PCB設(shè)計中焊盤的重要考慮因素：預防焊盤凹凸

每年萬圣節(jié)過后，我的學校過去都會推出南瓜，可能是因為他們可以買到南瓜。大多數(shù)情況下，機械工程專業(yè)的學生參加了，但是任何人都被允許進入，看看他們是否可以最遠地推出他們的南瓜。校園的部分被封鎖了，如果你去的話，你的課程路線會被重新安排。大多數(shù)工程師在早上休息時都是為了歡呼和嘲笑。

結(jié)果很隨意。我們偶爾會有光榮的南瓜航班，但大多數(shù)南瓜確實沒有走得太遠。然而，有一年，南瓜不知何故被直接推出，我們都興奮地尖叫著，不確定在哪里尋求掩護。所覆蓋的總橫向距離約為一米，所以觀眾沒有危險，但完美的草坪草坪受到了一些傷害。新的發(fā)布規(guī)定在今年剩余時間里與政府進行了熱烈的爭論，因為明顯的傍晚是修復草坪上南瓜隕石坑的艱難季節(jié)。

我認為各種形式的隕石坑應(yīng)該伴隨著這個級別瘋狂的能量。在PCB上，墊片的聲音聽起來應(yīng)該是由微小的火焰隕石或類似的戲劇性物質(zhì)引起的。實際上，“隕石坑”是由于焊盤與PCB表面分離而在層壓板中留下凹痕所致。你可以肯定，后果只是一個嚴重的南瓜隕石坑。

什么是墊子隕石坑？

如我所提到的，墊子隕石坑，當銅終端墊與PCB分離時發(fā)生。分離可以是與板的部分或全部斷開，這通常使得更難以識別故障。在完全分離時，焊料通常保持附著在元件上，看起來像焊盤是完整的。

最常見的是面板陣列設(shè)計，如球柵（BGA），而不太常見于其他元件有很多聯(lián)系。各種加工參數(shù)會增加縮孔的風險，但最終的原因幾乎總是機械應(yīng)變。當在測試，制造期間彎曲板，在運輸期間振動或甚至連接器連接時，在層壓板中開始開裂。當焊珠陣列下的PCB彎曲時，電路板和元件不會以相同的速率彎曲，并且當電路板變形時，銅焊盤會從PCB上撕下。

球柵陣列最容易出現(xiàn)凹坑。

什么它對我的PCB有影響嗎？

由于凹坑并不總是導致焊盤與PCB其余部分完全分離，因此難以識別故障。開路電氣故障可能不一致，尤其是來自同一批次的不同電路板之間。由于接頭處的電阻增加或間歇性接觸以及完全開路，您可能會發(fā)現(xiàn)奇怪的性能問題。

有時，您可以看到光學檢查過程中的損壞（一些很好的例子見第31頁）這個介紹）。通常，需要進行廣泛和破壞性的測試，以確定將凹坑作為PCB性能的基本問題。

導致焊盤塌陷的原因是什么？

電路板設(shè)計和制造過程會影響PCB上的凹坑風險。顯然，陣列區(qū)域組件的風險最大，但具有較小跡線間距，較大尺寸或剛性封裝的組件也更容易出現(xiàn)縮孔問題。

PCB材料也會影響結(jié)果。電路板的厚度和環(huán)氧樹脂的硬度會改變電路板的彎曲程度，并增加縮孔的可能性。脆性層壓板也更容易破裂并引入凹坑。

您使用的焊料類型也會改變您的電路板風險。雖然含鉛焊料和無鉛焊料都存在問題，但是在失效之前，Sn-Pb焊料的彎曲負荷幾乎是SAC焊料的兩倍。通常無鉛的較硬，較少韌性的合金具有更高的縮孔風險。

如何防止它？

由于凹坑可以如此難以察覺，預防絕對是最好的途徑。如果您有RoHS限制且焊接和封裝選擇有限，您仍有很多方法可以改善PCB的結(jié)果。

首先，仔細規(guī)劃您的布局。不要將大型組件或BGA放置在邊緣或帶有可能必須在壓力下彎曲的連接器的區(qū)域附近。另外，要保持較大的散熱片，因此熱量不會導致反復收縮和膨脹，從而使層壓板或組件變形。

散熱片會引入熱不匹配，導致材料變形并導致開裂和縮孔。

制造過程中的熱不匹配也會引起問題。與您的制造商討論PCB中所有材料的溫度，升溫速率和冷卻時間，以最大限度地減少CTE不匹配造成的額外應(yīng)變。您還可以詢問使用銅針以更好地粘附層壓板的表面，但是您會犧牲一些電氣性能。

小心處理您的電路板。重復振動可能與強制連接器一樣具有破壞性。而且，不用說，不要放棄電路板！物理沖擊可能會損壞的不僅僅是銅墊，而且很難識別原始故障原因。這不是南瓜的發(fā)布，破壞是樂趣的一部分！

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