在印制电路板设计中看似是一个简单的选择,即是在SMT焊盘的设计上应该是采用由焊料掩膜窗口边缘限定(掩膜限定)方式,还是应该采用焊料掩膜窗口大于PCB互连区(焊盘或非掩膜限定)方式,SMT贴片加工厂商对此还始终没有形成共识。
采用掩膜限定设计的BGA图形在印刷焊膏的转移效率上将更具一致性。在丝网和焊料掩膜之间形成的衬垫(gasket)效应会产生一种具有确定形状的空腔,它可以对焊膏的印刷量实现精确的控制。图1显示了同一块电路板上两组直径为15密耳(380微米)圆形焊盘结构上焊膏印刷量的柱状分布图,这意味着在印刷设备的设置上(滚轴速度、压力和电路板/丝网的分离速度)是相同的。当然,焊盘面积与丝网窗口的面积比,以及随之发生的焊膏使用量也是相同的。
图1.在同一PCB板上的两组直径为15密耳(380微米)圆形焊盘结构焊膏印刷量的柱状分布图。
通过对比焊膏印刷量及其在重复性上的变化,可以证明掩膜限定设计的性能更为优良。这项测试使用了5密耳(125微米)厚、面积比为0.75的丝网,可以看到它们的柱状分布图有着明显的变化。
图2展示了具有相同尺寸掩膜限定和焊盘限定圆形焊盘的三维照片。在掩膜限定的照片中焊盘有一部分被掩膜所覆盖。在非掩膜焊盘限定的实例中,在焊盘和掩膜窗口边缘之间有着较大的空间。正是这片区域使得从丝网转移到电路板上的焊膏量会产生变化,在焊料掩膜与丝网间的不良衬垫(gasket)效应是最有可能导致产生转移效率变化的原因。
图2.具有相同尺寸的掩膜限定和焊盘限定圆形焊盘的三维照片。
尽管存在转移效率不高以及焊膏印刷量的变化问题,采用焊盘限定设计的电路板在加工处理过程中还是具有一些优势。首先,它具有更大表面积的基底金属来与焊膏/BGA合金来形成金属间化合物层。不仅可使用的面积会更大,它还能使塌陷的BGA/焊膏熔融合金覆盖在焊盘边缘并与之反应,这将使焊接质量更为可靠,图3显示了它们之间的这种差异性。
图3.掩膜限定和焊盘限定在转移效率和焊膏量上的变化。
可查看《焊盘限定或掩膜限定,哪种设计方法更优?(续)》了解剩下的设计方法分析。