Bij het productieproces van PCBASolderen is een zeer belangrijk proces dat wordt gebruikt om de elektrische verbinding tussen alle componenten en de printplaat tot stand te brengen. PCB-pads spelen een cruciale rol in het PCB-assemblageproces, omdat ze bepalen waar de component op de printplaat wordt gesoldeerd. Hun afmetingen, vormen en posities zijn van invloed op de functionaliteit en betrouwbaarheid van PCBA. Daarom gaan we in de blog van vandaag dieper in op PCB-pads.
Wat zijn PCB-pads?
PCB-pads, ook wel soldeerpads genoemd, zijn plekken op een printplaat die specifiek zijn ontworpen voor het bevestigen van elektronische componenten. Deze pads zijn meestal rond of rechthoekig van vorm en gemaakt van koper of een ander geleidend materiaal. PCB-pads dienen als verbindingspunten tussen de elektronische componenten en de sporen op de printplaat. Ze vormen een oppervlak waarop de draden of aansluitingen van de componenten worden gesoldeerd of gemonteerd. De pads bevinden zich meestal aan de uiteinden van de sporen, waar componenten moeten worden geplaatst. Het ontwerp en de plaatsing van de pads kunnen direct van invloed zijn op de soldeerbaarheid, betrouwbaarheid en thermische geleiding van componenten.
Soorten PCB-pads
PCB-pads kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdtypen, op basis van de componenten en verpakkingsmethoden: through-hole pads en surface mount pads.
Doorlopende gatenpad
Through-hole pads worden gebruikt voor het monteren van through-hole componenten op een printplaat. Deze pads zijn voorzien van via-gaten waar de pinnen van de componenten tijdens het printen in worden gestoken. PCB solderen proces. Door componenten te solderen via doorlopende soldeerpunten worden duurzame soldeerverbindingen tot stand gebracht, wat zorgt voor een betrouwbare, langdurige mechanische en elektrische verbinding met de printplaat. Het is echter belangrijk om te weten dat door de aanwezigheid van componentaansluitingen en de benodigde gaten de beschikbare routeringsruimte op een meerlagige printplaat kan beperkt zijn.
Oppervlaktemontagepad
Surface mount pads worden gebruikt voor het direct monteren van elektronische componenten op het oppervlak van een printplaat. In tegenstelling tot through-hole pads, waarbij de componenten door gaten in de printplaat moeten, zijn surface mount pads ontworpen voor kleinere componenten die direct op het oppervlak van de printplaat kunnen worden gesoldeerd. Surface mount pads bieden verschillende voordelen. Ze maken een hogere componentdichtheid mogelijk, waardoor meer componenten in een kleinere ruimte op de printplaat kunnen worden geplaatst. Deze compacte opstelling verbetert de functionaliteit en prestaties van de schakeling. Bovendien zijn surface mount pads met name gunstig voor het ontwerp van complexe meerlaagse printplaten, waar ruimteoptimalisatie cruciaal is. Het is echter belangrijk om te weten dat surface mount pads mogelijk niet geschikt zijn voor componenten die veel warmte genereren. De compacte aard van surface mount technologie kan de warmteafvoer beperken, wat mogelijk kan leiden tot oververhittingsproblemen.
BGA (Ball Grid-array) Pads behoren tot de categorie oppervlaktemontagepads. Deze zijn doorgaans kleiner en dichter op elkaar geplaatst dan de pads die voor andere oppervlaktemontagecomponenten worden gebruikt. Er worden twee soorten BGA-pads gebruikt:
- Soldeermasker gedefinieerde pads (SMD)
SMD-pads voor BGA-componenten zijn ontworpen met soldeermaskeropeningen die kleiner zijn dan de diameter van de pads die ze bedekken. Dit is bedoeld om de grootte van de pad waarop het component wordt gesoldeerd te minimaliseren. Door het soldeermasker aan te brengen om een deel van de koperen pad eronder te bedekken, worden twee voordelen bereikt: Ten eerste helpt het de pads op de printplaat te bevestigen, waardoor ze niet los kunnen raken door mechanische of thermische belasting. Ten tweede vormen de openingen in het masker een geleider voor elke bal op de BGA om zich tijdens het solderen aan te passen.
- Niet-soldeermasker gedefinieerde pads (NSMD)
Non-Solder Mask Defined (NSMD) pads zijn een type koperen pads die gebruikt worden op printplaten en die niet bedekt zijn met het soldeermasker. Ze zijn vaak kleiner dan de diameter van de soldeerbol, waardoor de padgrootte doorgaans met ongeveer 20% van de diameter van de bol wordt verkleind. Deze kleinere pads zorgen voor een kleinere afstand tussen de pads, wat efficiëntere routing mogelijk maakt en ze geschikt maakt voor BGA-chips met hoge dichtheid en een fijne pitch. NSMD-pads zijn echter gevoeliger voor delaminatie, wat kan optreden als gevolg van thermische en mechanische spanningen.
De grootte en afstand van de PCB-pad
De grootte, vorm en afstand van de pads zijn afhankelijk van de specifieke vereisten van de gebruikte componenten. Verschillende soorten componenten kunnen verschillende padconfiguraties hebben. Voor enkelzijdige pads is de diameter of minimale breedte 1.6 mm; voor dubbelzijdige pads met zwakke lijnen is het slechts nodig om de opening met 0.5 mm te vergroten, omdat een te grote pad gemakkelijk continu lassen kan veroorzaken. Voor pads met een opening groter dan 1.2 mm of een paddiameter groter dan 3.0 mm, moeten we overwegen om ze te ontwerpen als pads met een speciale vorm. Daarnaast moeten we weten dat het binnenste gat van de pad over het algemeen minimaal 0.6 mm is, omdat een gat kleiner dan 0.6 mm moeilijk te bewerken is tijdens het ponsen.
Wat de afstand tussen de pads betreft, is het belangrijk om rekening te houden met de grootte van de componentpennen die in de pads worden geplaatst of bevestigd, en met de bijbehorende componenten. Verschillende componenten stellen verschillende eisen aan de afstand tussen de bevestigingsgaten van de pads. Bij axiale componenten met een pendiameter kleiner dan 0.8 mm is de afstand tussen de installatiegaten bijvoorbeeld doorgaans 4 mm groter dan de standaardafstand. Als de pendiameter van een axiale component echter groter is dan 0.8 mm, is de afstand tussen de installatiegaten doorgaans meer dan 6 mm groter dan de standaardafstand van de componentbehuizing. Bij radiale componenten moet de afstand tussen de bevestigingsgaten overeenkomen met de afstand tussen de componentpennen.
Problemen veroorzaakt door verkeerde PCB-padformaten
De grootte, positie en vorm van de soldeerpads in de footprint van een printplaat hebben een directe invloed op het productieproces van PCB's. Het gebruik van onjuiste soldeerpads of een onjuiste plaatsing kan leiden tot diverse problemen tijdens het solderen in de PCB-assemblage. Hier zijn enkele problemen die u kunt tegenkomen:
- Onvoldoende soldeerbevochtiging
Een te kleine pad biedt niet genoeg oppervlak voor een goede bevochtiging van het soldeer, wat kan leiden tot slechte soldeerpunten en zwakke elektrische verbindingen.
- Soldeer overbrugging
Wanneer soldeerpads te dicht bij elkaar of verkeerd gepositioneerd zijn, is er een groter risico op soldeerbrugvorming. Dit gebeurt wanneer gesmolten soldeer onbedoeld aangrenzende pads met elkaar verbindt, wat kortsluiting veroorzaakt.
- Grafstenen
Bij het plaatsen van componenten op een oppervlak kan tombstoneing optreden wanneer één uiteinde van een component tijdens het solderen van de pad loskomt, wat resulteert in een ongelijke of onvolledige verbinding. Dit kan gebeuren als de padgrootte of -positionering onjuist is, wat leidt tot onevenwichtige thermische profielen tijdens reflow.
- Soldeer wicking
Soldeerinfiltratie kan een uitdaging vormen voor de constructie van doorvoerpads als deze niet goed zijn ontworpen. Wanneer de boormaat voor de aansluiting te groot is, kan het soldeermasker door het gat heen lekken voordat er een solide verbinding tot stand is gebracht. Omgekeerd, als de boormaat te klein is, wordt het plaatsen van de componentaansluiting lastig, wat leidt tot tragere assemblageprocessen. Het is belangrijk om de juiste balans te vinden om betrouwbare en efficiënte doorvoerverbindingen te garanderen.
- Onvolledige soldeerverbindingen
Onvoldoende afstand tussen kleine of dicht op elkaar geplaatste soldeerpads kan de vorming van voldoende soldeerfilets en soldeerlegering belemmeren. Deze beperking kan resulteren in een gebrekkige vorming van soldeerverbindingen of onjuiste soldeerverbindingen voor het component.
- Soldeer leegtes
Grote of onregelmatig gevormde soldeerpads kunnen bijdragen aan de vorming van soldeerholtes of luchtzakken in de soldeerverbinding. Deze holtes kunnen de verbinding verzwakken en de thermische dissipatie en elektrische geleidbaarheid negatief beïnvloeden.
Conclusie
De kwaliteit van PCB-pads speelt een cruciale rol in het PCBA-proces en heeft een directe invloed op de soldeerkwaliteit van componenten op de printplaat. Het belang van pads bij de productie van PCB's en PCB's is essentieel. Het kiezen van een betrouwbaar PCBA-bedrijf is essentieel om pads en soldeerwerk van hoge kwaliteit te garanderen. MOKO-technologie, een Chinese PCB-fabrikant met 17 jaar ervaring, biedt uitgebreide one-stop-productiediensten. Onze diensten omvatten PCB-ontwerp, productie, prototyping, inkoop van componenten, PCB-assemblage, en testen. Door met ons samen te werken, kunt u zich minder zorgen maken over kwaliteitsproblemen, zodat u zich kunt concentreren op andere aspecten van uw project.
