预防空洞™:电子装配中的大面积接地层的空隙：模板设计

在之前的一篇博客中我谈过电子装配中的大面积接地层空隙，并提到一种被称作石川图的统计工具。这个工具有助于我们制定一个流程，并能够提供非常好的视觉辅助，视觉辅助可以展现出潜在的缺陷诱因以及该流程变量所存在的影响。这种特别的石川图显示出模板设计会对空隙产生较大的影响。今天我会进一步钻研这个领域，然后说说我们如何才能将模板设计各异的电子装配中的大面积接地层焊接空隙减少到最少。

对于底部终接元件来说，模板设计对空隙的水平会产生巨大的影响。沉积在电路板上的焊锡膏的数量以及焊锡膏的沉积位置会使 5-10% 的空隙和 40-60% 的空隙之间产生差异。在设计模板和孔眼样式之前考虑这些影响是很关键的。

最为关键的一点是模板的厚度。在许多研究中，在铟公司以及在客户的无数次试验中，我们知道，这些都表明模板的厚度起着相当大的作用。通常，模板的厚度越厚，产生的空隙就越少。当某一特定部件的间隙越大（由于焊锡膏沉积较厚、模板较厚），助焊剂的挥发物就有更大的空间脱气、脱离该部件的限制。研究显示了 4密耳厚的模板和 5密耳厚的模板之间的统计差异，而且，在所有情况下，5密耳厚的模板所提供的空隙性能更佳。但是，如果用 6密耳或 7密耳厚的模板，情况会是怎样呢？通常，6密耳或 7密耳厚的模板会导致焊锡膏的面积比太高，而不能通过孔眼进行正常印刷。基于此原因，加上别的因素，使用较厚的模板通常是不可行的。然而，较厚的模板实际上会产生更糟的空隙问题，所以，我们不能保证这个想法能适用于所有型号。

使焊锡膏的体积/高度最大化可以通过除增加模板厚度以外的方法实现。提高焊锡膏从模板到电路板的转移效率也能影响焊锡膏沉积的体积/高度，并且会提高 QFN 部件的焊锡膏空隙性能。模板质量、模板金属复合物、寿命、磨损，以及模板被涂上材料（如纳米涂层）的情况，这些都会极大地影响焊锡膏的转移效率。不是所有模板供应商的模板质量都是相同的。有些模板可能存在孔眼问题，如尺寸不准确、孔眼切割位置错误，或者θ值出现偏差。如果这些孔眼与衬垫不能准确匹配，焊锡膏就不能以最大的体积和最小的变量正确地转移到电路板上。模板的切割金属喷镀也会影响焊锡膏到电路板的转换效率。有些金属的表面张力低于其他金属，这就使焊锡膏更容易通过模板转移并离开模板。使用某些纳米涂层材料也能实现这种效果。模板的寿命通常与模板的磨损直接相关。如果模板有磨损或损伤，孔眼可能需要铸造或修圆，这就会影响焊锡膏（通过模板）的转移。

孔眼设计是您考虑减少底部终接元件的空隙的又一领域。许多部件供应商在部件数据表中都列明了孔眼的建议。一般来说这一措施是一个好的起点，但窗玻璃尺寸、形状、窗玻璃格栅数目以及窗玻璃格栅的尺寸和形状的变化可能会进一步减少焊接空隙。部件与部件之间是有差异的，所以，孔眼设计不存在通用的解决方案。通常情况下窗玻璃孔眼多比少好。通常情况下窗玻璃格栅薄比厚好。但是，就像模板厚度，太多的窗玻璃（孔眼）和太薄的窗玻璃格栅都会导致空隙的增加。矩形比正方形或圆形或椭圆形更好吗？每个部件所起的作用都是稍有不同的，所以在生产前进行钻研和可能的试验是很重要的，可以发现在工艺中哪些表现最佳。

请继续关注我的下一个讨论点：PCB 处理是如何影响底部终接元件的空隙的？