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PCB中那些不良设计对印刷工艺的影响?
发布时间:2025-09-09 15:13:33
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在SMT表面贴装技术的全流程中,锡膏印刷是第一步,也是至关重要的一步。业界常有人说“SMT质量的好坏,七分取决于印刷”,足见其重要性。然而,许多工程师在完成PCB设计时,往往更多地关注电气性能和逻辑功能,忽略了一些设计细节对后端制造工艺,尤其是锡膏印刷环节产生的深远影响。一个看似微小的设计偏差,就可能在高速生产的印刷机上被放大,导致连锡、少锡、拉尖等一系列工艺缺陷,最终引发焊接不良,降低直通率。那么,究竟是PCB上的哪些不良设计在暗中阻碍着印刷工艺的顺利进行呢?


首当其冲的就是与锡膏直接接触的焊盘设计。焊盘是锡膏沉积的载体,其设计的合理性直接决定了印刷成型的质量。一个常见的问题是焊盘尺寸与元器件引脚尺寸不匹配。当焊盘过大时,熔融焊料形成的弯月面拉力不均匀,容易将微型元件如0201、01005电阻电容拉至一侧,造成立碑缺陷;而焊盘过小则会导致锡膏量不足,形成虚焊或焊点强度不够。更为关键的是,对于IC芯片,特别是引脚间距非常小的QFP或BGA封装,焊盘的长度和宽度必须精确。过长的焊盘会减少引脚之间的安全间距,在印刷时极易发生锡膏粘连,导致短路;而焊盘过宽则可能在回流焊时因表面张力不均而引发元件移位。另一个容易被忽视的细节是焊盘与阻焊层的定义。如果阻焊窗 opening 小于焊盘本身,俗称“阻焊桥偷锡”,阻焊漆会侵占一部分焊盘面积,导致实际可用于沉积锡膏的区域变小,锡量不足。反之,如果阻焊窗过大,使得铜箔暴露,锡膏会不受控制地流淌,形成锡珠。


与焊盘设计紧密相关的是钢网开口设计。钢网是转移锡膏的模板,其开口方案必须与PCB焊盘完美契合。但PCB设计中的一些问题会给钢网设计带来巨大挑战。例如,元器件布局过密,导致相邻焊盘之间的间距不足。为了避免印刷时锡膏粘连,钢网设计师被迫缩小开口尺寸或改变开口形状,这又可能造成锡膏量不足的风险。这种“两难境地”的根源在于布局阶段未能充分考虑印刷工艺的极限。同样,当将不同封装规格的精密IC和大型连接器、电解电容放在同一面上时,由于元件高度差异巨大,为了保证刮刀能平稳运行并刮净钢网表面的锡膏,钢网必须有一个统一的厚度。这个厚度通常由引脚最细、间距最小的IC决定,但这会导致为大型元件提供的锡膏量严重不足,可能需要进行二次印刷或手工补焊,极大地降低了生产效率。因此,在布局时尽量将高大元件和精密小间距元件分板放置,可以为钢网设计提供更大的灵活性。


此外,一些全局性的设计缺陷也会间接影响印刷质量。PCB的翘曲是一个典型例子。如果板子因为层压不对称或拼板设计不合理而产生较大翘曲,当它被真空吸附在印刷机台架上时,无法保持绝对的平整。板子与钢网之间会存在微小的间隙,锡膏会从这个间隙中渗漏出去,造成印刷模糊、边缘不清、厚度不均甚至桥连。虽然通过调整印刷机参数可以补偿轻微的翘曲,但严重翘曲的板子几乎无法完成高质量印刷。同样,基准点Mark点的设计也至关重要。Mark点形状不规则、表面处理反差不够、或被阻焊漆覆盖、甚至周围有其它相似图案干扰,都会导致印刷机的视觉定位系统识别困难或出错。一旦定位不准,整个钢网开口与PCB焊盘就会错位,整板印刷都会报废。


由此可见,PCB设计并非只是电路连接的艺术,更是制造工艺的起点。一个优秀的设计必须在满足电气性能的前提下,充分考虑到可制造性。避免那些会给印刷工艺带来风险的不良设计,意味着从源头上为后端的稳定生产扫清了障碍。通过与板厂和SMT工厂的早期沟通,遵循DFM设计准则,仔细检查焊盘、间距、布局、Mark点等细节,才能确保设计出来的PCB不仅是“可用的”,更是“易产的”,最终实现质量、效率和成本的最优平衡。


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