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行業(yè)資訊
影響PCB焊點強(qiáng)度的因素
將元器件焊接到在PCB上，電路板將必須經(jīng)歷手動或自動焊接過程。在這里重要的是要了解影響PCB焊點強(qiáng)度的因素。
其中一些因素與您的布局有關(guān)，而另一些因素與焊接過程本身有關(guān)。兩者實際上是相關(guān)的，一些簡單的設(shè)計選擇可以幫助確保您的焊點牢固，在回流焊接過程中組件不會損壞，并且沒有意外的橋接。大量的人工返工會嚴(yán)重延長您的交貨時間，但是使用正確的CM將有助于確保您的設(shè)計不會遇到會影響PCB焊點強(qiáng)度的常見問題。
焊錫質(zhì)量：溫度分布，潤濕和助焊劑
并非所有的焊料合金都是一樣的。錫鉛焊料混合物過去被普遍使用。這些焊料混合物在大約180-190°C的溫度下熔化，該溫度接近或高于許多PCB層壓板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。由于鉛會對我們的健康產(chǎn)生某些破壞性影響，因此，根據(jù)歐盟的《電氣和電子設(shè)備中有害物質(zhì)限制（RoHS）指令》，該行業(yè)正在從鉛轉(zhuǎn)向無鉛焊料。無鉛和銀合金焊料在更高的溫度（分別為?220°C和?450°C）下熔化。
無論使用哪種類型的焊料，溫度及其潤濕表面的能力都會影響PCB焊料的接合強(qiáng)度。此外，如果使用的助焊劑類型不正確，每種類型的焊料都可能形成氧化物，這也會降低PCB焊接點的強(qiáng)度。
助焊劑和氧化
大多數(shù)PCB貼片商不是化學(xué)家，但有助于了解一些基本化學(xué)知識，以了解助焊劑的價值。在焊接過程中，熔融焊料形成熱共晶，并且熔融焊料容易與氧氣反應(yīng)形成氧化物。與金屬氧化物相比，金屬氧化物往往具有較低的機(jī)械強(qiáng)度。
助焊劑的使用旨在抑制氧化，并在組裝過程中將焊料吸到目標(biāo)區(qū)域。助焊劑的另一個優(yōu)點是，它有助于清潔任何油性殘留物區(qū)域。在PCB組裝期間，正確的助焊劑和足夠的助焊劑必須與正確的焊料類型匹配。
溫度和潤濕
加熱焊料時，金屬混合物形成熱共晶并潤濕焊盤（對于SMT組件）或過孔（對于通孔組件）的表面。潤濕過程中熔融焊料的表面張力會將焊料在組件邊緣拉成凸起的“圓角”形狀，并且一旦移除熱源，焊料就會冷卻。但是，如果在加熱過程中焊料溫度太低，則焊料將不會形成充分混合的低共熔物，并且會凝固成冷焊點。
由于共晶混合不充分，冷接頭的表面無光澤，有斑點，強(qiáng)度低。焊接過程中接頭上的熱量不足可能是由于以下兩種可能的原因之一：
烙鐵溫度不足：對于所使用的焊料類型，烙鐵溫度過低。
過多的散熱：焊接點散發(fā)的熱量過多，從而降低了焊接過程中共晶的溫度。
關(guān)于以上第二點，如果將焊盤或走線連接到較大的接地層，則會形成冷連接。通過通孔直接連接到平面而沒有散熱的焊盤將熱量從烙鐵散發(fā)到平面上。如果在設(shè)計階段未正確解決問題，則隨著時間的流逝，縫隙中可能會形成裂紋，最終導(dǎo)致故障。
您是否應(yīng)使用散熱片來增強(qiáng)PCB焊點強(qiáng)度？
散熱孔是簡單的結(jié)構(gòu)。這些是連接大焊盤和平面層之間的標(biāo)準(zhǔn)通孔，并且在一層或兩層中從通孔焊盤中刪除了扇區(qū)。在電氣上，它們的作用與其他任何通孔一樣，直到進(jìn)入10s GHz頻率范圍。但是，出于各種原因，一些設(shè)計師只是忽略了它們。除了冷焊點和其他焊錫缺陷之外，如果在關(guān)鍵位置不使用散熱孔，還會發(fā)生以下情況：
損壞
在SMT組件上，不均勻的焊點溫度和潤濕性也會導(dǎo)致損壞破裂。發(fā)生這種情況時，焊球的一端完全浸濕，然后在另一端開始冷卻。浸濕的焊球的表面張力會拉動組件，并將其與另一個焊盤分開。在極端情況下，這可能會導(dǎo)致組件像損壞一樣直立在濕端。
這通常在將SMT組件焊接到連接到平面的大焊盤上時發(fā)生。同樣，帶有表面地面倒膠的組件也可以直接焊接到地面倒膠上。盡管這是電氣上正確的設(shè)計選擇，但很難或不可能正確地進(jìn)行焊接，從而導(dǎo)致焊點變冷。
標(biāo)準(zhǔn)解決方案是在連接到大焊盤或平面的SMT組件的末端添加散熱孔。散熱孔不會將熱量迅速散布到導(dǎo)體中，而是將熱量限制在SMT組件的末端附近，從而確保在焊接過程中有足夠的熱量和潤濕性。
貼片式散熱槳
許多在操作過程中會產(chǎn)生大量熱量的組件將包含一個貼片式槳板，以將熱量從組件中帶走。在這些焊盤上使用過孔，以為組件提供均勻的接地層連接，并將熱量轉(zhuǎn)移到接地層中。散熱片在貼片焊盤上起反作用，應(yīng)使用典型的過孔。此處重要的一點是通孔的尺寸以及通孔之間的間距會影響組件能否以較高的機(jī)械強(qiáng)度正確地連接，并且不會在通孔中產(chǎn)生焊料芯吸。
理想情況下，應(yīng)將散熱墊和設(shè)計中其他位置的通孔數(shù)量減至最少，以減少鉆頭磨損和制造成本。如果通孔太小，則需要較小的鉆頭，這會花費更長的鉆孔時間和更高的制造成本。另外，非常小的通孔會帶來艱巨的清潔和電鍍過程。有經(jīng)驗的CM可以推薦合適的通孔尺寸，以降低制造成本，這將確保在操作過程中散發(fā)足夠的熱量而不會影響強(qiáng)度。