言與寬導線(xiàn)連接的焊盤(pán)會(huì )先熔化（這點(diǎn)與一般的預想相反，一般總認為與寬導線(xiàn)連接的焊盤(pán)因熱容量大而后熔化，實(shí)際上寬的導線(xiàn)成了熱源，這與PCBA的受熱方式有關(guān)），先熔化的一端產(chǎn)生的表面張力也可能將元件移位甚至翻轉。

因此，一般希望與焊盤(pán)連接的導線(xiàn)寬度盡可能不大于所連焊盤(pán)邊長(cháng)度的二分之一。

（5）波峰焊接對元件面的影響。

①BGA

0.8mm及其以上引腳中心距的BGA大部分引腳都是通過(guò)導通孔與線(xiàn)路層進(jìn)行連接的。波峰焊接時(shí)，熱量會(huì )通過(guò)導通孔傳遞到元件面上的BGA焊點(diǎn)。根據熱容量的不同，有些沒(méi)有熔化、有些半熔化，在熱應力作用下很容易斷裂失效。

②片式電容。

片式電容對應力非常敏感，容易受到機械和熱應力的作用而開(kāi)裂。隨著(zhù)設計要求托盤(pán)選擇波峰焊接的廣泛使用，在托盤(pán)開(kāi)窗邊界處的片式元件很容易因熱應力而斷裂。