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本文對貼片廠貼回來的電路板出現(xiàn)芯片引腳間的連錫問題、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(又稱綠油橋或阻焊壩),指的是表面貼裝器件(SMD)焊盤之間的阻焊油墨。阻焊橋的作用是用于防止SDM焊盤(特別是IC封裝)間距過小而導(dǎo)致焊接橋連短路,阻止焊料流動。
在日常開發(fā)中,我們有兩種選擇:
一種是開通窗去除阻焊橋:對整個(gè)芯片引腳區(qū)域進(jìn)行阻焊開窗,像處理金手指一樣,讓IC引腳之間沒有綠橋,手工焊接時(shí)還不覺的有問題,但是在量產(chǎn),SMT貼片的時(shí)候,會出現(xiàn)芯片引腳之間的連錫問題。那就需要貼片廠的工作人員對每一塊電路板進(jìn)行檢查(不過本來也應(yīng)該要檢查),但是人工檢查總會有遺漏,是不是就可能發(fā)生把有問題的電路板寄到你們公司啦,這個(gè)時(shí)候就會去找貼片廠的麻煩。之后省略一萬字,自己領(lǐng)悟。這種方法不建議。
另一種保留阻焊橋:如果我們沒有對芯片的引腳焊盤區(qū)域進(jìn)行開窗,默認(rèn)就是保留阻焊橋的,但是,能不能真的保留打個(gè)問號?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,那就以此來分析吧,
圖中“A焊盤邊到邊間距”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)阻焊對位存在一定的公差,為了避免焊盤被阻焊油墨覆蓋,在設(shè)計(jì)阻焊層時(shí),阻焊開窗通常要比焊盤單邊大0.05mm,也就是大約2mil,以減少阻焊對位公差對產(chǎn)品良率造成影響。
可以看到,阻焊橋?qū)挾群妥韬竼芜呴_窗寬度,兩個(gè)參數(shù)是一個(gè)制約的關(guān)系,阻焊單邊開窗寬度大,對應(yīng)的阻焊橋?qū)挾染蜁冃 ?/p>
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阻焊與焊盤開窗,也就是阻焊開窗和焊盤一樣大,使用LDI可以縮小到0mm)。
但是相鄰焊盤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,注意:是數(shù)據(jù)手冊,不是參考手冊哦。在數(shù)據(jù)手冊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,會有對位誤差,所以在畫PCB封裝的時(shí)候,阻焊開窗層會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沒注意到這些細(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,通過理論計(jì)算阻焊橋的寬度就剩下0.1mm,同時(shí)我也測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)出來的高多層板不會出現(xiàn)阻焊橋脫落的問題。
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),那就會造成阻焊橋不良的情況。
3.PCB阻焊橋設(shè)計(jì)建議
1.對于硬件工程師,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增加。就不會出現(xiàn)阻焊橋脫落的問題。
2.如果所選用的芯片間的阻焊橋無論怎么設(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之間的寬度,還要考慮板廠所使用的工藝。
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