pcb图形电路设计的工艺性及制作制质量对波峰焊接质量的影响

一、pcb图形设计的工艺性对波峰焊接效果的影响
1、pcb布线的取向
    随着电子产品向轻、薄、短、小方向的发展，pcb的布线密度大幅度增加，间距越来越小，这样就增加了波峰焊接时的相邻导线间产生桥接的危险性。因此设计者应使所有相互靠近的线系尽量取平行于焊接时的运动方向。这样由于液态铅料和他们之间相互运动产生的擦拭作用降低了产生桥接短路的危险性。国外流行的“x-y坐标布线”就是这种设计思想的发展和体现。所谓“x-y坐标布线”即布设在pcb一面的所有导线都与pcb边沿平行，而布设在另一面的所有导线都与先布线的一面导线正交。
    良好的pcb布线几乎可以完全消除桥接现象。在普通pcb上比较小的间隙也可以很安全地进行波峰焊接。“x-y坐标布线法”适用于双面或多面pcb，对单面pcb不完全适应。但设计单面pcb的布线时也必须遵循密集的布线簇的走向，应尽可能取与焊接方向平行或者成一个小的夹角，切忌与焊接方向垂直。
2、ic插座焊盘的排列走向
    单列直插和双列直插及小型开关的引出线焊盘的排列方向应与焊接方向垂直，这样引线焊盘之间顺焊接方向有较大的空隙，因而可明显地减少桥接的可能。
3、焊盘的形状
    焊盘的形状一般要与孔的形状相适应。即圆孔作圆焊盘；长方孔作长方焊盘。而孔的形状一般要与焊接元件引线相对应。即；圆线作圆孔；方线作方孔。否则在波峰焊接中容易产生假焊或孔穴缺陷。另外在大批量生产中，方孔有许多缺陷，所以已趋向于设计成长圆孔。对于长边小于0·8mm的扁平引线由于其尺寸已足够小，所以允许用圆孔与其配合。在设计过程中注意整个板面焊盘要个个分明，不允许有重叠交连。
4、直线密集形焊盘
    直线密集型焊盘就是指的ic所用的焊盘，对此类焊盘一般采用开圆孔并作圆形焊盘，不宜作长方形或长圆形。理由是圆点相邻，而长方形、长圆型是线相邻。据有关资料介绍，焊盘之间的桥接率（在相同的排列方向混合焊接向下），后者是前者的3·8倍.
5、焊盘与孔的同心度
    焊盘与孔不同心，则几乎百分之百产生孔穴缺陷，气孔或吃锡不均匀的毛病。由于金属表面对液体的吸附力，是与表面积的大小有关的，面积大的表面吸附力也大，这就导致了液态焊料是从窄处向宽处流动，窄处的铅料被拉走而出现吃锡量少的现象。如图示：     
                                                          

6、焊盘与孔直径的配合
    根据大量的现场应用情况可知，焊盘与孔直径配合不当，将严重影响焊点形状的丰满程度。据有关文献介绍，焊电的机械强度主要取决于焊点接合部的合金化程度。只要充分合金化了，焊点所包裹的钎料量的多少对强度的影响不是很明显的。当接触θ<45° 时，焊点的机械强度最好，抗拉强度平均可达6·7kg /mm,抗拉试验断裂处几乎都是发生在引线上。θ<45° 条件的形成，主要取决于焊盘的直径和引线之间所取的比例关系。此外，孔的中心与焊盘中心的偏离也会影响焊点的质量。下面根据有关文献推荐一组盘、孔间配合的优选尺寸。

焊盘与孔的尺寸配合关系

7、导线线性的设计
    在设计pcb导线的线性时，主要要求导线应平滑均匀，渐变过渡，切忌成直角的急弯及尖角，以免在焊接中引起铜箔剥离和形成焊疤或焊料过分堆积。对于密集型导线簇，在布线区间受限制时，在保证电流密度要求的情况下，应尽量减小导线宽度以增大间距，减少焊接中桥接的可能。大块的铜箔面积，在波峰焊时往往易形成钎料瘤和拉尖现象，因此可以通过设置网孔或窗口来解决。
8、焊盘与印制连接
    盘、线相连接，一般要采取圆角过渡，方形焊盘和印制导线接不要有直角，以免焊后在尖角处翘起和产生裂纹。盘线要分明，这样焊后的焊点丰满；盘线相近或焊盘不分时，则焊后会产生吃锡不匀，焊点干瘪等毛病。
二、pcb制作质量对波峰焊接效果的影响
    pcb制作质量对波峰焊接效果具有至关重要的作用，在pcb制作过程中影响其质量的因素很多，但其中起主导作用的则是印制导线本身所具有的“可焊性”。所谓pcb“可焊性”：就是指pcb在组装中软钎接的难易程度，它可以用设备在组装中出现虚焊、假焊的概率来衡量其优劣。影响pcb可焊性的原因是多方面的，有自然的，有人为的，也有制造工艺的等等。下面仅讨论pcb制造工艺的不良，导致“可焊性”的各种可能性因素。
1、pcb 制版前预加工的缺陷
    pcb制版过程中，人们往往习惯用微粒状磨料来擦磨板面，企图以此来除去铜箔表面的杂质和氧化物。然而就是这种不良的操作，就留下了后患，磨板时磨料的微粒可能在电镀前就被嵌埋在软铜的表面，又形成了一层新的界面杂质层，阻挡了钎料对铜箔表面的润湿，初次焊时看上去似乎是成功的，当重新焊接时，这些微粒就暴露出来了使连接点无法被钎料真正“浸润”。这种工艺性缺陷所形成的“可焊性‘不良所表现的现象特征往往是大面积的。
2、助焊预处理层选择不当
    助焊预处理层主要是对铜箔表面起保护作用，防止其表面被氧化和锈蚀。另外起助焊作用，提高pcb铜箔表面对液态钎料的亲和性。助焊预处理层如果选择不当将会对pcb质量造成很大影响。目前有银涂覆层、金涂覆层和锡—铅合金涂覆层，银本身在大气不稳定，极易和大气中的氧气、硫等起化学反应发黄变黑，根本无法保证其良好的可焊性。另外银具有迁移现象，在潮湿和直流电场的综合作用下，沿绝缘材料的表面和内部要发生徙动，造成外观上的污染和电器上的短路。因此目前国外高可靠性电子设备都不采用这种涂覆层，美国宇航局（nasa）就明文禁止使用。金层虽然是一种优越的抗腐蚀保护层，不易氧化，焊接性好，耐磨，接触电阻小等优点。但是在需要软钎接部位有了金却是有害无益的。因为使用金涂覆层的表面，在波峰焊时所形成的焊点将存在下述三个问题：
（1）修理时，再次钎接就困难了；
（2）振动容易产生疲劳断裂；
（3）容易向液态焊料中扩散而产生脆性。
    电镀锡铅字合金处理层，可以同时获得短的濡湿时间和大的扩散面积比较适用于波峰焊。而用热滚法获取的涂覆层波峰焊时间润湿性就差一些，而且极不稳定，时好时差且焊接面呈网状纹影响光泽。
    波峰焊接技术是一项系统工程，它已取得的优异的应用效果有赖于多学科、多专业的协同和配合。因此必须在一开始就在设计、制造和规划等方方面面采取各种保护措施，并认真地控制整个相关的生产过程才能从根本上提高产品的可靠性。