W procesie produkcyjnym PCBA, lutowanie jest bardzo ważnym procesem, który jest używany do uzyskania połączenia elektrycznego między wszystkimi komponentami i płytką drukowaną. A pady PCB odgrywają kluczową rolę w procesie montażu PCB, ponieważ określają, gdzie komponent zostanie przylutowany do płytki. Ich rozmiary, kształty i pozycje będą miały wpływ na funkcjonalność i niezawodność PCBA. Dlatego w dzisiejszym blogu przyjrzymy się bliżej padom PCB.
Czym są pady PCB?
Podkładki PCB, znane również jako podkładki lutownicze lub podkładki lutownicze, to obszary na płytce drukowanej, które są specjalnie zaprojektowane do mocowania elementów elektronicznych. Podkładki te mają zazwyczaj kształt okrągły lub prostokątny i są wykonane z miedzi lub innego przewodzącego materiału. Podkładki PCB służą jako punkty połączeń między elementami elektronicznymi a ścieżkami na płytce PCB. Stanowią powierzchnię, na której lutuje się lub montuje wyprowadzenia lub zaciski elementów. Podkładki są zwykle umieszczone na końcach ścieżek, gdzie mają być umieszczone elementy. Konstrukcja i rozmieszczenie podkładek może mieć bezpośredni wpływ na lutowalność, niezawodność i przewodnictwo cieplne elementów.
Rodzaje padów PCB
Podkładki PCB można podzielić na dwa główne typy, w zależności od komponentów i sposobu pakowania: podkładki przewlekane i podkładki do montażu powierzchniowego.
Podkładka przelotowa
Pady przelotowe są wykorzystywane do montażu elementów przelotowych na płytce drukowanej. Pady te posiadają otwory przelotowe, przez które wkładane są piny elementów podczas Lutowanie PCB proces. Poprzez lutowanie komponentów przez pady przelotowe, powstają trwałe połączenia lutowane, zapewniające niezawodne, długotrwałe połączenie mechaniczne i elektryczne z płytką drukowaną. Należy jednak pamiętać, że ze względu na obecność wyprowadzeń komponentów i niezbędnych otworów, dostępność przestrzeni do trasowania na wielowarstwowa płytka drukowana może być ograniczone.
Podkładka do montażu powierzchniowego
Podkładki do montażu powierzchniowego służą do montażu podzespołów elektronicznych bezpośrednio na powierzchni płytki drukowanej. W przeciwieństwie do podkładek przelotowych, które wymagają, aby podzespoły przechodziły przez otwory w płytce, podkładki do montażu powierzchniowego są przeznaczone do mniejszych podzespołów, które można przylutować bezpośrednio do powierzchni płytki. Podkładki do montażu powierzchniowego oferują kilka zalet. Umożliwiają większą gęstość podzespołów, co pozwala na umieszczenie większej liczby podzespołów w mniejszej przestrzeni na płytce. Ten kompaktowy układ zwiększa funkcjonalność i wydajność obwodu. Ponadto podkładki do montażu powierzchniowego są szczególnie korzystne w przypadku projektowania złożonych płytek wielowarstwowych, w których optymalizacja przestrzeni ma kluczowe znaczenie. Należy jednak pamiętać, że podkładki do montażu powierzchniowego mogą nie być odpowiednie dla podzespołów, które generują znaczne ilości ciepła. Kompaktowa natura technologii montażu powierzchniowego może ograniczać rozpraszanie ciepła, co potencjalnie może prowadzić do problemów z przegrzewaniem.
BGA (macierz siatki kulek) pady należą do kategorii padów do montażu powierzchniowego, które są zazwyczaj mniejsze i gęściej upakowane niż pady używane do innych elementów do montażu powierzchniowego. I powszechnie używane są dwa rodzaje padów BGA:
- Punkty lutownicze zdefiniowane maską lutowniczą (SMD)
Pady SMD dla komponentów BGA są zaprojektowane z otworami maski lutowniczej, które są mniejsze niż średnica padów, które pokrywają. Ma to na celu zminimalizowanie rozmiaru padu, do którego zostanie przylutowany komponent. Nakładając maskę lutowniczą na część padu miedzianego znajdującego się pod spodem, uzyskuje się dwie zalety: Po pierwsze, pomaga ona zabezpieczyć pady na płytce drukowanej, zapobiegając ich unoszeniu się z powodu naprężeń mechanicznych lub termicznych. Po drugie, otwory w masce zapewniają prowadnicę dla każdej kulki na BGA, aby wyrównać ją podczas lutowania.
- Pady zdefiniowane bez maski lutowniczej (NSMD)
Pady Non-Solder Mask Defined (NSMD) to rodzaj padów miedzianych stosowanych w płytkach drukowanych, które nie są pokryte maską lutowniczą. Są one często mniejsze w porównaniu do średnicy kulki lutowniczej, zazwyczaj zmniejszając rozmiar padu o około 20% średnicy kulki. To zmniejszenie rozmiaru padu pozwala na mniejsze odstępy między padami, umożliwiając bardziej wydajne trasowanie i czyniąc je odpowiednimi dla układów BGA o dużej gęstości i drobnym skoku. Jednak pady NSMD mają większą podatność na rozwarstwienie, które może wystąpić z powodu naprężeń termicznych i mechanicznych.
Rozmiar i odstęp między padami PCB
Rozmiar, kształt i odstępy między padami zależą od konkretnych wymagań używanych komponentów. Różne typy komponentów mogą mieć różne konfiguracje padów. W przypadku padów jednostronnych średnica lub minimalna szerokość wynosi 1.6 mm; w przypadku padów dwustronnych o słabej linii konieczne jest jedynie zwiększenie otworu o 0.5 mm, ponieważ zbyt duży rozmiar padu łatwo spowoduje ciągłe spawanie. W przypadku padów z otworami większymi niż 1.2 mm lub średnicami padów większymi niż 3.0 mm należy rozważyć zaprojektowanie ich jako padów o specjalnym kształcie. Ponadto musimy wiedzieć, że wewnętrzny otwór padu jest na ogół nie mniejszy niż 0.6 mm, ponieważ otwór mniejszy niż 0.6 mm nie jest łatwy w obsłudze podczas dziurkowania.
Jeśli chodzi o odstępy między padami, ważne jest, aby wziąć pod uwagę rozmiar kołków komponentów, które zostaną włożone lub przymocowane do padów, a także wziąć pod uwagę powiązany pakiet komponentów. Różne komponenty mają różne wymagania dotyczące odstępów między otworami montażowymi padów. Na przykład, w przypadku komponentów osiowych o średnicy kołków mniejszej niż 0.8 mm, odstęp między otworami montażowymi jest zazwyczaj o 4 mm dłuższy niż standardowy odstęp między otworami. Z drugiej strony, jeśli średnica kołka komponentu osiowego przekracza 0.8 mm, odstęp między otworami montażowymi jest zazwyczaj o ponad 6 mm dłuższy niż standardowy odstęp między otworami korpusu komponentu. Jeśli chodzi o komponenty promieniowe, odstęp między otworami montażowymi powinien odpowiadać odstępowi między kołkami komponentu.
Problemy spowodowane przez nieprawidłowe rozmiary padów PCB
Rozmiar, położenie i kształt pól lutowniczych w płytce drukowanej bezpośrednio wpływają na proces produkcji PCB. Użycie nieprawidłowych rozmiarów pól lutowniczych lub niewłaściwe ich rozmieszczenie może powodować różne problemy podczas lutowania w montażu PCB. Oto kilka problemów, na które możesz natrafić:
- Niewystarczające zwilżenie lutu
Zbyt mały rozmiar padu nie zapewnia wystarczającej powierzchni do prawidłowego zwilżania lutowia, co może prowadzić do słabej jakości połączeń lutowanych i elektrycznych.
- Mostkowanie lutownicze
Gdy pola lutownicze są zbyt blisko siebie lub nieprawidłowo rozmieszczone, istnieje większe ryzyko zwarcia lutowniczego. Dzieje się tak, gdy stopiony lut przypadkowo łączy sąsiednie pola lutownicze, powodując zwarcia.
- Nagrobek
W przypadku montażu powierzchniowego elementów, tombstoning może wystąpić, gdy jeden koniec elementu unosi się nad padem podczas lutowania, co powoduje nierówne lub niekompletne połączenie. Może się tak zdarzyć, jeśli rozmiary padów lub ich położenie są nieprawidłowe, powodując niezrównoważone profile termiczne podczas reflow.
- Wchłanianie lutu
Przesiąkanie lutu może stanowić wyzwanie dla konstrukcji padów przelotowych, jeśli nie są one prawidłowo zaprojektowane. Gdy rozmiar wiertła użytego do wykonania wyprowadzenia jest zbyt duży, maska lutownicza może przesiąknąć przez otwór przed utworzeniem solidnego połączenia. Z drugiej strony, jeśli rozmiar wiertła jest zbyt mały, włożenie wyprowadzenia komponentu staje się trudne, co prowadzi do wolniejszych procesów montażu. Ważne jest znalezienie właściwej równowagi, aby zapewnić niezawodne i wydajne połączenia przelotowe.
- Niekompletne połączenia lutowane
Niewystarczające odstępy między małymi lub blisko siebie położonymi padami lutowniczymi mogą ograniczać tworzenie się odpowiednich spoin lutowniczych i stopu lutowniczego. To ograniczenie może skutkować brakiem tworzenia się spoin lutowniczych lub niewłaściwymi połączeniami lutowniczymi dla danego komponentu.
- Luzy próżniowe
Duże lub nieregularnie ukształtowane pola lutownicze mogą przyczyniać się do powstawania pustych przestrzeni lutowniczych lub kieszeni powietrznych w spoinie lutowniczej. Te puste przestrzenie mogą osłabiać spoinę i niekorzystnie wpływać na rozpraszanie ciepła i przewodnictwo elektryczne.
Podsumowanie
Jakość padów PCB odgrywa kluczową rolę w procesie PCBA i bezpośrednio wpływa na jakość lutowania komponentów na płytce drukowanej. Zrozumienie znaczenia padów w produkcji PCB i PCBA jest niezbędne. Wybór niezawodnej firmy PCBA jest kluczowy dla zapewnienia wysokiej jakości padów i lutowania. Technologia MOKO, chiński producent PCB z 17-letnim doświadczeniem, oferuje kompleksowe usługi produkcyjne typu one-stop. Nasze usługi obejmują Projekt PCB, produkcja, prototypowanie, zaopatrzenie w komponenty, Montaż PCB, i testowanie. Partnerstwo z nami może złagodzić Twoje obawy dotyczące problemów z jakością, pozwalając Ci skupić się na innych aspektach Twojego projektu.
