Altium Designer, 电路设计技巧

PCB设计中焊盘的重要注意事项:防止焊盘起皱

每年在万圣节之后,我的学校曾经有一个南瓜发射,可能是因为他们可以得到销售的南瓜。大多数机械工程专业的学生都参加了这个项目,但是任何人都可以进入,看看他们是否能够最远地推出南瓜。校园的部分被封锁了,如果你去的话,你的课程路线被重新安排了。大多数工程师早上起来欢呼和嘲笑。

结果是杂乱无章的。我们有偶尔光荣的南瓜航班,但大多数南瓜真的没有使它很远。然而,一年来,一个南瓜不知怎的直起身,我们都兴奋地尖叫,不知道在哪里寻求掩护。所覆盖的总横向距离大约一米,所以观众没有危险,但是完美的草坪会受到一些伤害。新的发布条例在今年余下时间与政府进行了激烈的争论,因为显然,深秋是修复草坪南瓜陨石坑的困难季节。

我认为各种形式的起皱都应该伴随着这种疯狂的能量。在印刷电路板上,焊盘的起皱看起来应该是由微小的火焰陨石引起的,或者是相当戏剧性的。实际上,“起皱”是由与PCB表面分离的焊盘产生的,并在层压板上留下凹陷。不过,你可以肯定的是,最终是一个严重的南瓜坑。

 

什么是焊盘起皱?

正如我所提到的那样,焊盘起皱是在铜热焊盘与PCB分离时发生的。分离可以是部分或全部断开与电路板的连接,这经常使得难以识别故障。在一个完全分离的过程中,阻焊通常仍然附着在元件上,看起来像焊盘完好无损。

起皱最常发生在阵列设计上,例如球栅(BGA),而不常见于具有多个连接的其他部件。各种加工参数可能会增加您起皱的风险,但最终的原因几乎总是机械应变。在测试,制造,运输过程中的振动,甚至连接器连接时,电路板弯曲时,开始出现起皱。当焊盘阵列下面的PCB弯曲时,电路板和元件不会以相同的速度弯曲,并且当电路板张紧时,铜焊盘会从PCB上撕下。

对我的PCB造成什么影响?

由于起皱并不总是导致焊盘和PCB其余部分之间完全分离,因此故障很难识别。开路的电气故障可能不一致,尤其是在同一批次的不同电路板之间。您可能会发现由于接点电阻增加或间歇性接触以及完全断路而导致的性能问题。

有时,您可以在光学检测过程中看到损坏(本演示文稿第31页有一些很好的例子)。通常情况下,通常需要大量的破坏性测试才能绝对识出起皱是PCB性能的根本问题的原因。

 

什么原因引起焊盘起皱?

电路板设计和制造过程中的许多因素都会影响印刷电路板上起皱的风险。显然,阵列面积元件的风险最大,但是具有更小的间距、更大的尺寸或刚性封装的元件也更容易出现问题。

PCB材料也会影响结果。电路板的厚度和环氧树脂的硬度改变了电路板弯曲的方式,增加了起皱的可能性。脆性层压板也更容易破裂并产生起皱。

您使用的焊料类型也会改变您的电路板的风险。当含铅和无铅焊料出现问题时,Sn-Pb焊料可以处理几乎两倍于SAC焊料的弯曲载荷。较硬的,通常无铅的韧性较低的合金具有更高的起皱风险。

 

如何预防起皱?

由于起皱难以察觉,预防绝对是最佳途径。如果您有RoHS限制,并且在焊接和封装选择方面受到限制,但您仍然有很多方法可以改善PCB的结果。

首先,请仔细规划您的布局。请勿将大型组件或BGA放置在靠近边缘的地方,或可能在压力下弯曲的连接器的地方。此外,保持大的散热片,这样热量不会引起反复的收缩和扩大应变层压板或组件。

散热片可能会引入热失配,从而使材料变形并导致裂纹和缩孔。

制造过程中的热失配也会导致问题。 与您的制造商讨论印刷电路板中所有材料的温度、上升速率和冷却时间,以尽量减少CTE不匹配导致的额外应变。 您也可以询问有关使用铜针来更好地粘合层压板的表面,但是您将牺牲一些电气性能。

请务必小心处理你的电路板。 反复的振动可能会损坏连接器。 而且,不用说,不要让电路板坠落! 物理冲击不仅会损坏焊盘,还会使识别真正的故障原因变得困难。 这不是一个发射南瓜的活动,在那里破坏是乐趣的一部分!

Tagged ,

About Simon Wang

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.