PCB插件孔散熱焊盤設計對上錫影響

江清兵 楊亞兵 龍 華 宋世祥

（深圳市強達電路有限公司，廣東 深圳 518103）

0 引言

插件孔：即PCB通孔直插式元件與電路板連接的金屬化孔（PTH），常規(guī)插件孔孔徑公差要求為±0.075 mm，此類插件孔的孔需要焊接。也有一些要求為壓接器件的插件孔，此類插件孔對孔徑精度要求高，作用是直接將原件的引腳插進去，通過引腳與孔壁的接觸導通電流，此類孔不需要焊接，常規(guī)壓接插件孔孔徑公差要求為±0.05 mm。

插件孔散熱盤：指PCB插件孔連接到大銅皮的焊盤，孔環(huán)和大銅皮使用銅橋連接，其余位置使用隔離環(huán)隔開，示意圖見圖1。

圖1 大銅皮上插件孔

1 案例現(xiàn)象描述

客戶端投訴N07154_03板件，該PCB厚1.6 mm、8層，有固定1個插件孔（孔徑0.8 mm）位置上錫不飽滿，不良插件孔為客戶用于電容插件（引腳直徑0.5 mm），總共生產(chǎn)300 pcs，有34 pcs不良，不良率11.33%。

不良板件實物及電容實物（見圖2）。

圖2 （A）不良板件實物（B）電容實物

2 原因分析

（1）因僅固定一個位置定位上錫不飽滿，且客戶端溫度曲線正常，僅排除廠內(nèi)制作問題。查閱工程資料，不良位置阻焊開窗正常，但異常位置孔直接鉆在內(nèi)層大銅皮上，資料圖片（見圖3）。

圖3 （A）插件上錫正常孔設計 （B）插件上錫不飽滿孔設計

（2）切片分析：因是固定位性不良，故對不良位置進行切片觀察孔內(nèi)情況，未發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)油墨、孔粗等異常，切片見圖4。

圖4 孔壁處理正常

（3）EDS分析：異常位置孔環(huán)及孔內(nèi)上錫不飽滿位置做EDS元素分析，元素及原子比例均未發(fā)現(xiàn)異常。小結(jié)：通過上述分析，固定插件孔上錫不飽滿的孔全部鉆在內(nèi)層大銅皮上，其余正常位置均使用散熱環(huán)設計，初步確認定位插件孔上錫不飽滿位置設計和其他正常位置設計差異大，在波峰焊時和其他位置熱量吸收及散熱有區(qū)別，導致出現(xiàn)定位上錫不飽滿。

3 實驗設計

為驗證插件孔散熱盤設計對插件后上錫不良的影響，以客戶出現(xiàn)定位插件孔上錫不飽滿型號各50 pcs進行試驗驗證，試板銅厚35 μm，成品后插件波峰焊驗證，確認插件上錫效果，方案內(nèi)容及結(jié)果如表1。

4 結(jié)論

經(jīng)過上述驗證，插件孔鉆孔設計在大銅皮上，使用散熱焊盤的連接方式連接，且對連接大銅皮的銅橋?qū)挾冗M行管控，對插件孔波峰焊上錫有明顯改善。經(jīng)過此方法更改，截至到目前已有6個月未出現(xiàn)相同問題，此方法的優(yōu)勢在于不需增加額外的成本就能解決上述問題，滿足客戶品質(zhì)需求。插件孔相關圖片如圖5、圖6。

對于孔環(huán)寬度、銅橋?qū)挾取⒏綦x環(huán)寬度應該根據(jù)每個PCB生產(chǎn)廠家的實際生產(chǎn)能力做內(nèi)部規(guī)范定義。同時PCB板廠對于類似設計在工程資料處理上不容易篩選的情況下，可提高腳本自動化程度，使用腳本對類似問題進行預防，這樣既能減輕工程做資料的操作難度，又能有效的保障產(chǎn)品品質(zhì)。

對于上述類似設計上的缺陷，應該多和客戶設計人員進行溝通交流，形成相關的設計標準，這樣既可避免因設計問題造成資源浪費也可提升雙方合作的契合度，達到雙贏。

表1 實驗方案與結(jié)果

圖5 插件后背面插件孔上錫飽滿

圖6 更改為散熱盤方式插件后上錫飽滿