PCB 设计指南

如何为自动选择性焊接工艺设计 PCB

选择性焊接是机器驱动的工艺。喷嘴路径一旦固定，电路板就必须与之配合。本指南梳理决定焊点在 2 秒内成形还是烧焦基材的布局决策：焊盘几何、热质量、阻焊开窗、托盘支撑和拼板边缘。面向需要交付可直接在选择性焊机上运行、无需手工返修的电路板的硬件工程师和工艺工程师。

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通孔 + SMT 混装喷嘴间隙 3 mm顶面预热拼板边缘 ≥5 mm

本页内容

本文内容

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要点速览
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自动选择性焊接工艺对电路板究竟做了什么
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每个通孔焊点周围的焊盘几何与铜平衡
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阻焊开窗、元件高度与喷嘴间隙
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自动选择性焊接的拼板边缘、托盘与板支撑
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分步说明：为自动选择性焊接工艺设计电路板
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设计选择及其代价

快速回答

要点速览

每个焊点周围留 3 mm喷嘴本体和氮气保护罩需要间隙。该范围内的高元件会挡住路径。

按单喷嘴设计，而非双喷嘴如果焊点需要 8 mm 焊盘，6 mm 喷嘴无法一次润湿。

地平面做热隔离通孔引脚下方整块 20 mm 铜箔的散热速度超过喷嘴的供热速度。

阻焊开窗大于焊盘0.1–0.15 mm 的阻焊坝可防止焊料桥连到相邻引脚。

拼板边缘留 5 mm 裸边托盘夹爪和传送导轨都需要这条边把板压平。

工艺基础

自动选择性焊接工艺对电路板究竟做了什么

选择性焊机沿程序路径移动小型焊波或空心喷嘴，只接触程序中列出的焊点，板上其他区域保持低温。这正是关键：可在 SMT 回流后对连接器进行波峰焊接，而不重新加热旁边的 0402 元件。

喷嘴是限制因素。典型开口为 3–8 mm，开口后方的本体比开口更宽。6 mm 喷嘴每侧约需 3 mm 自由空间，保护罩才能避开最高的相邻元件。若布局把 5 mm 高的电解电容放在距通孔引脚 2 mm 处，机器要么跳过该焊点，要么把焊料拖过电容。

热量来自两处。顶面预热将局部区域升至 90–110 °C，喷嘴补足其余热量，使焊点达到 245–260 °C。电路板必须让热量在引脚处积聚，而不被铜平面带走。这是布局决策，不是机器设置。

加工节拍取决于焊点数量和每个焊点的停留时间。1.6 mm 厚板、5 mm 喷嘴、20 mm 宽焊盘通常需停留 2–4 秒。铜量翻倍，停留时间也翻倍，否则就得提高预热，并冒着损坏附近塑料件的风险。

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机器只接触程序设定的焊点路径之外的一切都保持在回流温度以下。
2
喷嘴几何决定间隙规则每个焊点周围 3 mm 自由环是安全的起点。
3
热量必须保持局部大块铜箔是焊点首次焊接失败的主要原因。

焊盘与铜

每个通孔焊点周围的焊盘几何与铜平衡

按喷嘴而非钻孔确定焊盘尺寸。1.0 mm 孔中的通孔引脚，选择性焊接宜用 1.8–2.2 mm 环形焊盘。小于此值，喷嘴在移动前无法提供足够焊料量；大于 2.5 mm，在 2.54 mm 间距下开始桥连到相邻引脚。

接地引脚用热焊盘辐条连接，而非整块铜箔。四条 0.3–0.5 mm 宽、间隙 0.3 mm 的辐条足以削弱散热效应，使正常停留时间有效。直接连到 50 × 50 mm 平面可能使每个焊点增加 2–3 秒，且仍留下冷焊角。

焊接面铜分布尽量均匀。一半铜覆盖率 70%、另一半 20% 的板需要两套停留设置，意味着两套程序、两套工装夹具和更多出错空间。尽量平衡铜箔，并把选择性焊接点集中到板的一个区域。

走线宽度的影响比预期小。焊盘足够大后，0.25 mm 与 0.5 mm 走线对停留时间的影响只有零点几秒。真正变化的是平面连接。

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环形焊盘 1.8–2.2 mm适配 1.0 mm 孔和 3–5 mm 喷嘴。
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四条热焊盘辐条宽 0.3–0.5 mm，间隙 0.3 mm，可缩短停留时间。
3
集中焊点一个区域意味着一套程序和一套工装夹具。

阻焊与间隙

阻焊开窗、元件高度与喷嘴间隙

阻焊每侧超出焊盘 0.1–0.15 mm 开窗。这道坝决定 2.54 mm 间距下是干净焊点还是桥连。若两引脚间阻焊完全开窗，喷嘴焊波会把焊料带过去，终检时就会发现。

高度是更难的限制。测量选择性焊接点 5 mm 范围内最高的元件。超过 8 mm，喷嘴本体在接近移动时可能无法避开；超过 12 mm，通常需要更长喷嘴，这会改变流动特性和停留设置。

将连接器和高的排针放在焊接排的另一侧，不要放在两排之间。双排通孔引脚中间夹一个 10 mm 的元件，会迫使机器只能从一个方向接近。这样可行，但程序长度翻倍，漏焊风险也翻倍。

如果布局无法避开高元件，在板子发布前告知工艺工程师。换喷嘴或换接近角度，规划成本比首件时才发现要低。

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阻焊坝 0.1–0.15 mm四周略大于焊盘。
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焊点附近元件高度控制在 8 mm 以下更高的元件需要更长的喷嘴和新的程序。
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单一接近方向即可两个方向会增加加工节拍并带来漏焊风险。

拼板与工装夹具

自动选择性焊接的拼板边缘、托盘与板支撑

托盘将板子压平并带着它通过机器。焊接面需要一条裸露边条，通常至少 5 mm，无元件、无高过孔。边条更窄时，夹指会压在元件上，板子倾斜。板子倾斜会改变喷嘴与焊盘的间隙，焊点一侧会变冷。

基准点帮助机器找板，但选择性焊接主要靠机械定位。对角两个 3 mm 工艺孔、0.05 mm 公差，比十几个基准点更有用。把它们放在元件区之外，让托盘销钉能够到。

板厚决定支撑方式。低于 1.0 mm，预热会使拼板翘曲，除非托盘支撑中部。高于 2.0 mm，停留时间上升，喷嘴磨损更快。选择性焊接的常用范围是 1.2–1.8 mm。

焊接完成前保留拼板边条。选择性焊接前先分板意味着要把散板装进托盘，费时且增加边缘损伤。设计断板连接桥时，让连接桥在过机过程中保持板子刚性。

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焊接面留 5 mm 裸露边条给托盘夹持一个平整表面。
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两个 3 mm 工艺孔±0.05 mm，位于对角，在元件区之外。
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板厚 1.2–1.8 mm预热与停留控制的实用范围。

分步说明

分步说明：为自动选择性焊接工艺设计电路板

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1. 列出机器会接触的每个焊点开始布线前在装配图上标出。把它们归为一到两个簇，不要分散在整块板上。数一下焊点；机器程序按焊点计时间，一个区域 40 个焊点和六个区域 40 个焊点是不同的活。
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2. 设定环形焊盘尺寸成品孔 1.0 mm 用 1.8–2.2 mm 焊盘。1.3 mm 孔用 2.2–2.6 mm。2.54 mm 间距下相邻焊盘之间至少留 0.4 mm 阻焊坝。间距为 2.0 mm 时，焊盘降到 1.6 mm，并预期程序变慢。
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3. 断开平面连接把接地和电源引脚上的实心铜连接改为四条热焊盘辐条，宽 0.3–0.5 mm，间隙 0.3 mm。在测试板上模拟或测量停留时间。需要超过 5 秒的焊点通常是平面问题，不是喷嘴问题。
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4. 留出喷嘴包络空间在布局上每个选择性焊点周围画一个 3 mm 环。环内不放高于 3 mm 的元件。环外 5 mm 内不放高于 8 mm 的元件。布线前而不是布线后，把高电容、电感和连接器移离焊点排。
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5. 检查阻焊层阻焊开窗比焊盘大 0.1–0.15 mm。不要有宽度小于 0.1 mm 的阻焊细条。只在机器需要共用锡池的地方去掉焊盘间阻焊，并与工艺工程师确认该选择。
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6. 设计托盘接口焊接面两条长边各留 5 mm 裸露边条。在对角加两个 3 mm 工艺孔，公差 0.05 mm。所有高元件避开边条。检查边条上没有可能对托盘短路的裸露过孔。
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7. 设定拼板与厚度除非设计另有要求，用 1.2–1.8 mm FR-4。焊接过程中保留边条。断板连接桥放在短边，使板子保持刚性。发布图稿前确认拼板适合机器传送带宽度。
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8. 做首件检查做一块拼板并检查焊角。查找冷焊、桥连和阻焊焦痕。测量产生良好焊角的停留时间并写入工艺卡。如果任何焊点需要二次补焊，改布局而不是增加返修工序。

判断表

设计选择及其代价

发布图稿前用它来选方向。

设计选择	适用	注意事项
实心平面连接	大电流引脚，焊点少	停留超过 5 s，冷焊角
四条热焊盘辐条	平面上的接地引脚	辐条宽度低于 0.3 mm
1.8 mm 环形焊盘	2.54 mm 间距下的 1.0 mm 孔	2.0 mm 间距下桥连
2.4 mm 环形焊盘	1.3 mm 孔，手工可达	桥连到相邻引脚
0.1 mm 阻焊坝	细间距通孔排	阻焊层下吸锡
0.15 mm 阻焊坝	大多数选择性焊接板	紧间距下的阻焊细条
1.2 mm 板	热质量低，节拍快	预热下拼板翘曲
1.8 mm 板	拼板刚性好，焊点多	停留更长，喷嘴磨损
保留边条	机器搬运与刚性	焊接后分板
焊点集中在一个簇	一个程序，一套工装夹具	簇附近布线拥挤