通孔回流焊接组件的本体材料和设计

2018-9-5 16:31:54

1706 焊接存储器

　　（1）应用于通孔回流焊接工艺的元件的本体材料
　　由于通孔和异形组件将要经过整个回流温度曲线，所以它们必须承受高的温度。元件应该采用那些在 183℃（最好是220℃达60s）以上、峰值温度240℃、60～90 s内不发生劣化的树脂制造。UL 94 V－O可燃性和其他塑料界树脂标准有助于制造商生产出可靠的组件。元件件制造商还需要有关弯曲、尺寸稳定性、收缩和介电特性等方面的标准。图1和图2是元件本体材料因为承受不住高温而降解的实例。

　　图1 元件本体材料因为承受不住高温而降解图2 连接器元件材料高温因焊接而损坏

　　组件尺寸发生变化的温度范围至今仍不能很好的定义，而组件在回流焊炉中的取向问题也得考虑，尤其是对于存储器模块等长和薄型组件。以下是一系列能够承受回流焊温度的树脂。
　　·液晶聚合物（LCP）——相对昂贵，在薄壁铸模中能保持紧密公差，并具有很好的薄壁硬度（对于存储器模块等应用十分重要）；
　　·聚亚苯基硫化物（PPS）——具有很好的流动性；
　　·聚二甲基环化己烯对苯二酸酯（PCT）；
　　·Polyphthalamide（PPA）。
　　很多元件制造商提供使用适于回流焊树脂制造的通孔元件，这种高温适应性是明显关注外观和可靠性工艺的一项基本条件。
　　（2）通孔回流焊元件的离板高度
　　要求元件距离PCB表面具有足够和正确定位的离板间隙。离板间隙可使熔化的焊膏从其印刷位置自由地流向PTH。离板间隙不应干涉或阻碍锡膏印刷敷层，也不应干涉或阻碍组件的其他部分。不正确的组件本体设计会产生锡珠和或桥连的缺陷。因此，在元件本体上，一般都设计有“立高销”，高度在12～ 15 mil，以保证合适的离板间隙。在设计网板开孔时必须考虑组件设计。这项要求相当重要，是成功工艺的另一个基本要求。如图3所示。
　　一些组件如微型DIN连接器（插PC鼠标用）是屏蔽型的，金属屏蔽罩属于可焊表面。如果锡膏敷层触及该材料，就有可能造成焊料湿润组件壳体而非PTH和引脚。但必须注意的是，过印锡膏敷层在回流焊时，在被拉回至PTH时会变短变高，高度的增加会导致锡膏敷层与可焊的屏蔽部分接触。因此，必须注意，在确定锡膏敷层位置时必须考虑组件的设计。

图3（a）元件本体上的“立高销”

图3（b）设计印刷钢网开孔时需要避开“立高销”

　　在双面回流焊以及组件引脚涂敷焊膏的情况下，组件必须具有在处理过程中牢固定位的保持能力。但是如果使用自动插件机，就不一定需要把保持孔钻成大孔。
　　（3）通孔回流焊元件的引脚长度
　　在质量标准允许的情况下，超出PCB底部的组件引脚长度应该尽量短，该长度不应超过0.04～0.05 in ，如图4所示。如果引脚暴露的长度过大，引脚端的焊膏会掉落，或在回流焊时，会在引脚端形成焊球。最理想的伸出长度是接近于零。在这种情况下，电镀通孔中的焊膏不会损失，而体积计算也近乎完美。有一点必须注意的是，随着温度升高，锡膏的黏性会下降得非常快。如果引脚端有锡珠，它有可能会落在预热区域，而体积便会损失。如果不能控制引脚暴露的长度，那么，解决方法之一是在体积模型中创建安全因数。

图4 元件引脚暴露在通孔外的长度小于1.27 mm

　　（4）PCB通孔的设计
　　PCB通孔根据元件引脚的形状和直径来设计。元件引脚的形状有多种，如平角、圆角和尖角等，我们取其有效直径来设计PCB上的通孔。通孔的设计不仅和元件引脚相关，还必须考虑机器的贴装精度。较小的孔径则其和元件引脚之间的间隙就小，元件装配会困难，而且不利于焊接过程中的排气，会增加焊点内的空洞。当然，需要的锡膏量会少；较大的通孔需要多的锡量，元件装配容易，有利于焊接过程中的排气以减少焊点空洞。如图5和图6所示。

　图5 元件引脚形状示意图　　图6 通孔示意图

　　通孔的直径=引脚直径+引脚直径公差+引脚间距公差+孔的位置公差＋孔的直径公差+机器的贴装精度。
　　例如，当元件引脚有效直径为23mil，贴装精度为4mil，则通孔直径计算如表所示。

　　表通孔查径计算表

　　通孔的焊盘尺寸比孔径大15～20 mil。
　　