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。

 

benwenjiangtaolunhangaomobanyulianjieqigongmianduzhijiandeguanxi，yijishejishimianlindequshehezhiyueyinsudenghuati。ranhoubenwenjiangjieshaocixiangyanjiudeqingkuanghexiangyingdejieguo
，yijizhexiejieguozaiyouhuashejideshihouduichengben
、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(zai)0.10mm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(de)36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zu0.10 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。

 

zhexiangyanjiushejijianghangaomobankaikongdedaxiaotiaozhengdaochaochuhanpanchicunlaijinxingtaoyin，yizengjiahanliaoliangbingxingchenggenghaodelianjie

，danbuduodaodaozhihanqiaohuozaidianlubanbiaomianliuxiahanqiu。weishixianzheyimubiao
，zhexiangyanjiuyilaiyuhuiliuhanguochengzhongdehangaozaidadaoqiyehuawenduhou
，zaijiaredehanpanshangxingchengningjiedequshi。dangran
，bixuweimeizhonglianjieqileixingquedingzhengquedekaikongdaxiao（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0.15mmdelianjieqi。ruguoyijingquedingleyongzuijiamobankaikonglaizhichizuhemoshi，jiukeyicaiyongzhongduoxianchengkeyongdelianjieqierkuodalexuanzefanwei，bingkebimianzaishoudaoxianzhidefanweineixuanyongangguidetidaipin。ruguozuijiakaikongwufazaiwangshanghuodehuoshangweiqueding，namehenzhongyaodeshizaishejiliuchengzhichujiuyaoqulianxilianjieqizhizaoshanglaiquedingzuijiakaikong
，huoweirenheyiquedingdeyingyongzhaochugengheshidejiejuefangan。

 

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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