電子零件焊接強度的觀念澄清

micro_USB_connector_solder

工作熊最近在整理Micro-USB連接器結構分析的文章時,突然想起一個有趣焊接觀念問題可以跟大家在本文稍微來討論一下。

經常會有RD跑來問工作熊,Micro-USB連接器的金屬殼焊腳長度通常只有0.8mm長,因為手機板的厚度大概都只有0.8mm~1.0mm,可是我們公司板子的厚度有1.6mm,SMT工廠使用Reflow焊接Micro-USB連接器後,經常會發現這些金屬殼焊腳之通孔內的焊錫幾乎都未100%填滿,有的甚至才填滿70%左右而已,檢查孔內無填錫的部份大概有0.3~0.5mm的深度,這樣是不是會影響到Micro-USB的焊接強度呢?能不能要求工廠把這些通孔的錫填滿或讓它凸出表面呢以強化焊接能力?

我們家的RD好像一碰到有零件掉落的問題,第一個反應就是跑來找我們要求SMT工廠增加焊錫強度!是我們太好商量,還是…







碰到這樣的問題時,工作熊通常會要求對方把有問題的Micro-USB及組裝電路板拿過來給工作熊檢查,而幾乎每次都是Micro-USB連接器從電路板上掉落下來,因為公司會針對這種連接器做插拔測試與落下測試,所以會有這類的信賴度要解決。

檢查這些掉落的零件與組裝完成的電路板後,發現Micro-USB連接器金屬殼焊腳通孔內另一側的焊錫並沒有破裂的現象,所以就算把錫膏完全填滿其通孔,再做同樣的測試,Micro-USB連接器還是會掉下來,這道理就像把一根電線桿埋在泥土裡,然後突然一陣颱風來把電線桿吹倒,卻來怪說電線桿下面的泥土不夠多,所以電線桿才會倒塌是一樣的道理。問題應該是電線桿埋得不夠深,或是颱風太大所造成的吧!跟電線桿下面有多少泥土應該沒有關係。

那要怎麼做才可以降低電線桿被颱風吹倒的機會呢?

  1. 把電線桿再埋深一點。
  2. 在電線桿旁邊增加其他的支撐物。

以上兩點應該都是我們在台灣實際可以看到的解決辦法,所以聰明的你應該已經知道要如何才可以加強Micro-USB連接器承受插拔或是落下的能力了吧!

  1. 要求供應商特製把金屬框的焊腳加長(電線桿埋深)。這個要看貴公司的產品量有沒有大到供應商願意幫您特製焊腳加長型的Micro-USB連接器。還要看貴公司的PCB厚度而定。
  2. 在Micro-USB連接器外邊用其他機構來防止被推開的可能性(電線桿旁增加其他支撐)。通常的作法是在原來Micro-USB連接器外邊再加鐵框,然後卡在電路板的機構上,或是用產品上其他比較強壯的機構來頂住Micro-USB連接器。

看來工作熊還得加多努力,因為還是有很多朋友對焊接強度有所誤解,「以為焊錫量越多焊接強度就會越強」的觀念並不完全正確,請更正觀念為「焊接強度與焊接件的面積成正比」,在不考慮更換錫膏及電路板的表面處理情況下,要增強零件焊接強度的要點有二


延伸閱讀:
Micro-USB連接器的止檔防暴插設計有助提升插拔信賴度
定義Micro-USB連接器掉落的信賴度
Micro-USB連接器掉落的解決對策
Micro-USB連接器掉落及焊錫破裂

訪客留言內容(Comments)

大部分像第一張圖的公板Micro-USB座容易脫落原因 1焊腳不夠長 2錫沒有填滿貫孔.返修的時候都會補滿焊錫,廉價的產品才會用公版USB座吧,Micro-USB座要增加壽命 應該都會用像螃蟹腳一樣 焊腳左右延伸出去 加強抓地力,如果受限基板空間 才會多設計一個類似圖2鐵框

aikon;
我想您對文章的內容有所誤會,此篇文章最主要在闡述通孔的PIN腳如果長度未及板厚時,強迫要求工廠把錫填滿孔洞是否有助增加焊錫強度,文章中也以電線桿埋設來比喻,對於腳長未超過板厚填滿錫並無法增加焊錫強度。
根據經驗,只加螃蟹腳還是無法提昇太多的焊錫強度,我們曾經將整片Micro-USB底下的金屬全部吃錫,最後是連焊墊都被扯掉,也就是仍然無法承受一定的插拔力道,尤其是產品不是個人用的粗魯顧客,更加不會愛惜使用。
當然,有可能各家要求的強度不一樣,或許有些公司可以忍受部份零件掉落的風險也不一定。
關於Micro-USB脫落的原因其實只要是其承受外力撞擊插拔的能力不足,文章中有也有多篇相關文章可以參考。

這是銲墊與零件腳的表面張力、錫膏熔融、錫膏流動會往表面張力大的地方流動!毛細現象. 錫擴散是要會依銲墊及零件腳表面的金屬材質與錫的擴散係數不同、其擴散速度也會不同.

Daniel Huang

以現在3C 產業瘋狂cost down下 , 加補強鐵殼真的很難
最近遇到的問題是type c connector 一樣是板厚1.6, pin腳長0.9, lift test 後拔出力狂掉, 前方左右邊鐵殼腳焊錫有輕微裂痕, 不知是不是這樣造成拔出力銳減><

enna,
一般來說焊腳的吃錫與拔出力是無關的,
建議檢查整體機構的相關性。


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