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導通孔在墊的處理原則

2020-05-19 12:01:49 319

導通孔

導通孔在墊(vias in pad)是個(gè)令電子制造工廠(chǎng)非常頭疼的問(wèn)題,尤其是通孔放在BGA(Ball Grind Array)焊墊(pad)的時(shí)候,但設計單位往往基于其其設計上不能克服的理由而要求組裝工廠(chǎng)照做。

 

其實(shí)隨著(zhù)電子產(chǎn)品的縮小,電路板的高密度越來(lái)越高,層數也越來(lái)越多,所以很多布線(xiàn)工程師(CAD layout engingger)就把通孔擺放在焊墊上面,尤其是球間距小的BGA焊墊(pad)更沒(méi)有太多的空間可以擺放導通孔,可是把導通孔擺放在焊墊上雖然節省電路板的空間,可是對SMT及制造工程師來(lái)說(shuō)這卻是個(gè)災難,因為很可能會(huì )引起下列的問(wèn)題:

 

如果導通孔被放在BGA的焊墊上,很有可能形成head-in-pillow或焊球內部氣泡。

 

因為錫膏印刷在導通孔時(shí)候會(huì )把空氣封閉在其間,當電路板經(jīng)過(guò)回流焊(reflow)的高溫時(shí),導通孔內的空氣會(huì )因熱而膨脹及逃逸,有些逃不出去的空氣就會(huì )在BGA的錫球中形成孔空(Void/bubble),嚴重的話(huà)甚至會(huì )造成head-in-pillow的不良。

 

導通孔內積留的空氣,在流經(jīng)reflow oven (回焊爐)的時(shí)候,空氣受熱膨脹有爆孔(out-gassing)的危險。這通常發(fā)生在預熱不良的reflow profile,當升溫太快空氣快速膨脹,氣體無(wú)法逸出最后就會(huì )爆出錫球外面。

 

錫膏會(huì )因為毛細現象(pertaining to capillar)而流到導通孔內部,造成錫量不足或缺焊等的現象;甚或流到板子對面,造成短路的情形。

 

可是隨著(zhù)產(chǎn)品設計越來(lái)越小,布線(xiàn)工程師(layout engineer)對于電路板上的領(lǐng)土已到了輜銖必較的地步,有時(shí)候還是應該是有些可以妥協(xié)空間。 所以也就有了一些變通的方法來(lái)處理焊墊上的導通孔,下面圖標由A~E表示五種導通孔及其對SMT制程的影響:

切面圖

A) 導通孔完全沒(méi)有處理。這應該不會(huì )被制造工程師所接受,因為錫在受熱之后會(huì )流經(jīng)此導通孔,造成焊錫不足、空焊等不良現象,而且錫量完全無(wú)法控制,更可能影響到板子另外一面的零件。


C) 盲孔(Blind hole)。勉強可以用,但還是有很大的風(fēng)險,錫量可以控制,但錫膏覆蓋于半埋孔之上時(shí),會(huì )把空氣封鎖在半埋孔內,當電路板經(jīng)過(guò)回焊爐(reflow)加溫后,空氣會(huì )因膨脹而爆開(kāi)錫膏,或形成逸出信道,短期使用可能沒(méi)問(wèn)題,但長(cháng)期使用之后,可能會(huì )從逸出信道的地方裂開(kāi),最后造成接觸不良。

 

B)、D)是最好的導通孔設計。錫膏焊墊上面沒(méi)有孔洞影響錫膏量,也不會(huì )額外形成氣泡。

 

E) 可以使用,但價(jià)格較貴??梢栽陔娐钒搴笾瞥淘偌右坏楞~電鍍的制程,把半埋孔填補起來(lái),填補的洞孔位置會(huì )稍有下陷,所以必須要求控制在一定尺寸之內,尤其是有0.5mm picth BGA的板子。要注意:這種制程的板子一般會(huì )增加大約10%的價(jià)錢(qián)。

 

以下是以最近很夯的QFN中間接地焊墊為例子說(shuō)明,現在的QFN大部分被拿來(lái)當成電源控制器,所以其接地及散熱的要求也就特別高,像這樣密密麻麻的通孔,直接拿去印錫膏的下場(chǎng)真的是千奇百怪的結果都會(huì )發(fā)生。


這是最不好的設計,貫穿通孔直接擺放于QFN的接地散熱墊上,制造上無(wú)法確保其錫量,也就無(wú)法確保焊接良好。

最不好的設計圖

這也是不好的設計,但部份通孔已經(jīng)用綠漆(mask)蓋上,但仍有部份通孔未塞孔。

不好的設計圖

這個(gè)設計勉強可以接受,只剩下正中間一個(gè)通孔沒(méi)有塞孔,而且孔徑也變小了。

勉強可以接受的設計圖

標簽: pcba

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