混合技术贴装与回流的模板设计(DOC 14).docVIP

混合技术贴装与回流的模板设计 By William E. Coleman, Denis Jean and Julie Bradbury 本文回顾用于在通孔焊盘/开口的周围和内面印刷锡膏的模板设计要求 有必要回顾对于混合技术板的模板设计要求，因为全面实施允许通孔元件和表面贴装元件(SMD)两者同时贴装和随后的回流焊接。这消除了波峰焊接或手工焊接通孔元件的必要。 通孔元件的材料类型、引脚类型、引脚长度和支起高度将被考虑。将考虑三种模板设计：使用特大模板开孔来添印锡膏在通孔焊盘区域内的单一厚度模板，使用特大模板开孔来添印锡膏在通孔焊盘区域内的台阶式模板，和用于在通孔焊盘区域内的印刷锡膏的厚模板(0.015 ~ 0.025 厚度)。厚模板是双印模板工艺中的第二块模板。 模板设计的选择依靠几个因素。这些因素包括：用于填充引脚周围已镀通孔以形成适当焊锡圆角的总的焊锡量要求；板的厚度；引脚直径；已镀通孔尺寸；通孔元件在板面分布的位置；元件间距；阻焊表面能量；锡膏活性水平；和金属可焊性。 背景 虽然从通孔元件到SMD的转换已经是戏剧性的，但许多印刷电路板(PCB)还使用两种技术来组装。在大多数电子装配中，将有一些通孔元件在板上。在要求功率的应用中，连接器将继续以通孔形式存在。把通孔元件和SMD一起贴装和回流焊接会带来很大的利益。这表示对锡膏印刷工艺的特殊挑战。模板必须提供足够的锡膏量来填充通孔，提供良好的焊接点。通孔元件必须能够经受在回流焊接过程中遇到的特别大的热量。对通孔引脚形式和整个PCB设计必须作特殊的考虑。最近由Gervascio和Whitmore et al发表的论文已探讨了对通孔回流焊接的脚-浸-膏的工艺。 通孔元件选择 元件材料。元件经常落入“不兼容”的范畴，因为它们是设计用于波峰焊接的 - 元件身体的温度典型的比回流焊接工艺低50° ~ 100°C。 以下是对回流焊接工艺的可接受和不可接受的材料一列表： 可接受材料： Diallyl Phthalate; Fluorinated Ethylene Propylene (FEP); Neoprene; Nylon 6/6; Perfluoroalkoxy (PFA) resin; Phenolic; Polyamide-imide; Polyarylsulfone; Polyester ; Thermoset; Polyetherimide; Polyethylene Terephthalate; Polyimide; Polysulfone; Polytetrafluoroethylene (PFTE); Silicone; Polyphenylene Sulfide (PPS); Liquid Crystal Polymer (LCP); Polyetheretherketone. 不可接受材料： Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS); Acetal polymer; Acrylic; Cellulose Acetate Butyrate (CAB); Polybutylene Teraphthalate (PBT); Polybutylene; Polycarbonate; Polyethylene; Polyphenylene Oxide; Polypropylene; Polystyrene; Polyvinyl Chloride (PVC); Polyethylene Tedrephthalate (PET). 引脚类型：直脚比较锁脚 通孔元件将经常有很高的保持力，波峰焊接期间用来保持元件的位置。在闯入式回流焊接中，这种力量没有必要。高插入力量将使手工或自动插件复杂化，产生通孔元件插件或贴装期间的缺陷机会。通孔元件的插件力量必须小于贴装设备的Z轴力量；理想的，插件力应该趋于零。插件振动应该保持到最小，以防止较小的SMD位移。元件选择必须考虑到机器限制(贴装精度，贴装力量，视觉能力和送料机构)和人机工程学因素。有高引脚数的通孔元件应该有手工贴装的定位特征，指导操作员对焊盘孔的适当定位。 引脚长度 引脚长度不应该超过PCB厚度的0.050。当引脚插入，一些锡膏被顶出孔，留在引脚上。如果引脚太长，在回流焊接过程中锡膏将不能流回焊盘，减少了最后的焊接圆角体积。 PCB设计事项 通孔尺寸。在分析元件通孔尺寸的设计中，几个因素起作用： 贴装精度公差(A)PCB通孔位置公差(B)PCB通孔尺寸公差(C)零件引脚位置公差(D)引脚直径公差(E) 经验显示，最坏情况的分析不总是必须的。假设这些因素设正常和独立地分布的，每个因素的自然公差限(±3 sigma)与它们各自的规格限定相符合，或在其内，对插件过程的总标准偏差的估计的公差的平方