激光焊接工藝對(duì)PCBA的設(shè)計(jì)有哪些要求

設(shè)計(jì)決定質(zhì)量。將激光錫焊工藝方法與PCBA的可制造性結(jié)合的“一體化”思想，為高質(zhì)量的制造提供前提條件和固有的工藝能力。

PCBA的可制造性設(shè)計(jì)決定PCBA的焊接直通率水平，它對(duì)焊接良率的影響是先天性的，較難通過現(xiàn)場(chǎng)工藝的優(yōu)化進(jìn)行補(bǔ)償。

可制造性設(shè)計(jì)決定生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本。如果PCBA的工藝設(shè)計(jì)不合理，可能就需要額外的試制時(shí)間和工裝，如果還不能解決，就必須通過返修來完成。這些都降低了生產(chǎn)效率，提高了成本。

一、PCBA的可制造性設(shè)計(jì)

印制電路板組件（PCBA）是指安裝有電子元器件、具有一定電路功能的印制電路裝配件，如圖所示，在電子制造工廠也稱為單板。

PCBA的可制造性設(shè)計(jì)，主要解決可組裝性的問題，目的是實(shí)現(xiàn)最短的工藝路徑、最高的焊接直通率、最低的生產(chǎn)成本。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有：工藝路徑設(shè)計(jì)、裝配面元器件布局設(shè)計(jì)、焊盤及阻焊設(shè)計(jì)（與直通率相關(guān)）、組裝熱設(shè)計(jì)、組裝可靠性設(shè)計(jì)等。

1、PCBA可制作性

PCB的可制造性設(shè)計(jì)側(cè)重于“可制作性”，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括板材選型、壓合結(jié)構(gòu)、孔環(huán)設(shè)計(jì)、阻焊設(shè)計(jì)、表面處理和拼板設(shè)計(jì)等內(nèi)容。這些設(shè)計(jì)都與PCB的加工能力有關(guān)，受加工方法與能力限制，設(shè)計(jì)的最小線寬與線距、最小孔徑、最小焊盤環(huán)寬、最小阻焊間隙等必須符合PCB的加工能力，設(shè)計(jì)的疊層與壓合結(jié)構(gòu)必須符合PCB的加工工藝。因此，PCB的可制造性設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于滿足PCB廠的工藝能力，了解PCB的制作方法、工藝流程和工藝能力是實(shí)施工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

2、PCBA的可組裝性

而PCBA的可組裝性設(shè)計(jì)側(cè)重于“可組裝性”，即建立穩(wěn)定而堅(jiān)固的工藝性，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率和低成本的焊接。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括封裝選型、焊盤設(shè)計(jì)、組裝方式（或稱為工藝路徑設(shè)計(jì)）、元器件布局、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。所有這些設(shè)計(jì)要求，都是圍繞更高的焊接良率、更高的制造效率、更低的制造成本來展開。

二、激光錫焊工藝

激光錫焊技術(shù)是以精確聚焦的激光束光斑照射焊盤區(qū)域，焊區(qū)在吸收了激光能量后迅速升溫使焊料熔化，然后停止激光照射使焊區(qū)冷卻、焊料凝固，形成焊點(diǎn)，由于只對(duì)焊區(qū)進(jìn)行局部加熱，整個(gè)組件的其它部位幾乎不受熱的影響，焊接時(shí)激光的照射時(shí)間通常只有數(shù)百毫秒。非接觸式焊接，對(duì)焊盤無機(jī)械應(yīng)力影響，空間利用率更高。

激光焊接其適用場(chǎng)合為選擇性的回流焊工藝或者采用錫絲的接插件。如果是SMD元器件則需要首先點(diǎn)涂錫膏，然后再進(jìn)行焊接。焊接過程則分為兩步：首先錫膏需要被加熱，且焊點(diǎn)也被預(yù)熱。之后焊接所用的錫膏被完全熔融，焊錫完全潤濕焊盤，最終形成焊接。使用激光發(fā)生器和光學(xué)聚焦組件焊接，能量密度大，熱傳遞效率高，非接觸式焊接，焊料可為錫膏或錫線，特別適合焊接狹小空間內(nèi)焊點(diǎn)或小焊點(diǎn)功率小，節(jié)約能源。

三、激光焊接對(duì)PCBA的設(shè)計(jì)要求

1、自動(dòng)化生產(chǎn)PCBA傳送與定位設(shè)計(jì)

自動(dòng)化生產(chǎn)組裝，PCB要有符合光學(xué)定位的符號(hào)，比如Mark點(diǎn)?；蛘吆副P對(duì)比度明顯，視覺拍照定位。

2、焊接方法決定元器件的布局

每種焊接方法對(duì)元器件的布局都有自己的要求，元器件的布局必須符合焊接工藝的要求?？茖W(xué)、合理的布局，可以減少不良焊點(diǎn)，可以減少工裝的使用。

比如，激光焊接片式元件，要求焊盤長度比貼片元件大，使其貼好后能露出焊盤。避免貼片元件焊接時(shí)發(fā)生位移。

3、提升焊接直通率的設(shè)計(jì)

焊盤、阻焊、鋼網(wǎng)的匹配設(shè)計(jì)焊盤與引腳結(jié)構(gòu)決定了焊點(diǎn)的形貌，也決定了吸附熔融焊料能力。安裝孔的合理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)75%的透錫率。

審核編輯：湯梓紅