高速pcb設(shè)計(jì)指南之二(編輯修改稿)
2024-07-27 10:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 全局定位基準(zhǔn)點(diǎn)是用于準(zhǔn)確的錫膏印刷的模板定位和在精確的ＳＭＤ貼裝中作為參考點(diǎn)。模板印刷機(jī)的攝相機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)將板對(duì)準(zhǔn)模板，達(dá)到準(zhǔn)確的錫膏轉(zhuǎn)移。 對(duì)于那些使用模板到電路板的自動(dòng)視覺(jué)對(duì)中的系統(tǒng)，電路板的設(shè)計(jì)者必須在焊盤(pán)層的設(shè)計(jì)文件中提供至少兩個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)（圖四）。在組合板的每一個(gè)裝配單元內(nèi)也必須提供局部基準(zhǔn)點(diǎn)目標(biāo)，以幫助自動(dòng)元件貼裝。另外，對(duì)于每一個(gè)密間距ＱＦＰ、ＴＳＯＰ和高Ｉ／Ｏ密間距ＢＧＡ元件，通常提供一或兩個(gè)目標(biāo)。 在所有位置推薦使用一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的尺寸。雖然形狀和尺寸可以對(duì)不同的應(yīng)用分別對(duì)待，但是大多數(shù)設(shè)備制造商都認(rèn)同１．０ｍｍ（０．０４０″）直徑的實(shí)心點(diǎn)。該點(diǎn)必須沒(méi)有阻焊層，以保證攝相機(jī)可以快速識(shí)別。除了基準(zhǔn)點(diǎn)目標(biāo)外，電路板必須包含一些定位孔，用于二次裝配有關(guān)的操作。組合板應(yīng)該提供兩或三個(gè)定位孔，每個(gè)電路板報(bào)單元提供至少兩個(gè)定位孔。通常，裝配專(zhuān)家規(guī)定尺寸（０．６５ｍｍ是常見(jiàn)的），應(yīng)該指定無(wú)電鍍孔?！ ≈劣谠阱a膏印刷模板夾具上提供的基準(zhǔn)點(diǎn)，一些系統(tǒng)檢測(cè)模板的定面，而另一些則檢測(cè)底面。模板上的全局基準(zhǔn)點(diǎn)只是半腐蝕在模板的表面，用黑樹(shù)脂顏料填充。 指定表面最終涂層 為元件的安裝選擇專(zhuān)門(mén)類(lèi)型的表面最終涂鍍方法可以提高裝配工藝的效率，但是也可能影響ＰＣＢ的制造成本。在銅箔上電鍍錫或錫／鉛合金作為抗腐蝕層是非常常見(jiàn)的制造方法。選擇性地去掉銅箔的減去法化學(xué)腐蝕繼續(xù)在ＰＣＢ工業(yè)廣泛使用。因?yàn)殄a／鉛導(dǎo)線(xiàn)當(dāng)暴露在１９５176。Ｃ溫度以上時(shí)變成液體，所以大多數(shù)使用回流焊接技術(shù)的表面貼裝板都指定裸銅上的阻焊層(ＳＭＯＢＣ,ｓｏｌｄｅｒｍａｓｋ ｏｖｅｒ ｂａｒｅ ｃｏｐｐｅｒ)來(lái)保持阻焊材料下一個(gè)平坦均勻的表面。當(dāng)處理ＳＭＯＢＣ板時(shí)，錫或錫／鉛是化學(xué)剝離的，只留下銅導(dǎo)體和沒(méi)有電鍍的元件安裝座。銅導(dǎo)體用環(huán)氧樹(shù)脂或聚合物阻焊層涂蓋，以防止對(duì)焊接有關(guān)工藝的暴露。雖然電路導(dǎo)線(xiàn)有阻焊層覆蓋，設(shè)計(jì)者還必須為那些不被阻焊層覆蓋的部分元件安裝座指定表面涂層。下面的例子是廣泛使用在制造工業(yè)的合金電鍍典型方法?！ ⊥ǔＲ箢A(yù)處理安裝座的應(yīng)用是超密間距ＱＦＰ元件。例如，ＴＡＢ(ｔａｂｌｅ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｂｏｎｄ)元件可能具有小于０．２５ｍｍ的引腳間距。通過(guò)在這些座上提供７００－８００μ″的錫／鉛合金，裝配專(zhuān)家可以上少量的助焊劑、貼裝零件和使用加熱棒、熱風(fēng)、激光或軟束線(xiàn)光源來(lái)回流焊接該元件。在特殊的安裝座上選擇性地電鍍或保留錫／鉛合金將適用于超密間距ＴＡＢ封裝的回流焊接。 使用熱風(fēng)均勻法，錫／鉛在上阻焊層之后涂鍍?cè)陔娐钒迳?。該工藝是，電鍍的板?jīng)過(guò)清洗、上助焊劑和浸入熔化的焊錫中，當(dāng)合金還是液體狀態(tài)的時(shí)候，多余的材料被吹離表面，留下合金覆蓋的表面。熱風(fēng)焊錫均勻ＨＡＳＬ(ｈｏｔ ａｉｒ ｓｏｌｄｅｒ ｌｅｖｅｌｉｎｇ)電鍍工藝廣泛使用，一般適合于回流焊接裝配工藝；可是，焊錫量與平整度的不一致可能不適合于使用密間距元件的電路板。 密間距的ＳＱＦＰ、ＴＳＯＰ和ＢＧＡ元件要求非常均勻和平整的表面涂層。作為控制在密間距元件的安裝座上均勻錫膏量的方法，表面必須盡可能地平整。為了保證平整度，許多公司在銅箔上使用鎳合金，接著一層很薄的金合金涂層，來(lái)去掉氧化物。 在阻焊涂層工藝之后，在暴露的裸銅上使用無(wú)電鍍鎳／金。用這個(gè)工藝，制造商通常將使用錫／鉛電鍍圖案作為抗腐蝕層，在腐蝕之后剝離錫／鉛合金，但是不是對(duì)暴露的安裝座和孔施用焊錫合金，而是電路板浸鍍鎳／金合金?！ “凑眨桑校茫玻玻玻睒?biāo)準(zhǔn)《印制板設(shè)計(jì)的通用標(biāo)準(zhǔn)》，推薦的無(wú)電鍍鎳厚度是２．５－５．０μｍ(至少１．３μｍ)，而推薦的浸金厚度為０．０８－０．２３μｍ?！ ∮嘘P(guān)金的合金與焊接工藝的一句話(huà)忠告：如果金涂層厚度超過(guò)０．８μｍ（３μ″），那么金對(duì)錫／鉛比率可能引起最終焊接點(diǎn)的脆弱。脆弱將造成溫度循環(huán)中的過(guò)分開(kāi)裂或裝配后的板可能暴露到的其它物理應(yīng)力。 合金電鍍替代方案 在上阻焊層之后給板增加焊錫合金是有成本代價(jià)的，并且給基板遭受極大的應(yīng)力條件。例如用錫／鉛涂層，板插入熔化的焊錫中，然后抽出和用強(qiáng)風(fēng)將多余的錫／鉛材料去掉。溫度沖擊可能導(dǎo)致基板結(jié)構(gòu)的脫層、損壞電鍍孔和可能影響長(zhǎng)期可靠性的缺陷。 Ｎｉ／Ａｕ涂鍍，雖然應(yīng)力較小，但不是所有電路板制造商都有的一種技術(shù)。作為對(duì)電鍍的另一種選擇，許多公司已經(jīng)找到成功的、有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的和平整的安裝表面的方法，這就是有機(jī)保護(hù)層或在裸銅上與上助焊劑涂層。 作為阻止裸銅安裝座和旁通孔／測(cè)試焊盤(pán)上氧化增長(zhǎng)的一個(gè)方法，將一種特殊的保護(hù)劑或阻化劑涂層應(yīng)用到板上。諸如苯并三唑（Ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ）和咪唑（Ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）這些有機(jī)／氮涂層材料被用來(lái)取代上面所描述的合金表面涂層，可從幾個(gè)渠道購(gòu)買(mǎi)到，不同的商標(biāo)名稱(chēng)。在北美洲，廣泛使用的一種產(chǎn)品是ＥＮＴＥＫ ＰＬＵＳ ＣＵ－１０６Ａ。這種涂層適合于大多數(shù)有機(jī)助焊焊接材料，在對(duì)裝配工藝中經(jīng)常遇到的三、四次高溫暴露之后仍有保護(hù)特征。多次暴露的能力是重要的。當(dāng)ＳＭＤ要焊接到裝配的主面和第二面的時(shí)候，會(huì)發(fā)生兩次對(duì)回流焊接溫度的暴露。混合技術(shù)典型的多次裝配步驟也可能包括對(duì)波峰焊接或其它焊接工藝的暴露。 一般成本考慮 與ＰＣＢ電鍍或涂鍍有關(guān)的成本不總是詳細(xì)界定的。一些供應(yīng)商感覺(jué)方法之間的成本差別占總的單位成本中的很小部分，所以界不界定是不重要的。其他的可能對(duì)不是其能力之內(nèi)的成本有一個(gè)額外的費(fèi)用，因?yàn)榘灞仨毸统鋈プ詈蠹庸?。例如，在加州的一家公司將板發(fā)送給在德州的一家公司進(jìn)行Ｎｉ／Ａｕ電鍍。這個(gè)額外處理的費(fèi)用可能沒(méi)有清晰地界定為對(duì)客戶(hù)的一個(gè)額外開(kāi)支；可是，總的板成本受到影響?！ ∶恳粋€(gè)電鍍和涂鍍工藝都有其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)者與制造工程師必須通過(guò)試驗(yàn)或工藝效率評(píng)估仔細(xì)地權(quán)衡每一個(gè)因素。在指定ＰＣＢ制造是必須考慮的問(wèn)題都有經(jīng)濟(jì)以及工藝上的平衡。對(duì)于細(xì)導(dǎo)線(xiàn)、高元件密度或密間距技術(shù)與μＢＧＡ，平整的外形是必須的。焊盤(pán)表面涂層可以是電鍍的或涂敷的，但必須考慮裝配工藝與經(jīng)濟(jì)性?！ ≡谒型糠蠛碗婂兊倪x擇中，Ｎｉ／Ａｕ是最萬(wàn)能的(只要金的厚度低于５μ″)。電鍍工藝比保護(hù)性涂層好的優(yōu)勢(shì)是貨架壽命、永久性地覆蓋在那些不暴露到焊接工藝的旁路孔或其它電路特征的銅上面、和抗污染。雖然表面涂層特性之間的平衡將影響最終選擇，但是可行性與總的ＰＣＢ成本最可能決定最后的選擇。在北美，ＨＡＳＬ工藝傳統(tǒng)上主宰ＰＣＢ工業(yè)，但是表面的均勻性難于控制。對(duì)于密間距元件的焊接，一個(gè)受控的裝配工藝取決于一個(gè)平整均勻的安裝座。密間距元件包括ＴＳＯＰ、ＳＱＦＰ和μＢＧＡ元件族。如果密間距元件在裝配中不使用，使用ＨＡＳＬ工藝是可行的選擇。 阻焊層（sldermask)要求 阻焊層在控制回流焊接工藝期間的焊接缺陷中的角色是重要的，ＰＣＢ設(shè)計(jì)者應(yīng)該盡量減小焊盤(pán)特征周?chē)拈g隔或空氣間隙。雖然許多工藝工程師寧可阻焊層分開(kāi)板上所有焊盤(pán)特征，但是密間距元件的引腳間隔與焊盤(pán)尺寸將要求特殊的考慮。雖然在四邊的ＱＦＰ上不分區(qū)的阻焊層開(kāi)口或窗口可能是可接受的，但是控制元件引腳之間的錫橋可能更加困難。對(duì)于ＢＧＡ的阻焊層，許多公司提供一種阻焊層，它不接觸焊盤(pán)，但是覆蓋焊盤(pán)之間的任何特征，以防止錫橋。多數(shù)表面貼裝的ＰＣＢ以阻焊層覆蓋，但是阻焊層的涂敷，如果厚度大于０．０４ｍｍ（０．００１５″），可能影響錫膏的
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