然而，Samtec Inc.和Phoenix Contact的一項研究表明
，通過優化焊膏模板的開孔形狀，設計師就可以選擇已廣泛提供的、價格更低的
、共麵度為0.15 mm的連接器來與更精細的0.10 mm焊膏模板配合使用，同時在良品率為100%的情況下也能滿足IPC-J-STD-001 Class 2標準的要求。

 

本(ben)文(wen)將(jiang)討(tao)論(lun)焊(han)膏(gao)模(mo)板(ban)與(yu)連(lian)接(jie)器(qi)共(gong)麵(mian)度(du)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)，以(yi)及(ji)設(she)計(ji)師(shi)麵(mian)臨(lin)的(de)取(qu)舍(she)和(he)製(zhi)約(yue)因(yin)素(su)等(deng)話(hua)題(ti)。然(ran)後(hou)本(ben)文(wen)將(jiang)介(jie)紹(shao)此(ci)項(xiang)研(yan)究(jiu)的(de)情(qing)況(kuang)和(he)相(xiang)應(ying)的(de)結(jie)果(guo)，以(yi)及(ji)這(zhe)些(xie)結(jie)果(guo)在(zai)優(you)化(hua)設(she)計(ji)的(de)時(shi)候(hou)對(dui)成(cheng)本(ben)、空間

、性能和可靠性產生的影響。

 

焊膏模板與連接器共麵度之間的關係

 

利li用yong精jing密mi加jia工gong的de焊han膏gao模mo板ban來lai精jing準zhun地di施shi放fang一yi小xiao塊kuai焊han膏gao並bing不bu太tai困kun難nan。但dan隨sui著zhe連lian接jie器qi引yin腳jiao數shu量liang的de不bu斷duan增zeng加jia，同tong時shi連lian接jie器qi上shang的de一yi些xie引yin腳jiao需xu要yao被bei做zuo成cheng特te定ding形xing狀zhuang和he被bei做zuo成cheng諸zhu如ru直zhi角jiao連lian接jie等deng特te定ding的de連lian接jie類lei型xing，連lian接jie器qi與yu采cai用yong精jing密mi焊han膏gao模mo板ban來lai施shi放fang成cheng形xing的de焊han料liao之zhi間jian出chu現xian了le越yue來lai越yue大da的de匹pi配pei困kun難nan。主zhu要yao問wen題ti是shi由you於yu連lian接jie器qi引yin腳jiao的de共gong麵mian度du引yin起qi。

 

簡而言之

，“共麵度”這一術語是指當連接器被置於平麵上時，其高度最高的和高度最低的引線（或引腳）之間的最大距離。該距離的數值通常可用光學測量設備測得（圖1，左圖）。

 

圖1: 共麵度是指在一個平麵上測量到的不同引線高度之間的最大差值；對表麵貼裝（SMT）器件的引線而言，將該項差值降至最低至關重要，借此可以避免焊點出現問題。（右下角）。（圖片來源：Samtec Inc.）

 

好的共麵度對於好的焊點至關重要：如ru果guo一yi條tiao引yin腳jiao或huo引yin線xian的de位wei置zhi太tai高gao，它ta可ke能neng就jiu無wu法fa與yu焊han膏gao形xing成cheng充chong分fen的de接jie觸chu，從cong而er導dao致zhi焊han點dian在zai機ji械xie上shang出chu現xian虛xu焊han或huo出chu現xian完wan全quan電dian氣qi連lian接jie開kai路lu的de漏lou焊han。大da多duo數shu規gui範fan都dou要yao求qiu共gong麵mian度du在zai0.10mm和0.15mm之間。

 

通過利用正確的工藝和工具，就能夠為多數應用持續地構建共麵度為0.15 mm的連接器。然而，由於引腳數量的增加，特別是一些連接器的引腳發展成為了特定的形狀
，或者它們需要以特定角度（如雙排、直角）來進行連接時，要達到0.10 mm的共麵度就更為困難。維持這種較低的共麵度會增加連接器成本。

 

如今的大型電路板都包括超過3000個元件和體積更小的、更(geng)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)的(de)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)，使(shi)得(de)本(ben)已(yi)緊(jin)張(zhang)的(de)板(ban)上(shang)空(kong)間(jian)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)密(mi)集(ji)，其(qi)結(jie)果(guo)是(shi)元(yuan)器(qi)件(jian)引(yin)腳(jiao)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)距(ju)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao)
，設(she)計(ji)師(shi)現(xian)在(zai)也(ye)在(zai)更(geng)多(duo)地(di)考(kao)慮(lv)采(cai)用(yong)厚(hou)度(du)為(wei)0.10 mm的焊膏模板。如果使用更厚的焊膏模版，那麼引線或焊盤之間就會存在較高的焊橋風險。然而
，設計師很難找到既滿足0.10mm共麵度規格要求，同時又具有足夠引腳數及合適外形尺寸的連接器。

 

當dang然ran
，設she計ji師shi的de確que也ye可ke以yi選xuan擇ze其qi他ta解jie決jue方fang案an。如ru他ta們men可ke以yi采cai用yong階jie梯ti化hua焊han膏gao模mo板ban
，用yong薄bo一yi點dian的de焊han膏gao模mo板ban來lai應ying對dui小xiao節jie距ju元yuan件jian
，而er用yong更geng大da一yi些xie的de模mo板ban來lai支zhi持chi連lian接jie器qi。這zhe就jiu解jie決jue了le問wen題ti，但dan焊han膏gao模mo板ban成cheng本ben就jiu會hui變bian得de更geng高gao，同tong時shi還hai有you可ke能neng無wu法fa適shi用yong於yu焊han錫xi階jie梯ti兩liang側ce元yuan器qi件jian之zhi間jian空kong間jian不bu足zu的de應ying用yong。根gen據ju通tong常chang的de經jing驗yan來lai看kan
，兩liang個ge階jie梯ti開kai孔kong之zhi間jian的de距ju離li應ying該gai為wei階jie梯ti厚hou度du的de36倍。

 

另(ling)一(yi)種(zhong)選(xuan)擇(ze)是(shi)使(shi)用(yong)多(duo)個(ge)連(lian)接(jie)器(qi)。連(lian)接(jie)器(qi)的(de)引(yin)腳(jiao)數(shu)量(liang)越(yue)少(shao)，就(jiu)越(yue)容(rong)易(yi)使(shi)其(qi)滿(man)足(zu)更(geng)為(wei)緊(jin)密(mi)的(de)共(gong)麵(mian)度(du)規(gui)格(ge)。但(dan)是(shi)多(duo)個(ge)連(lian)接(jie)器(qi)又(you)增(zeng)加(jia)了(le)成(cheng)本(ben)
，同(tong)時(shi)增(zeng)加(jia)了(le)布(bu)局(ju)複(fu)雜(za)性(xing)並(bing)帶(dai)來(lai)可(ke)靠(kao)性(xing)問(wen)題(ti)。此(ci)外(wai)，盡(jin)管(guan)連(lian)接(jie)器(qi)可(ke)能(neng)滿(man)足(zu)0.10 mm共麵度要求
，但厚度為0.10 mm的焊膏模板意味著更低的焊料高度，從而導致焊點機械強度可能不夠高。

 

如何優化焊膏模板的開孔

 

為了最低限度地采用這些折衷方案，Samtec和Phoenix Contact針對三個係列的連接器研究了通過修改焊膏模板開孔所產生的效果。這些研究使用了一個厚度為0.15 mm和1:1開孔的模板，從而使沉積焊料的尺寸和形狀與銅焊盤一致。隨後在這些實驗中增加了兩種厚度為0.10mm的、但開孔更大的模板，並在接下來的研究中製作並選用了共麵度在0.10 mm和0.15 mm範圍內的連接器。

 

這zhe項xiang研yan究jiu涉she及ji將jiang焊han膏gao模mo板ban開kai孔kong的de大da小xiao調tiao整zheng到dao超chao出chu焊han盤pan尺chi寸cun來lai進jin行xing套tao印yin，以yi增zeng加jia焊han料liao量liang並bing形xing成cheng更geng好hao的de連lian接jie，但dan不bu多duo到dao導dao致zhi焊han橋qiao或huo在zai電dian路lu板ban表biao麵mian留liu下xia焊han球qiu。為wei實shi現xian這zhe一yi目mu標biao
，這zhe項xiang研yan究jiu依yi賴lai於yu回hui流liu焊han過guo程cheng中zhong的de焊han膏gao在zai達da到dao其qi液ye化hua溫wen度du後hou，在zai加jia熱re的de焊han盤pan上shang形xing成cheng凝ning結jie的de趨qu勢shi。當dang然ran，必bi須xu為wei每mei種zhong連lian接jie器qi類lei型xing確que定ding正zheng確que的de開kai孔kong大da小xiao（圖2）。

 

圖2：橙色輪廓顯示了FTSH連接器的最佳開孔尺寸。（圖片來源：Samtec Inc.）

 

例如，為了確保在共麵度為0.152 mm的 FTSH連接器樣品與厚度為0.10 mm焊膏模板之間形成良好的焊點，最佳開孔為2.84 mm x 0.97 mm。這樣就可以麵向100%良品率去實現滿足IPC-J-STD-001 Class 2標準要求的高質量焊點（圖3）。

 

圖3 ：共麵度為0.152 mm的FTSH連接器樣品在使用了厚度為0.10 mm的、具有優化開孔的焊膏模板後形成的焊接結果，可以看到其內排（左圖）引腳和外排引腳（右圖）都是高質量的焊點。（圖片來源：Samtec Inc）

 

基於這些結果，可以清楚地看到設計人員在使用厚度為0.10 mm的焊膏模板時，應當再次考慮采用最大共麵度值為0.15mm的(de)連(lian)接(jie)器(qi)。如(ru)果(guo)已(yi)經(jing)確(que)定(ding)了(le)用(yong)最(zui)佳(jia)模(mo)板(ban)開(kai)孔(kong)來(lai)支(zhi)持(chi)組(zu)合(he)模(mo)式(shi)，就(jiu)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)眾(zhong)多(duo)現(xian)成(cheng)可(ke)用(yong)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)而(er)擴(kuo)大(da)了(le)選(xuan)擇(ze)範(fan)圍(wei)
，並(bing)可(ke)避(bi)免(mian)在(zai)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)選(xuan)用(yong)昂(ang)貴(gui)的(de)替(ti)代(dai)品(pin)。如(ru)果(guo)最(zui)佳(jia)開(kai)孔(kong)無(wu)法(fa)在(zai)網(wang)上(shang)獲(huo)得(de)或(huo)尚(shang)未(wei)確(que)定(ding)

，那(na)麼(me)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)在(zai)設(she)計(ji)流(liu)程(cheng)之(zhi)初(chu)就(jiu)要(yao)去(qu)聯(lian)係(xi)連(lian)接(jie)器(qi)製(zhi)造(zao)商(shang)來(lai)確(que)定(ding)最(zui)佳(jia)開(kai)孔(kong)，或(huo)為(wei)任(ren)何(he)已(yi)確(que)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)找(zhao)出(chu)更(geng)合(he)適(shi)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

 

早期介入極為關鍵，隨著設計流程逐漸深入，其選擇麵就越來越窄。

 

結論

 

由於充分了解各種取舍權衡，並聽到客戶對更加精密的焊膏模板和更加緊致的共麵度的渴望，Samtec Inc.與Phoenix Contact兩家公司的研發團隊攜手開發了優化焊膏模板開孔的途徑，它可使共麵度為0.15mm的連接器能與厚度為0.10mm的焊膏模板配合使用。該項研究帶來了全球最佳成果：厚度為0.10mm的精密焊膏模板、更大的連接器選擇範圍、低成本、低複雜度、滿足IPC-J-STD-001 Class 2標準中機械強度要求的高質量焊點。

 

關於作者：

 

David Decker，Samtec Inc.互聯工藝部總監

 

 

David Decker於1993年獲得了路易斯維爾大學Speed科學學院（University of Louisville’s Speed Scientific School）的機械工程工學碩士學位，並於1998年獲得了專業工程執照。其職業生涯始於在Lexmark, Inc. 擔任的注塑模具工程師，其後任職於通用電氣家電產品部（General Electric Appliances）。隨後
，David加入了Samtec並在該公司工作了22年，曾在新產品設計
、定製化產品設計等部門擔任重要職務，並在過去15年中一直擔任互連工藝部總監。David還在Clark縣警長辦公室預備役部擔任中尉，並在該處服務了9年。

 

 

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