孔洞剋星™：電子組裝業的大型接地面孔洞：鋼板設計

在先前的文章，我討論過電子組裝業的大型接地面孔洞並提及了一個名為魚骨圖的統計工具。這個工具可以制定出製程並提供絕佳的視覺輔助顯示潛在的缺陷原因及製程變數所產生的影響。這個特別的魚骨圖顯示鋼板設計對於孔洞可以產生很大的影響。今天我將深入這個主題並討論我們如何利用不同的鋼板設計極小化電子組裝業的大型接地面孔洞。

鋼板設計對於底部終端元件(BTC)的孔洞等級具有極大的影響。銲錫膏鍍在電路板上的量及位置可以產生5-10%和40-60%孔洞的差別。在設計您的鋼板和開口圖案前，考慮這些影響是非常重要的。

最關鍵的考量因素之一是鋼板厚度。經閱讀過眾多研究及在銦公司與無數客戶的測試，顯示鋼板厚度在考慮因素中佔了很重要的角色。一般而言，較厚的鋼板會導致較少的孔洞。當單一元件的架高較高時（由於鍍較厚的銲錫膏、由於較厚的鋼板），助焊劑的揮發具有較多的空間脫氣並從元件下脫離禁閉。研究顯示鋼板厚度為4mm和5mm時的統計差別，綜觀來說，5mm厚的鋼板具有較佳的孔洞效能。但當使用6mm或7mm厚的鋼板呢？一般來說，6mm或7mm厚的鋼板會導致太大的銲錫膏表面積而無法適當地透過開孔印刷。基於此原因及其他因素，使用更厚的鋼板往往是不可行的。然而，有時較厚的鋼板會實際地導致更差的孔洞，所以我們無法推斷此結論適合所有的情況。

除了增加鋼板厚度外，也可以藉由極大化銲錫膏的量／高度達成。改善銲錫膏由鋼板至電路板上的轉移效能也可以影響銲錫膏鍍的量／高度並改善四方平面無引腳封裝(QFN)元件下的銲錫膏孔洞效能。鋼板品質、鋼板的金屬組成、使用年齡、磨損及是否鋼板具有奈米鍍層都會對於銲錫膏的轉移效能產生極大的影響。並非所有的鋼板供應商具有相同的鋼板品質。一些鋼板也許會有開口尺寸不正確的問題、切在錯的位置或角度錯誤。若開口與散熱墊無法正確搭配，則銲錫膏將無法以最大的量及最少的變異量適當地轉移至電路板上。鋼板金屬化的裁切在銲錫膏轉移至電路板上的效能上也同時伴演很重要的角色。一些金屬具有較低的表面張力使得銲錫膏更容易從鋼板上轉移銲錫膏。相同的效果也可以藉由使用一些奈米鍍層材料達成。鋼板的使用年齡通常與鋼板的磨損具有絕對的關連性。若鋼板磨損或損壞，開口可能會錯置或圓角化而影響銲錫膏透過鋼板的轉移效果。       

開口設計是另一個想要減少底部終端元件孔洞的考量因素。許多的元件供應商在其元件資料表中具有開口建議事項。通常可以從這裡著手，藉由更改窗格尺寸、形狀、窗格數及窗格的尺寸及形狀而進一步地減少焊料孔洞。每個元件都不相同且對於開口設計而言並沒有適合所有的單一尺寸解決方案。通常更多的窗格開孔較好。而較細的窗格通常會比較粗的好。但就如同鋼板厚度，到某一程度太多的窗格數和太細的窗格會開始導致孔洞的增加。與正方形、圓形或橢圓形相比長方形是不是較好呢？每個元件的情形都會有些許的差異，因此事先的研究是很重要的，且可能的話在量產前做一些測試以找出最適合您製程的條件。

敬請期待我的下個討論印刷電路板 (PCB)表面處理如何影響底部終端元件孔洞的文章。