PCBA电子组装EMS代工焊接验收标准

来源:收集 点击数:117 更新时间:2020/4/9 9:51:20

PCBA电子组装EMS代工焊接验收标准
 PCBA生产制程必须遵循严格的国际标准,方能保证PCBA板的批量生产一致性,将良率控制在预期范围内。针对PCBA的国际标准,必须要提到应用最为广泛的IPC-A-610E电子组装接受性标准。它是所有检验员、管理者和培训者的基本指南,展示了电子制造过程中的接受性工艺条件。


IPC-A-610D是由IPC(电子线路及互连组装协会)产品保证委员会制定的关于电子组装外观质量验收条件要求的文件。即一个通用工业标准,目的在于汇集一套在PCBA电子厂家和PCBA硬件终端客户中通用的电子装配目视检查标准。



描述PCB印制板和PCBA电子组件的各种高于产品最低可接收要求的装连结构特点的图片说明性文件,同时描叙了各种不受控(不合格)的结构形态以辅助生产现场管理人员及时发现或纠正问题。

可接收条件 


(1)目标条件:


是指近乎完美或被称之为“优选”。当然这是一种希望达到但不一定总能达到的条件,对于保证组件在使用环境下的可靠运行也并不是非打到不可。


(2)可接收条件:


是指组件在使用环境中运行能保证完整、可靠但不上完美。可接收条件稍高于最终产品的最低要求条件。


(PCB 印刷电路板未贴上元器件


(3)缺性条件:


是指组件在使用环境下其完整、安装或功能上可能无法满足要求。这类产品可以根据设计、服务和用户要求进行返工、维修、报废。


(PCBA 印刷电路板已焊上元器件)


(4)制程警示条件:


过程警示是指没有影响到产品的完整、安装和功能但存在不符合要求条件(非拒收)的一种情况。例如SMT片式元件翻件情况。


(5)未涉及的条件:


除非被认定对最终用户规定的产品完整、安装和功能产生影响,拒收和过程警示条件以外那些未涉及的情况均被认为可接收。

②电子组件的操作



2.1、操作准则:

a)保持工作站干净整洁,在工作区域不可有任何食品、饮料或烟草制品。

b)尽可能减少对电子组件的操作,防止损坏。

c)使用手套时需要及时更新,防止因手套脏引起污染。

d)不可用裸手或手指接触可焊表面.人体油脂和盐分会降低可焊性、加重腐蚀性,还会导致其后涂覆和层压的低粘附性.

e)不可使用未经认可的手霜,它们会引起可焊性和涂覆粘附性的问题.

f)绝不可堆叠电子组件,否则会导致机械性损伤.需要在组装区使用特定的搁架用于临时存放.


(SMT生产车间员工ESD静电防护)


g)对于没有ESDS标志的部件也应作为ESDS部件操作.

h)人员必须经过培训并遵循ESD规章制度执行.

j)除非有合适的防护包装,否则决不能运送ESDS设备.

③、元器件安装


④焊点的基本要求


4.1 焊点的基本要求 

1)合格的焊点必须呈现润湿特征,焊料良好地附着在被焊金属表面。润湿的焊点,其焊缝外形特征是呈凹形的弯液面,判定依据是润湿时焊料与焊盘,焊料与引线 / 焊端之间的界面接触角较小或接近于零度。通常焊料合金的范围很宽,可以表现出从很低甚至接近0度的接触角直到接近90度的接触角。如果焊接面有部分面积没有被焊料合金润湿,则一般认定为不润湿状态,这时的特征是接触角大于90°。

2)所有锡铅焊点应当有光亮的,大致光滑的外观,并在被焊金属表面形成凹形的弯液面。

3)通常无铅焊点表面更灰暗、粗糙一些,接触角通常更大一些。其它方面的判断标准都相同。  

4)高温焊料形成的焊点表面通常是比较灰暗的。 

5)对焊点的执锡(返工)应小心,以避免引起更多的问题,而且执锡也应产生满足验收标准的焊点。 


⑤、焊接


SMT电子制造高阶标准

高阶组装标准旨在规范更为详细的制程领域,比如更深层次的倒装芯片,芯片规模和BGA技术,相关的PCBA检验技术标准有:


IPC-SM-784

IPC-7525

IPC-7711-72A

IPC-7912A

IPC-9201

IPC-9261

IPC-A-620

IPC-CC-830B

IPC-CH-65

IPC-DRM-18

IPC-DRM-PTH-D

IPC-DRM-SMT-D

IPC-HDBK-830

IPC-J-STD-001D

IPC-J-STD-002A

IPC-J-STD-003

IPC-J-STD-004A

IPC-J-STD-006A

IPC-J-STD-020

IPC-J-STD-032

IPC-J-STD-033

IPC-S-816

IPC-SM-780

IPC-SM-785

IPC-SM-840C


IPC/WHMA-A-620D

线缆及线束组件的要求与验收

适用行业:线缆线束生产制造商/供应商/EMS电子制造服务商/合同制造商/ODM/OEM 制造商

适用人群:质量,技术,设计,采购,生产

本文件是唯一的、行业一致认可的线缆和线束组件的要求和验收标准的最新版本D版, IPC / WHMA-A-620D描述了用于生产压接,机械固定和焊接的互连材料,方法,测试和验收标准,以及与电缆和线束组件相关的组装操作。IPC/WHMA-A-620D 由IPC和线束制造商协会(WHMA)开发。2020年1月英文发布。


IPC-A-610GC

IPC-A-610G电子组件的可接受性电信应用补充标准

适用行业:印刷版制造商/EMS电子制造服务商/合同制造商/ODM

适用人群:质量,技术,设计,采购,生产

当采购文档特别要求电子产品的电信应用要求时,IPC-A-610G可接受性的IPC-A-610GC电信附录可以很好适用。本文档中的信息通过提供其他特殊要求来确保电气和电子组件满足客户提出的GE-78-CORE要求,从而补充或替代了IPC-A-610修订版G中相关的要求。


IPC-2591 Version 1.1

互联工厂数据交换(CFX) 版本1.1

适用行业:OEM制造商/EMS电子制造服务商/合同制造商适用人群:IT,设备,技术IPC-2591版本1.1提供了对初版IPC-2591标准中多个CFX消息的更新。本标准建立了在装配过程的制造过程和相关主机系统之间进行全方位信息交换的要求。该标准适用于印刷板及组装过程中所有可执行过程之间的通信,包括自动,半自动和手动,并且适用于相关的机械组装和交换过程。


IPC-2223E

挠性/刚-挠性印制板设计分标准

适用行业:印刷版制造商/EMS电子制造服务商/合同制造商/ODM

适用人群:技术,设计,生产

IPC-2223与IPC-2221一起使用时,IPC-2223确立了挠性/刚挠性印制板设计以及组件安装和互连结构形式的特定要求。IPC-2223E为制造图纸,孔到边的间距,弯曲区域的导体注意事项,刚性和柔性区域之间的介电厚度以及双行零插拔力(ZIF)连接器提供了新的设计指南和要求。


如IPC-J-STD-001F所述:“标准应表达可制造性设计(DFM)与环境设计(DFE)的关系;确保电子产品可靠性。


有人说:“PCB是硬件工程师的实验田,是设计工程师的调色板,是实现梦想的阶梯,是虚拟转化为现实的摇篮”。一块板子承载着PCB人太多的希望和期待!无论我们设计的PCB多么完美,如果它最终不能生产,也只能是镜中花,水中月......


DFM是Design For Manufacture,可制造性设计,是指我们所设计的产品要符合生产要求,能够被顺利加工出来,让产品构想能以综合成本最低的方式被物理实现。DFM不是单纯的一项技术,从某种意义上,它更是一种思想,包含在产品实现的各个环节中。PCB设计,作为设计从逻辑到物理实现的最重要过程,DFM设计是一个不可回避的重要方面。我们所说的DFM主要包括:器件选择、PCB物理参数选择、PCB设计细节等等。


为什么产品设计存在的问题会带来一系列的后患?

↓↓↓

(互联网参考图片


电子产品质量取决于设计质量和制造质量,设计质量的高低与设计工艺(可制造性设计)密切相关,制造质量的高低取决于制造工艺和物料质量;而设计工艺(可制造性设计)、制造工艺和物料质量则取决于工艺质量的技术基线,即工艺方案(规范、管理和评审)。电子产品质量关联要素示意图导入了DFM分析软件,使得设计流程由传统的串行设计改为并行设计,如下图所示。

什么是DFM可制造性分析?

↓↓↓(互联网参考图片

   如何通过IPC标准优化钢网开孔

解决锡珠不良?


锡膏印刷工艺事关SMT焊接质量成败,其中钢网的设计与制造又是锡膏印刷质量好坏的主要因素之一,设计适合的网孔可以得到良好的锡膏印刷结果,否则就会导致制程质量不稳定,缺陷问题难以控制。本文将列举几种常见的钢网开孔供大家参考。

钢网开孔设计原则


钢网开孔面积与孔壁侧面积的比值,这个比值一般建议≥0.66 (IPC7525)。

面积比(Area Ratio)

                                     或

(Aspect Ratio)

钢网开孔宽度与厚度的比值,通常建议≥1.66(IPC7525


钢网开孔设计要求


网开孔首先要考虑面积比和宽深比,但开孔一般不会完全按照PCB焊盘形状或大小来设计,有时为了预防焊接焊接缺陷,不得不对开孔形状与尺寸比例进行适当的优化。

※生产过程中,经常会发现片式元件侧面有锡珠问题


     

锡珠问题发生的原因很多,比如锡膏管控,回流温度曲线等,但主要的原因还是在钢网开孔方面。对于一些新手来说,在钢网开孔设计时,不做任何的优化而直接按照焊盘全比例开孔。这样的全开孔锡膏在印刷或元件贴装时,会将锡膏挤压出焊盘。由于元件本体与PCB表面的阻焊膜与锡膏不兼容,不能产生润湿,锡膏熔化后,在元件本体重量挤压作用下,锡膏不能完全依靠其表面张力聚拢回到焊盘上,部分残留在元件底部,锡膏冷却固化时,元件下沉将这部分残留熔锡挤压出来,在元件侧面中间位置形成锡珠。如果锡珠没有违反最小电气间隙要求,是可以接受。


MIL-STD-2000标准中的“不允许有锡珠”,在IPC-A-610C标准中的“每平方英寸少于5个”。而在IPC-A-610C标准中,锡珠最小绝缘间隙0.13毫米,直径在此范围之内可以接受;而直径≥0.13毫米的锡珠是不合格的,制造商必须采取纠正措施,避免这种现象的发生。为无铅焊接制订的更新版IPC-A-610D标准没有对锡珠现象做更明确的规定,有关每平方英寸少于5个锡珠的规定已经被删除。有关汽车与军用产品的标准则不允许出现任何“锡珠”,所用线路板在焊接后必须被清洗,或将锡珠手工去除。


     

没有人能够保证这些锡珠在产品的运输或使用过程中不会脱离残留助焊剂的束缚而成为自由导电粒子。如果这些能够自由移动的金属粒子卡在元件的引脚或相邻元件之间,就会导致电气问题,甚至出现产品功能失效问题。由于产品的使用环境不可预测,而且产品使用过程中的发热都可能导致束缚锡珠的助焊剂残留消耗而出现锡珠移动。所以,一般客户都不允许锡珠留存在PCBA上。

     

既然说锡珠的产生是因为元件底部的锡溢出焊盘而形成,所以我们在钢网开孔设计时就需要考虑避免这种情况,在元件底部减少锡膏量,从而减少锡膏溢出焊盘的概率。下面推荐几种chip元件常见的开孔设计。

    

PCB焊盘结构设计要满足再流焊工艺特点“再流动”与自定位效应。在钢网开孔设计之前,先来了解一下PCB焊盘设计要求,只有了解各产品PCB焊盘设计尺寸,再结合元器件焊接端子尺寸要求,结合生产实际,才能设计出合格的钢网,预防并减少制程缺陷的不良产生。比如:一直困扰着制程的重大烦恼-锡珠问题。


Chip元件焊盘设计

Chip元件焊盘设计应掌握以下关键要素:a对称性——两端焊盘必须对称,才能保证熔融焊锡表面张力平衡。b焊盘间距——确保元件端子或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。c焊盘剩余尺寸——搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。d焊盘宽度——应与元件端子或引脚的宽度基本一致。

矩形片式元件焊盘结构示意图

PCB焊盘结构设计要满足再流焊工艺特点“再流动”与自定位效应。

下面推荐几种chip元件结合PCB焊盘的开孔方式,仅供参考:


1、0201元件焊盘设计

0201(0.6mm×0.3mm)焊盘设计

模板开口设计参考

0201 Chip元件SMT钢网开孔

0201Chip元件可以1:1开口,内移或外移保证内距0.25-0.30mm原PAD

宽:0.41mm  高:0.41mm  内距: 0.22mm

Transcend模板开孔为0.3*0.3,内距保证0.25-0.30mm,方形倒圆角

2、0402 Chip件焊盘设计0402(1.0mm×0.5mm)焊盘设计

0402钢网开孔:内移或外移保证内距0.35-0.5mm

按焊盘1:1开内切圆

原PAD                           开孔后

原PAD:宽:0.60mm 高:0.60mm内距: 0.30mm 

整体图

开孔后::宽:0.53mm 高:0.55mm内距: 0.40mm


按焊盘1:1开内切圆为常用的开孔方式

原PAD                        开孔后(四周倒圆角)

原PAD: 宽:0.63mm , 高:0.63mm 内距: 0.23mm

开孔后:宽:0.63mm高:0.55mm内距: 0.40mm

整体图:原PAD开方形倒圆角内距0.4按焊盘1:1开孔,四周倒圆角,满足内距需要(一般建议0.4mm)

3、0603 Chip件焊盘设计

0603(1.6mm×0.8mm)焊盘设计



0603钢网开孔:当内距小于0.6mm时,需外移至0.6mm;大于0.72mm时,内扩至0.72mm;内距一般为0.7mm-0.8mm


0603 Chip零件钢网开孔

1)内缩内凹法0603先面积缩5-10%,再做内缩后面积6%内凹半圆防锡珠处理

2)内切内凹法0603内切保证内距0.7-0.8mm,再做面积6%内凹半圆防锡珠处理

原始PAD: 宽:1.04mm 高:0.80mm内距: 0.48mm

开孔后:宽:0.90mm,高:0.80mm内距: 0.75mm


整体图

4、0805 Chip件焊盘设计0805(1.4mm×1.0mm)焊盘设计

0805 Chip元件钢网开孔0805内切保证内距1.0mm以上,再做面积6%内凹半圆防锡球处理1)V型方式

最外边扩0.05MM;内切0.05--0.1MM; R=0.1;保持间距0.95—1.2MM内凹0.3MM

2)倒三角方式

最外边扩0.05MM;内切0.05--0.1MM 1,保持内距0.95—1.2MM,A=1/3X;B=1/3Y3)内凹方式

最外边扩0.05MM;内切0.05--0.1MM保持间距0.95—1.2MM,B=1/3Y;A=0.35MM

原PAD 高:1.65mm 宽:1.40mm 内距: 1.14mm

开孔后 ,高:1.65mm宽:1.15mm内距: 1.60mm


5、封装为1206以上(含1206)开孔1206内切0.1-0.2mm,再做面积6%内凹半圆防锡珠处理1206以上可以采用内缩内凹法

最外边扩0.05MM内切0.05--0.1MM R=0.1保持间距0.95—1.2MM内凹0.3MM。

大CHIP元件无法分类的按焊盘面积的90%开口,结合元件焊接端子做适当优化。

※注:判断元件类型不能仅凭Pitch值,还要考虑元件宽度。

※注:内距偏大或偏小,印刷后都会导致贴片不良、焊接不良。

※注:内距和标准值比较接近时,可采用内缩内凹法,内距和标准值相差较大时,可采用内切内凹法,通常指内距偏小。1206电容钢网开孔

内切外拉0.2mm


总结:

钢网的开孔方式包括形状和尺寸都应该根据实际的元件封装形式及具体的制程问题进行优化,没有一个标准的开孔设计可以用到所有的生产模式,做到一劳永逸,解决所有的不良问题。建议工厂结合实际因地制宜,根据实际情形及行业经验进行适当的优化。


PCBA电子组装EMS代工焊接验收标准
 PCBA生产制程必须遵循严格的国际标准,方能保证PCBA板的批量生产一致性,将良率控制在预期范围内。针对PCBA的国际标准,必须要提到应用最为广泛的IPC-A-610E电子组装接受性标准。它是所有检验员、管理者和培训者的基本指南,展示了电子制造过程中的接受性工艺条件。


IPC-A-610D是由IPC(电子线路及互连组装协会)产品保证委员会制定的关于电子组装外观质量验收条件要求的文件。即一个通用工业标准,目的在于汇集一套在PCBA电子厂家和PCBA硬件终端客户中通用的电子装配目视检查标准。



描述PCB印制板和PCBA电子组件的各种高于产品最低可接收要求的装连结构特点的图片说明性文件,同时描叙了各种不受控(不合格)的结构形态以辅助生产现场管理人员及时发现或纠正问题。

可接收条件 


(1)目标条件:


是指近乎完美或被称之为“优选”。当然这是一种希望达到但不一定总能达到的条件,对于保证组件在使用环境下的可靠运行也并不是非打到不可。


(2)可接收条件:


是指组件在使用环境中运行能保证完整、可靠但不上完美。可接收条件稍高于最终产品的最低要求条件。


(PCB 印刷电路板未贴上元器件


(3)缺性条件:


是指组件在使用环境下其完整、安装或功能上可能无法满足要求。这类产品可以根据设计、服务和用户要求进行返工、维修、报废。


(PCBA 印刷电路板已焊上元器件)


(4)制程警示条件:


过程警示是指没有影响到产品的完整、安装和功能但存在不符合要求条件(非拒收)的一种情况。例如SMT片式元件翻件情况。


(5)未涉及的条件:


除非被认定对最终用户规定的产品完整、安装和功能产生影响,拒收和过程警示条件以外那些未涉及的情况均被认为可接收。

②电子组件的操作



2.1、操作准则:

a)保持工作站干净整洁,在工作区域不可有任何食品、饮料或烟草制品。

b)尽可能减少对电子组件的操作,防止损坏。

c)使用手套时需要及时更新,防止因手套脏引起污染。

d)不可用裸手或手指接触可焊表面.人体油脂和盐分会降低可焊性、加重腐蚀性,还会导致其后涂覆和层压的低粘附性.

e)不可使用未经认可的手霜,它们会引起可焊性和涂覆粘附性的问题.

f)绝不可堆叠电子组件,否则会导致机械性损伤.需要在组装区使用特定的搁架用于临时存放.


(SMT生产车间员工ESD静电防护)


g)对于没有ESDS标志的部件也应作为ESDS部件操作.

h)人员必须经过培训并遵循ESD规章制度执行.

j)除非有合适的防护包装,否则决不能运送ESDS设备.

③、元器件安装


④焊点的基本要求


4.1 焊点的基本要求 

1)合格的焊点必须呈现润湿特征,焊料良好地附着在被焊金属表面。润湿的焊点,其焊缝外形特征是呈凹形的弯液面,判定依据是润湿时焊料与焊盘,焊料与引线 / 焊端之间的界面接触角较小或接近于零度。通常焊料合金的范围很宽,可以表现出从很低甚至接近0度的接触角直到接近90度的接触角。如果焊接面有部分面积没有被焊料合金润湿,则一般认定为不润湿状态,这时的特征是接触角大于90°。

2)所有锡铅焊点应当有光亮的,大致光滑的外观,并在被焊金属表面形成凹形的弯液面。

3)通常无铅焊点表面更灰暗、粗糙一些,接触角通常更大一些。其它方面的判断标准都相同。  

4)高温焊料形成的焊点表面通常是比较灰暗的。 

5)对焊点的执锡(返工)应小心,以避免引起更多的问题,而且执锡也应产生满足验收标准的焊点。 


⑤、焊接


SMT电子制造高阶标准

高阶组装标准旨在规范更为详细的制程领域,比如更深层次的倒装芯片,芯片规模和BGA技术,相关的PCBA检验技术标准有:


IPC-SM-784

IPC-7525

IPC-7711-72A

IPC-7912A

IPC-9201

IPC-9261

IPC-A-620

IPC-CC-830B

IPC-CH-65

IPC-DRM-18

IPC-DRM-PTH-D

IPC-DRM-SMT-D

IPC-HDBK-830

IPC-J-STD-001D

IPC-J-STD-002A

IPC-J-STD-003

IPC-J-STD-004A

IPC-J-STD-006A

IPC-J-STD-020

IPC-J-STD-032

IPC-J-STD-033

IPC-S-816

IPC-SM-780

IPC-SM-785

IPC-SM-840C


IPC/WHMA-A-620D

线缆及线束组件的要求与验收

适用行业:线缆线束生产制造商/供应商/EMS电子制造服务商/合同制造商/ODM/OEM 制造商

适用人群:质量,技术,设计,采购,生产

本文件是唯一的、行业一致认可的线缆和线束组件的要求和验收标准的最新版本D版, IPC / WHMA-A-620D描述了用于生产压接,机械固定和焊接的互连材料,方法,测试和验收标准,以及与电缆和线束组件相关的组装操作。IPC/WHMA-A-620D 由IPC和线束制造商协会(WHMA)开发。2020年1月英文发布。


IPC-A-610GC

IPC-A-610G电子组件的可接受性电信应用补充标准

适用行业:印刷版制造商/EMS电子制造服务商/合同制造商/ODM

适用人群:质量,技术,设计,采购,生产

当采购文档特别要求电子产品的电信应用要求时,IPC-A-610G可接受性的IPC-A-610GC电信附录可以很好适用。本文档中的信息通过提供其他特殊要求来确保电气和电子组件满足客户提出的GE-78-CORE要求,从而补充或替代了IPC-A-610修订版G中相关的要求。


IPC-2591 Version 1.1

互联工厂数据交换(CFX) 版本1.1

适用行业:OEM制造商/EMS电子制造服务商/合同制造商适用人群:IT,设备,技术IPC-2591版本1.1提供了对初版IPC-2591标准中多个CFX消息的更新。本标准建立了在装配过程的制造过程和相关主机系统之间进行全方位信息交换的要求。该标准适用于印刷板及组装过程中所有可执行过程之间的通信,包括自动,半自动和手动,并且适用于相关的机械组装和交换过程。


IPC-2223E

挠性/刚-挠性印制板设计分标准

适用行业:印刷版制造商/EMS电子制造服务商/合同制造商/ODM

适用人群:技术,设计,生产

IPC-2223与IPC-2221一起使用时,IPC-2223确立了挠性/刚挠性印制板设计以及组件安装和互连结构形式的特定要求。IPC-2223E为制造图纸,孔到边的间距,弯曲区域的导体注意事项,刚性和柔性区域之间的介电厚度以及双行零插拔力(ZIF)连接器提供了新的设计指南和要求。


如IPC-J-STD-001F所述:“标准应表达可制造性设计(DFM)与环境设计(DFE)的关系;确保电子产品可靠性。


有人说:“PCB是硬件工程师的实验田,是设计工程师的调色板,是实现梦想的阶梯,是虚拟转化为现实的摇篮”。一块板子承载着PCB人太多的希望和期待!无论我们设计的PCB多么完美,如果它最终不能生产,也只能是镜中花,水中月......


DFM是Design For Manufacture,可制造性设计,是指我们所设计的产品要符合生产要求,能够被顺利加工出来,让产品构想能以综合成本最低的方式被物理实现。DFM不是单纯的一项技术,从某种意义上,它更是一种思想,包含在产品实现的各个环节中。PCB设计,作为设计从逻辑到物理实现的最重要过程,DFM设计是一个不可回避的重要方面。我们所说的DFM主要包括:器件选择、PCB物理参数选择、PCB设计细节等等。


为什么产品设计存在的问题会带来一系列的后患?

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电子产品质量取决于设计质量和制造质量,设计质量的高低与设计工艺(可制造性设计)密切相关,制造质量的高低取决于制造工艺和物料质量;而设计工艺(可制造性设计)、制造工艺和物料质量则取决于工艺质量的技术基线,即工艺方案(规范、管理和评审)。电子产品质量关联要素示意图导入了DFM分析软件,使得设计流程由传统的串行设计改为并行设计,如下图所示。

什么是DFM可制造性分析?

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   如何通过IPC标准优化钢网开孔

解决锡珠不良?


锡膏印刷工艺事关SMT焊接质量成败,其中钢网的设计与制造又是锡膏印刷质量好坏的主要因素之一,设计适合的网孔可以得到良好的锡膏印刷结果,否则就会导致制程质量不稳定,缺陷问题难以控制。本文将列举几种常见的钢网开孔供大家参考。

钢网开孔设计原则


钢网开孔面积与孔壁侧面积的比值,这个比值一般建议≥0.66 (IPC7525)。

面积比(Area Ratio)

                                     或

(Aspect Ratio)

钢网开孔宽度与厚度的比值,通常建议≥1.66(IPC7525


钢网开孔设计要求


网开孔首先要考虑面积比和宽深比,但开孔一般不会完全按照PCB焊盘形状或大小来设计,有时为了预防焊接焊接缺陷,不得不对开孔形状与尺寸比例进行适当的优化。

※生产过程中,经常会发现片式元件侧面有锡珠问题


     

锡珠问题发生的原因很多,比如锡膏管控,回流温度曲线等,但主要的原因还是在钢网开孔方面。对于一些新手来说,在钢网开孔设计时,不做任何的优化而直接按照焊盘全比例开孔。这样的全开孔锡膏在印刷或元件贴装时,会将锡膏挤压出焊盘。由于元件本体与PCB表面的阻焊膜与锡膏不兼容,不能产生润湿,锡膏熔化后,在元件本体重量挤压作用下,锡膏不能完全依靠其表面张力聚拢回到焊盘上,部分残留在元件底部,锡膏冷却固化时,元件下沉将这部分残留熔锡挤压出来,在元件侧面中间位置形成锡珠。如果锡珠没有违反最小电气间隙要求,是可以接受。


MIL-STD-2000标准中的“不允许有锡珠”,在IPC-A-610C标准中的“每平方英寸少于5个”。而在IPC-A-610C标准中,锡珠最小绝缘间隙0.13毫米,直径在此范围之内可以接受;而直径≥0.13毫米的锡珠是不合格的,制造商必须采取纠正措施,避免这种现象的发生。为无铅焊接制订的更新版IPC-A-610D标准没有对锡珠现象做更明确的规定,有关每平方英寸少于5个锡珠的规定已经被删除。有关汽车与军用产品的标准则不允许出现任何“锡珠”,所用线路板在焊接后必须被清洗,或将锡珠手工去除。


     

没有人能够保证这些锡珠在产品的运输或使用过程中不会脱离残留助焊剂的束缚而成为自由导电粒子。如果这些能够自由移动的金属粒子卡在元件的引脚或相邻元件之间,就会导致电气问题,甚至出现产品功能失效问题。由于产品的使用环境不可预测,而且产品使用过程中的发热都可能导致束缚锡珠的助焊剂残留消耗而出现锡珠移动。所以,一般客户都不允许锡珠留存在PCBA上。

     

既然说锡珠的产生是因为元件底部的锡溢出焊盘而形成,所以我们在钢网开孔设计时就需要考虑避免这种情况,在元件底部减少锡膏量,从而减少锡膏溢出焊盘的概率。下面推荐几种chip元件常见的开孔设计。

    

PCB焊盘结构设计要满足再流焊工艺特点“再流动”与自定位效应。在钢网开孔设计之前,先来了解一下PCB焊盘设计要求,只有了解各产品PCB焊盘设计尺寸,再结合元器件焊接端子尺寸要求,结合生产实际,才能设计出合格的钢网,预防并减少制程缺陷的不良产生。比如:一直困扰着制程的重大烦恼-锡珠问题。


Chip元件焊盘设计

Chip元件焊盘设计应掌握以下关键要素:a对称性——两端焊盘必须对称,才能保证熔融焊锡表面张力平衡。b焊盘间距——确保元件端子或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。c焊盘剩余尺寸——搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。d焊盘宽度——应与元件端子或引脚的宽度基本一致。

矩形片式元件焊盘结构示意图

PCB焊盘结构设计要满足再流焊工艺特点“再流动”与自定位效应。

下面推荐几种chip元件结合PCB焊盘的开孔方式,仅供参考:


1、0201元件焊盘设计

0201(0.6mm×0.3mm)焊盘设计

模板开口设计参考

0201 Chip元件SMT钢网开孔

0201Chip元件可以1:1开口,内移或外移保证内距0.25-0.30mm原PAD

宽:0.41mm  高:0.41mm  内距: 0.22mm

Transcend模板开孔为0.3*0.3,内距保证0.25-0.30mm,方形倒圆角

2、0402 Chip件焊盘设计0402(1.0mm×0.5mm)焊盘设计

0402钢网开孔:内移或外移保证内距0.35-0.5mm

按焊盘1:1开内切圆

原PAD                           开孔后

原PAD:宽:0.60mm 高:0.60mm内距: 0.30mm 

整体图

开孔后::宽:0.53mm 高:0.55mm内距: 0.40mm


按焊盘1:1开内切圆为常用的开孔方式

原PAD                        开孔后(四周倒圆角)

原PAD: 宽:0.63mm , 高:0.63mm 内距: 0.23mm

开孔后:宽:0.63mm高:0.55mm内距: 0.40mm

整体图:原PAD开方形倒圆角内距0.4按焊盘1:1开孔,四周倒圆角,满足内距需要(一般建议0.4mm)

3、0603 Chip件焊盘设计

0603(1.6mm×0.8mm)焊盘设计



0603钢网开孔:当内距小于0.6mm时,需外移至0.6mm;大于0.72mm时,内扩至0.72mm;内距一般为0.7mm-0.8mm


0603 Chip零件钢网开孔

1)内缩内凹法0603先面积缩5-10%,再做内缩后面积6%内凹半圆防锡珠处理

2)内切内凹法0603内切保证内距0.7-0.8mm,再做面积6%内凹半圆防锡珠处理

原始PAD: 宽:1.04mm 高:0.80mm内距: 0.48mm

开孔后:宽:0.90mm,高:0.80mm内距: 0.75mm


整体图

4、0805 Chip件焊盘设计0805(1.4mm×1.0mm)焊盘设计

0805 Chip元件钢网开孔0805内切保证内距1.0mm以上,再做面积6%内凹半圆防锡球处理1)V型方式

最外边扩0.05MM;内切0.05--0.1MM; R=0.1;保持间距0.95—1.2MM内凹0.3MM

2)倒三角方式

最外边扩0.05MM;内切0.05--0.1MM 1,保持内距0.95—1.2MM,A=1/3X;B=1/3Y3)内凹方式

最外边扩0.05MM;内切0.05--0.1MM保持间距0.95—1.2MM,B=1/3Y;A=0.35MM

原PAD 高:1.65mm 宽:1.40mm 内距: 1.14mm

开孔后 ,高:1.65mm宽:1.15mm内距: 1.60mm


5、封装为1206以上(含1206)开孔1206内切0.1-0.2mm,再做面积6%内凹半圆防锡珠处理1206以上可以采用内缩内凹法

最外边扩0.05MM内切0.05--0.1MM R=0.1保持间距0.95—1.2MM内凹0.3MM。

大CHIP元件无法分类的按焊盘面积的90%开口,结合元件焊接端子做适当优化。

※注:判断元件类型不能仅凭Pitch值,还要考虑元件宽度。

※注:内距偏大或偏小,印刷后都会导致贴片不良、焊接不良。

※注:内距和标准值比较接近时,可采用内缩内凹法,内距和标准值相差较大时,可采用内切内凹法,通常指内距偏小。1206电容钢网开孔

内切外拉0.2mm


总结:

钢网的开孔方式包括形状和尺寸都应该根据实际的元件封装形式及具体的制程问题进行优化,没有一个标准的开孔设计可以用到所有的生产模式,做到一劳永逸,解决所有的不良问题。建议工厂结合实际因地制宜,根据实际情形及行业经验进行适当的优化。


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