Требования к тепловому конструктивному проектированию и конструктивные особенности платы PCBA 

В процессе нагрева при пайке PCBA часто возникает значительная разница температур, и как только эта разница превышает стандарт, это приводит к дефектам пайки, поэтому при работе мы должны строго контролировать эту разницу температур. Тепловое проектирование PCBA состоит из многих частей, каждая из которых имеет свои особенности, которые нам также необходимо изучить.

Если разница температур достаточно велика, это может вызвать дефекты сварки, такие как отрыв выводов QFP, впитывание припоя; наклонение или смещение поверхностных компонентов; усадочные трещины пайки BGA и другие. Аналогично, мы можем решить некоторые проблемы, изменяя теплоёмкость.

（1）Тепловое проектирование теплоотводных контактных площадок
При пайке теплоотводных элементов часто возникает ситуация с недостатком припоя на теплоотводных контактных площадках. Это типичный случай применения, который можно улучшить с помощью правильного проектирования теплоотвода.
Для такой ситуации можно использовать метод увеличения теплоемкости отверстий для рассеивания тепла, соединяя их с внутренними слоями заземления. Если слоев заземления меньше 6, можно выделить локальный теплоотводящий слой из сигнального слоя, одновременно уменьшая диаметр отверстий до минимально доступного.

（2）Тепловое проектирование контактных отверстий для высоких мощностей
В некоторых специальных конструкциях монтажные отверстия иногда необходимо соединять с несколькими слоями земли или питания. Поскольку время контакта выводов с волной припоя при волновой пайке очень короткое, обычно 2–3 секунды, если теплоемкость отверстий велика, температура выводов может не достичь требований пайки, образуя холодные пайки.
Для предотвращения этого часто используется конструкция, называемая «звездно-лунное отверстие», при которой контактное отверстие изолировано от слоев земли или питания, а большие токи проходят через мощностные отверстия.

（3）Тепловое проектирование BGA-пайки
При условиях смешанной технологии возникает особый дефект, называемый «сужающейся трещиной», возникающий из-за одностороннего затвердевания пайки. Основная причина этого дефекта заключается в самой характеристике смешанной технологии, но его можно улучшить за счет оптимизации трассировки BGA в угловых точках для медленного охлаждения.
Согласно полученному опыту, обычно трещины возникают в угловых точках BGA. Можно увеличить теплоемкость угловых контактных площадок BGA или уменьшить скорость теплопередачи, чтобы они охлаждались синхронно с другими контактными площадками или после них, тем самым предотвращая разрывы из-за напряжений изгиба BGA при преждевременном охлаждении.

（4）Проектирование контактных площадок для поверхностно-монтируемых компонентов
С уменьшением размеров поверхностно-монтируемых компонентов наблюдаются все чаще смещения, вертикальные «стоячие» элементы и перевороты. Эти явления зависят от множества факторов, но тепловое проектирование контактных площадок оказывает значительное влияние.
Если один конец контактной площадки соединен с достаточно широкой дорожкой, а другой — с узкой, условия нагрева будут различными. Обычно контактная площадка, соединенная с широкой дорожкой, плавится раньше (что противоположно общему ожиданию: обычно считают, что контактная площадка с большой теплоемкостью плавится позже, на самом деле широкая дорожка становится источником тепла, что связано с методом нагрева печатной платы). Поначалу расплавившийся конец создает поверхностное натяжение, которое может смещать или даже переворачивать компонент.

（5）Влияние волновой пайки на компоненты
BGA:
Большинство выводов BGA с межцентровым шагом 0,8 мм и более соединены через сквозные отверстия с слоями проводников. При волновой пайке тепло передается через сквозные отверстия к контактным площадкам BGA на поверхности компонента. В зависимости от теплоемкости некоторые выводы не расплавляются полностью, некоторые частично, что под воздействием теплового напряжения может привести к разрушению и отказу.

Поверхностно-монтируемые конденсаторы:
Поверхностно-монтируемые конденсаторы очень чувствительны к напряжениям и легко трескаются под действием механических и тепловых напряжений. С широким применением волновой пайки с поддонами, компоненты на границах открытых участков поддона легко трескаются из-за теплового напряжения.