許多SMT貼片工廠內負責制程(Process)或是SMT技術的工程師經常會碰到電路板零件發(fā)生空焊(solder empty)、假焊(de-wetting)或冷焊(cold solder)這類焊不上錫(non-wetting)的不良問題，不論制程條件怎么改或是回流焊的爐溫再怎么調，就是有一定焊不上錫的比率。這究竟是怎么回事?

撇開零件及電路板氧化的問題，究其根因后發(fā)現有很大部份這類的焊接不良其實都來自于電路板的布線(layout)設計缺失，而最常見的就是在零件的某幾個焊腳上連接到了大面積的銅箔，造成這些零件焊腳經過回流焊后發(fā)生焊接不良或墓碑效應(tombstone)問題，有些手焊零件也可能因為相似情形而造成假焊或包焊的問題，有些甚至因為加熱過久而把零件給焊壞掉。

一般PCB在電路設計時經常需要鋪設大面積的銅箔來當作電源(Vcc、Vdd或Vss)與接地(GND，Ground)之用，這些大面積的銅箔有時候可以在電路板的最上及最下層被眼睛觀察到，但更多這類銅箔則被藏在電路板的內層中（多層板），難以用眼睛察覺，這些大面積的銅箔一般會直接連接到一些控制積體電路(IC)及電子零件來達到通電訊號通訊的目的，想要查看電路板上零件有否類似的問題，需要借助電子布線工程師的幫忙，查看電路板的Gerber設計。

 

不幸的是如果我們想要將這些大面積的銅箔加熱到融錫的溫度時，比起獨立的焊墊通常需要花比較多的時間（就是加熱會比較慢），而且散熱也比較快。當這樣大面積的銅箔布線一端連接在小電阻、小電容這類 small chip 零件，而另一端不是時，就容易因為融錫及凝固的時間不一致而發(fā)生墓碑效應；如果迴流焊的溫度曲線又調得不好，預熱時間不足時，這些連接在大片銅箔的零件焊腳就容易因為達不到融錫溫度而造成虛焊的問題。

人工焊接（Hand Soldering）時，這些連接在大片銅箔的零件焊腳則會因為散熱太快，而無法在規(guī)定時間內完成焊接，最常見到的不良現象就是包焊、虛焊，焊錫只有焊在零件的焊腳上而沒有連接到電路板的焊墊，從外觀看起來，整個焊點會形成一個球狀；更甚者，作業(yè)員為了要把焊腳焊上電路板而不斷調高烙鐵的溫度，或是加熱過久，以致造成零件超過耐熱溫度而毀損而不自知。

既然知道了問題點就可以有解決的方法，一般我們都會要求采用【Thermal Relief pad（熱阻焊墊/限熱焊墊）】設計來解決這類因為大片銅箔連接零件焊腳所造成的焊接問題。參考文章最上面的圖片，左邊的布線是沒有施作【Thermal Relief】的焊墊，可以發(fā)現有五個焊墊的四面全都連接到了一大片的銅箔，這樣就很容易發(fā)生我們上述的溫度不足所產生虛焊的問題；而右邊的布線則已經施作了【Thermal Relief】的改善，可以看到焊墊與大片銅箔的接觸面積只剩下最上面及下面的細小線路，這樣就可以大大限制焊墊上溫度的流失，達到教佳的焊接結果。

下面的圖片也是一些【Thermal Relief】建議改善的方法，基本上就是減少大片銅箔與焊墊接觸的面積來達到限制溫度的目的，一般我們會建議【Thermal Relief】的布線寬度最大不要超過焊墊寬度或長度的四分之一，這樣才能有效減緩熱流失。

Thermal Relief 在焊墊寬度的最大線路寬度建議 = 焊墊寬度 x 0.25

Thermal Relief 在焊墊長度的最大線路寬度建議 = 焊墊長度 x 0.25

Thermal Relief 也被稱為【花焊盤】或【熱風焊盤】或【熱焊盤】，因為大部分的 thermal relief 都會將焊墊與銅箔的接觸點設計成「十」字形，來達到平均并減少與銅箔接觸的面積，因為可能會有好幾層的銅箔線，迭起來就更像是一朵花了。

不過得提醒大家的，有時候為了某些原因，比如說高頻板為了消除雜訊干擾，電子或RF設計工程師會堅持某些內層一定得將焊墊全部連接到大片銅箔，我會建議盡早在產品設計之初就要求布線工程師盡量把【thermal relief】設計進去，等電氣上有問題再逐步加回來，否則一旦電路板經過認證，要再修改可能就難上加難了。