激光焊錫工藝對(duì)PCBA的設(shè)計(jì)要求有哪些？2024-04-03
設(shè)計(jì)決定質(zhì)量。將激光焊接工藝方法與PCBA的可制造性相結(jié)合的“一體化”理念，為高質(zhì)量制造提供了先決條件和固有的工藝能力。
PCBA的可制造性設(shè)計(jì)決定了PCBA的焊接直通率水平，其對(duì)焊接良率的影響是先天的，很難通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝的優(yōu)化來(lái)補(bǔ)償。
可制造性設(shè)計(jì)決定了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。如果PCBA的工藝設(shè)計(jì)不合理，可能需要額外的試制時(shí)間和工裝。如果解決不了，就必須要返修。這些都降低了生產(chǎn)效率，增加了成本。
一、PCBA的可制造性設(shè)計(jì)
印刷電路板組件（PCBA）是指安裝有電子元件，具有一定電路功能的印刷電路裝配件，如圖所示，在電子制造工廠也叫單板。
PCBA的可制造性設(shè)計(jì)主要解決可組裝性問(wèn)題，旨在實(shí)現(xiàn)最短的工藝路徑、最高的焊接直通率和最低的生產(chǎn)成本。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括:工藝路徑設(shè)計(jì)、裝配面部件布局設(shè)計(jì)、焊盤和阻焊設(shè)計(jì)(與直通率相關(guān))、組裝熱設(shè)計(jì)，組裝可靠性設(shè)計(jì)等。
1、可制造的PCBA
PCB的可制造性設(shè)計(jì)側(cè)重于“可制造性”，包括板材選擇、壓合結(jié)構(gòu)、孔環(huán)設(shè)計(jì)、阻焊設(shè)計(jì)、表面處理和拼板設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)都與PCB的加工能力有關(guān)。由于加工方法和能力的限制，PCB的加工能力必須滿足設(shè)計(jì)的最小線寬和線距、最小孔徑、最小焊盤環(huán)寬和最小阻焊間隙，設(shè)計(jì)的疊層和壓合結(jié)構(gòu)必須滿足PCB的加工工藝。因此，PCB的可制造性設(shè)計(jì)側(cè)重于滿足PCB工廠的技術(shù)能力，了解PCB的生產(chǎn)方法、工藝和工藝。
2、可組裝的PCBA
PCBA的可組裝設(shè)計(jì)側(cè)重于“可組裝性”，即建立穩(wěn)定堅(jiān)固的工藝性，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、低成本的焊接。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括包裝選擇、焊盤設(shè)計(jì)和組裝方法(或工藝路徑設(shè)計(jì))、部件布局、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)等。所有這些設(shè)計(jì)要求都集中在更高的焊接良率、更高的制造效率和更低的制造成本上。
二、激光錫焊工藝
激光錫焊技術(shù)是用精確聚焦的激光束光點(diǎn)照射焊盤區(qū)域。吸收激光能量后，焊接區(qū)域迅速升溫熔化焊料，然后停止激光照射冷卻焊接區(qū)域，使焊料凝固，形成焊點(diǎn)。由于只局部加熱焊接區(qū)域，整個(gè)部件的其他部分幾乎不受加熱的影響，激光照射時(shí)間通常只有幾百毫秒。非接觸焊接對(duì)焊盤沒(méi)有機(jī)械應(yīng)力影響，空間利用率較高。
激光焊接的適用場(chǎng)合是選擇性回流焊接工藝或使用錫絲連接器。如果是SMD元件，需要先涂抹錫膏，再焊接。焊接過(guò)程分為兩個(gè)步驟:首先，錫膏需要加熱，焊點(diǎn)也需要預(yù)熱。之后，焊接中使用的錫膏被完全熔化，焊接完全潤(rùn)濕了焊盤，最終形成了焊接。激光發(fā)生器和光學(xué)聚焦元件用于焊接，能量密度高，傳熱效率高。非接觸焊接，焊料可以是錫膏或錫線，特別適合焊接狹小空間內(nèi)的焊點(diǎn)或小焊點(diǎn)，功率小，節(jié)能。
三、激光焊接對(duì)PCBA的設(shè)計(jì)要求
1、PCBA自動(dòng)化生產(chǎn)和定位設(shè)計(jì)
自動(dòng)化生產(chǎn)組裝，PCB應(yīng)具有符合光學(xué)定位的符號(hào)?；蚝副P對(duì)比度明顯，視覺(jué)照片定位。
2、焊接方法決定了元器件的布局
每一種焊接方法對(duì)部件的布局都有自己的要求，部件的布局必須符合焊接工藝的要求。科學(xué)合理的布局可以減少不良焊點(diǎn)，減少工裝的使用。
例如，激光焊接片式元件，要求焊盤長(zhǎng)度大于貼片元件，使其貼好后能夠露出焊盤。焊接時(shí)避免貼片元件的位移。
3、提高焊接直通率的設(shè)計(jì)
焊盤、阻焊、鋼網(wǎng)的匹配設(shè)計(jì)、焊盤和引腳結(jié)構(gòu)決定了焊點(diǎn)的外觀和吸附熔融焊料的能力。合理設(shè)計(jì)安裝孔，實(shí)現(xiàn)75%的透錫率。
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