PCBA組裝方式

(1)PCBA的組裝方式指PCBA正反面元器件的布局結(jié)構(gòu),它取決于工藝路徑的設(shè)計(jì),主要的布局類型如下所示。

1.全SMD布局設(shè)計(jì)
 隨著元器件封裝技術(shù)的發(fā)展，各類元器件基本上可以用表面組裝封裝；因此，盡可能采用全SMD設(shè)計(jì),有利于簡化工藝和提高組裝密度。
 根據(jù)元器件數(shù)量以及設(shè)計(jì)要求,可以設(shè)計(jì)為單面全SMD或雙面全SMD布局(見圖1-6)。

對于雙面全SMD布局,布局在底面的元器件應(yīng)該滿足頂面焊接時(shí)不會掉下來的最基本要求。
裝配工藝流程如下：
(1)底面:印焊膏→貼片→再流焊接。
(2)頂面:印焊膏→貼片→再流焊接。
 之所以先焊接底面,是因?yàn)橐话愕酌嫔纤季值腟MD考慮到了不能掉下來的焊接要求。
2.頂面混裝,底面SMD布局設(shè)計(jì)
 這是目前常見的布局形式，根據(jù)插裝元器件的焊接方法，可以細(xì)分為三類布局，

即波峰焊接、掩模選擇性波峰焊接和移動噴嘴選擇性波峰焊接或手工焊接。由于焊接工藝不同，設(shè)計(jì)要求也有所不同。
1)底面采用波峰焊接的布局設(shè)計(jì)
 底面采用波峰焊接的布局設(shè)計(jì)如圖1-7所示,這類布局適合復(fù)雜表面組裝元器件可以在頂面布局下的情況。

 底面一般只布局適合波峰焊接的封裝,如0603~1206范圍內(nèi)的片式元件、引線間距不小于1mm的SOP等。
波峰焊接面上布局的SMD必須先用點(diǎn)膠固定。采用的裝配工藝流程如下:
(1)頂面:印刷焊膏→貼片→再流焊接。
(2)底面:點(diǎn)膠→貼片→固化。
(3)頂面:插件。
(4)底面:波峰焊接。
 之所以先焊接頂面,一方面是因?yàn)槁鉖CB在焊接前

比較平整;另一方面是因?yàn)榈酌婕t膠的固化溫度比較低(≤150℃),不會對頂面上已經(jīng)焊接好的元器件構(gòu)成不良影響。
貼片膠通常為紅色，因此也稱紅膠。采用點(diǎn)膠的波峰焊接工藝也稱紅膠波峰焊接工藝。

2)底面采用掩模選擇性波峰焊接的布局設(shè)計(jì)
 掩模選擇性波峰焊接，簡稱掩模選擇焊，指使用掩模板將已經(jīng)焊接好的表面組裝元器件遮蔽起來，只露出需要波峰焊接區(qū)域的選擇性波峰焊接工藝。

所使用的掩模板也稱托盤，因此掩模選擇性波峰焊接也稱托盤選擇性波峰焊接、托盤選擇焊。
 底面采用掩模選擇性波峰焊接的布局設(shè)計(jì)如圖1-8所示，這類布局適合SMD數(shù)量多、頂面布局不下，又有不少插裝元器件的情況。

 底面元器件的布局要求比較多：一是SMD元器件不能太高；二是波峰焊接元器件與掩模板保護(hù)的SMD之間的間隔要滿足掩模板制作及焊接傳熱的設(shè)計(jì)要求。

掩模選擇性波峰焊接的布局設(shè)計(jì)，其裝配工藝流程如下：
(1)底面：印刷焊膏→貼片→再流焊接。
(2)頂面：印刷焊膏→貼片→再流焊接。
(3)頂面:插件。
(4)底面：加掩模板，波峰焊接。掩模板如圖1-9所示。

3)底面采用移動噴嘴選擇性波峰焊接的布局設(shè)計(jì)
 底面元器件的布局與雙面全SMD基本一樣，只要插裝引腳與周圍元器件的間隔滿足噴嘴焊接要求即可。
底面采用移動噴嘴選擇性波峰焊接的布局設(shè)計(jì)，其裝配工藝流程如下：
(1)頂面:印焊膏→貼片→再流焊接;
(2)頂面:印焊膏→貼片→再流焊接;
(3)頂面:移動噴嘴選擇性波峰焊接。
3.焊接良率與組裝可靠性的考慮

 PCBA的組裝方式設(shè)計(jì),在一些工藝條件下會影響到焊接的良率與組裝可靠性。比如：
(1)雙面組裝PCBA,第二次焊接面的平整度不如第一次焊接面。
 我們知道,PCB屬于不同材料的層壓產(chǎn)品,存在內(nèi)應(yīng)力。在第一次焊接后 PCB會發(fā)生變形。此變形會影響到第二次焊接面的焊膏印刷。

因此,對于那些焊膏量比較敏感的元器件(如雙排QFN、0.4mmQFP等),在布局時(shí)必須考慮變形對焊膏厚度或量的影響

以及控制變形措施需要的空間要求（如工裝的定位與安裝位置）。
(2)在掩模選擇焊接工藝條件下,PCB表面容易殘留未經(jīng)高溫分解的焊劑。

我們通常采用合成石掩模板實(shí)現(xiàn)選擇焊接,由于掩模板與PCB之間沒有密封圈,僅靠接觸進(jìn)行密封,實(shí)際上它們之間存在著一定的間隙,如圖1-11所示。

在噴涂助焊劑的時(shí)候，過厚的焊劑往往會在縫隙毛細(xì)作用力下吸附進(jìn)縫隙或因傳送系統(tǒng)的傾斜流進(jìn)縫隙，而這些焊劑過波峰時(shí)又不能被熔融的焊錫高溫分解掉或沖刷掉，

具有一定的腐蝕性。如果焊接后不進(jìn)行清洗，這些殘留的助焊劑很容易吸潮而成為電解質(zhì)溶液,降低表面絕緣電阻甚至對電路、元器件造成腐蝕,影響PCBA的長期可靠性。

因此，元器件布局時(shí)一定要保證被保護(hù)元器件與選擇焊接的元器件焊盤之間有足夠的距離，不能無約束地追求小距離的設(shè)計(jì)。距離越小，掩模選擇開窗密封尺寸就越小，對可靠性的影響也越大。
(3)紅膠波峰焊接工藝,容易對頂面焊接完成的BGA器件焊點(diǎn)造成界面粗化現(xiàn)象。
在波峰焊接過程中,熱量會通過BGA下的導(dǎo)通孔將BGA焊點(diǎn)加熱,導(dǎo)致BGA 焊點(diǎn)PCB側(cè)晶粒粗大甚至重新熔化與結(jié)晶,從而導(dǎo)致BGA焊點(diǎn)可靠性劣化。

我們應(yīng)了解,紅膠波峰焊接工藝起源于SMT發(fā)展之初,主要用于表面組裝元器件以片式元件為主的時(shí)代?，F(xiàn)在應(yīng)避免采用這種設(shè)計(jì)，因?yàn)樗粌H組裝密度低、效率低，并且也會限制設(shè)計(jì)的布局。