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本文對(duì)貼片廠貼回來(lái)的電路板出現(xiàn)芯片引腳間的連錫問(wèn)題、PCB板(電路板)的阻焊橋脫落有一定意義,特別是做電子產(chǎn)品的工程師強(qiáng)烈建議閱讀、而對(duì)于個(gè)人DIY的電子玩家也可以了解這些概念。

1.阻焊橋的作用與工藝生產(chǎn)能力

1.1.阻焊橋的定義與作用

阻焊橋(又稱(chēng)綠油橋或阻焊壩),指的是表面貼裝器件(SMD)焊盤(pán)之間的阻焊油墨。阻焊橋的作用是用于防止SDM焊盤(pán)(特別是IC封裝)間距過(guò)小而導(dǎo)致焊接橋連短路,阻止焊料流動(dòng)。

在日常開(kāi)發(fā)中,我們有兩種選擇:

一種是開(kāi)通窗去除阻焊橋:對(duì)整個(gè)芯片引腳區(qū)域進(jìn)行阻焊開(kāi)窗,像處理金手指一樣,讓IC引腳之間沒(méi)有綠橋,手工焊接時(shí)還不覺(jué)的有問(wèn)題,但是在量產(chǎn),SMT貼片的時(shí)候,會(huì)出現(xiàn)芯片引腳之間的連錫問(wèn)題。那就需要貼片廠的工作人員對(duì)每一塊電路板進(jìn)行檢查(不過(guò)本來(lái)也應(yīng)該要檢查),但是人工檢查總會(huì)有遺漏,是不是就可能發(fā)生把有問(wèn)題的電路板寄到你們公司啦,這個(gè)時(shí)候就會(huì)去找貼片廠的麻煩。之后省略一萬(wàn)字,自己領(lǐng)悟。這種方法不建議。

另一種保留阻焊橋:如果我們沒(méi)有對(duì)芯片的引腳焊盤(pán)區(qū)域進(jìn)行開(kāi)窗,默認(rèn)就是保留阻焊橋的,但是,能不能真的保留打個(gè)問(wèn)號(hào)?比如阻焊橋只有2mil寬(1mil=0.0254mm),那么工藝水平達(dá)不到啊,就像芯片說(shuō)要做到3nm,5nm工藝,甚至1nm工藝,現(xiàn)有工藝水平達(dá)不到啊。所以阻焊橋能不能成功保留還是需要斟酌考慮的。

1.2.工藝生產(chǎn)能力

不同廠家的生產(chǎn)工藝不一樣,這里我以嘉立創(chuàng)官網(wǎng)上展示的阻焊橋生產(chǎn)工藝能力進(jìn)行分析:

一般電路板的銅厚默認(rèn)就是1oz,那就以此來(lái)分析吧,

圖中“A焊盤(pán)邊到邊間距”其實(shí)就是阻焊橋的寬度。為什么這里多層板的阻焊橋間隙可以做到0.1mm呢,因?yàn)樗蒙a(chǎn)工藝不同,導(dǎo)致的工藝能力不同,單雙層板用的傳統(tǒng)的CCD曝光機(jī),而多層板(四層及以上板子層數(shù))用的LDI阻焊曝光機(jī);

傳統(tǒng)的CCD曝光機(jī)阻焊對(duì)位存在一定的公差,為了避免焊盤(pán)被阻焊油墨覆蓋,在設(shè)計(jì)阻焊層時(shí),阻焊開(kāi)窗通常要比焊盤(pán)單邊大0.05mm,也就是大約2mil,以減少阻焊對(duì)位公差對(duì)產(chǎn)品良率造成影響。

可以看到,阻焊橋?qū)挾群妥韬竼芜呴_(kāi)窗寬度,兩個(gè)參數(shù)是一個(gè)制約的關(guān)系,阻焊單邊開(kāi)窗寬度大,對(duì)應(yīng)的阻焊橋?qū)挾染蜁?huì)變小。

而LDI(激光直接成像)阻焊曝光機(jī)生產(chǎn)電路板時(shí),減少了傳統(tǒng)曝光技術(shù)和CCD曝光技術(shù)中因菲林光繪和對(duì)位的偏差,讓阻焊精度更高。(就可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的1:1阻焊與焊盤(pán)開(kāi)窗,也就是阻焊開(kāi)窗和焊盤(pán)一樣大,使用LDI可以縮小到0mm)。

但是相鄰焊盤(pán)間的距離小于制作阻焊橋所需的最小值,在PCB的設(shè)計(jì)端仍然有阻焊橋,那么PCB成品可能會(huì)因?yàn)樽韬笜蛎撀涞炔涣茧[患。

下面放一些阻焊橋不良的圖片:

從圖片可以看到,存在阻焊橋脫落,兩個(gè)引腳焊盤(pán)連錫的情況,究其原因就是阻焊橋?qū)挾忍?,小于最小工藝參?shù)導(dǎo)致的。那如何避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢,就要從設(shè)計(jì)端和制造端兩個(gè)方面考慮了。

2.芯片IC的阻焊橋?qū)挾?/strong>

特意找了一下STM32F103c8t6,LQFP48引腳的封裝的引腳間距,可以下載你要用的芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè),注意:是數(shù)據(jù)手冊(cè),不是參考手冊(cè)哦。在數(shù)據(jù)手冊(cè)里面封裝特性這一章節(jié),可以看到要使用的芯片兩個(gè)引腳之間的間距是多少。這個(gè)圖可以看出STM32F103c8t6這款芯片兩個(gè)引腳之間的中心間距是0.5mm,邊緣間距是0.2mm。

由上文提到的CCD曝光技術(shù)分析,會(huì)有對(duì)位誤差,所以在畫(huà)PCB封裝的時(shí)候,阻焊開(kāi)窗層會(huì)比線路層略微大一點(diǎn),那么大多少呢,平常設(shè)計(jì)中可能直接用的其他人的器件庫(kù)沒(méi)注意到這些細(xì)節(jié)。這里我從就JLC-EDA里面直接找了STM32F103c8t6這款芯片,打開(kāi)它的封裝進(jìn)行了查看:

這里我們可以看到,這個(gè)芯片的阻焊擴(kuò)展默認(rèn)寬度是0.05mm,那么引腳左右就要0.1mm,通過(guò)理論計(jì)算阻焊橋的寬度就剩下0.1mm,同時(shí)我也測(cè)了一下阻焊橋之間的寬度剛好是0.1mm,這個(gè)參數(shù)剛好卡在了1oz銅厚的極限值,生產(chǎn)出來(lái)的高多層板不會(huì)出現(xiàn)阻焊橋脫落的問(wèn)題。

但是你選用的芯片引腳距離比0.2mm小,或者要生產(chǎn)2oz的銅厚的產(chǎn)品呢,或者你選用的廠家仍然用的是CCD曝光技術(shù),那就會(huì)造成阻焊橋不良的情況。

3.PCB阻焊橋設(shè)計(jì)建議

1.對(duì)于硬件工程師,特別是負(fù)責(zé)PCBLayout或者可制造性分析部分的,要了解清楚板廠的工藝水平,對(duì)你要制造的電路板用什么工藝技術(shù),要摸清楚。如嘉立創(chuàng)在多層板使用的是LDI曝光技術(shù),那么對(duì)于一些引腳間距小于0.2mm的芯片設(shè)計(jì)時(shí)可以減小阻焊擴(kuò)展寬度,那么阻焊橋的寬度就會(huì)增加。就不會(huì)出現(xiàn)阻焊橋脫落的問(wèn)題。

2.如果所選用的芯片間的阻焊橋無(wú)論怎么設(shè)計(jì)都不滿足工廠最小阻焊橋的設(shè)計(jì)工藝,那么就要更換這個(gè)芯片的封裝類(lèi)型或者更換所選芯片了。

綜上所述:在設(shè)計(jì)阻焊橋時(shí),不僅要考慮芯片焊盤(pán)之間的寬度,還要考慮板廠所使用的工藝。

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