大銅面造成空焊與立碑：Thermal Relief 焊墊怎麼設計，從找熱去哪、認症狀、畫連接、看取捨到補製程的 5 個階段

焊墊或插件孔接到大片銅面（接地層、電源層）時，銅面會像散熱片一樣把焊接的熱帶走。小的表面黏著零件兩端焊墊的銅不對等時，兩端到溫與熔化的時間不同，就容易一端翹起（立碑）或沒吃到錫；插件孔接到好幾層厚銅，錫爬不上去，透錫不足。Thermal Relief（熱阻焊墊、限熱焊墊）是用幾條銅把焊墊或孔接到銅面、中間留空隙；一家半導體廠的應用說明寫，電路板的過孔用這種像車輪的連接，是現在多數電路板為了讓焊接容易的標準做法，刻意做成高熱阻。但要散熱的焊墊與過孔不要用它，接地的電氣性能也要顧。製程上加預熱、拉長接觸時間有幫助；板子設計不對時，重焊一次通常補不回來。 本文談的是 SMT 與插件的焊點，因為接到大銅面而空焊、立碑或透錫不足時，怎麼從 PCB 設計找原因、怎麼取捨；焊墊尺寸的詳細計算、大電流的線寬計算，不在範圍內。分成 5 個階段：

• 階段①｜先找熱去哪了： 大銅面像散熱片、銅厚比層數影響大、兩端焊墊要同時到溫。
• 階段②｜認出症狀： 立碑、一端沒吃錫、插件透錫不足，以及先排除零件本身。
• 階段③｜怎麼畫連接： 車輪式的連接、接地腳的考量、兩端焊墊對等。
• 階段④｜不是每個焊墊都要： 散熱焊墊不要用、接地與電流、用多層薄銅。
• 階段⑤｜製程能補多少： 加預熱與接觸時間、重焊通常沒用、腳要伸出孔。

下面每個階段寫：怎麼做、公開資料怎麼說，有對應時再寫嘉鴻能幫的；來源、例外與整理放在文末的「備註」。此為一般情況，仍需視個案而定。

階段①：先找熱去哪了

怎麼做：

• 焊接要有熱：好的焊接要有錫、可以沾錫的表面和熱；表面溫度不夠，錫不會沾上去（來源 3）。
• 大銅面像散熱片：板子內層接到孔的接地層會像散熱片，讓那些腳一直達不到足夠的溫度（來源 3）。
• 銅厚比層數影響大：銅的厚度和接了幾層都有影響，其中銅厚的影響比較明顯；同樣的銅重量，接到好幾層薄銅的孔，比接到一層厚銅的孔透錫好（來源 2）。
• 兩端焊墊要同時到溫：小零件的兩個焊墊要當一組看，兩邊的銅要一樣多（或很接近），兩端才會同時到達同樣的溫度、同時熔化（來源 1）。
• 對照線路看位置：拿板子的線路圖對照不良的位置，看是不是集中在接到大銅面的那幾顆（本文的整理，依來源 4）。

公開資料怎麼說： 一個電子組裝業界問答網站上，一家焊料公司的產品經理回答插件透錫不足的問題（2010 年 3 月，2018 年 1 月更新）寫：板子內層接到孔的接地層會像散熱片，讓那些腳一直達不到足夠的溫度；同一題裡，一家量測設備廠的資深工程師寫，好的焊接需要錫、可以沾錫的表面和熱，表面不夠熱，錫不會沾上去。一家電子製造服務大廠在 IPC 研討會的論文（頁面沒有標年份，約 2008 年）寫：內層銅面對透錫有明顯影響，銅厚與接了幾層都有影響，銅厚的影響比較明顯；同樣的銅重量，接到好幾層薄銅的插件，比接到一層厚銅的透錫好。一家電子製造服務公司的工程師研究 0402 零件立碑，電路板設計雜誌的報導（2011 年 7 月）寫：要把每對焊墊當一組看，讓兩邊的銅密度相等或很接近，兩個焊墊才會同時到達同樣的溫度與液相線（liquidus）（備註表 1）。

階段②：認出症狀

怎麼做：

• 小零件一端翹起：立碑是零件被拉起一邊、直立起來，像墓碑一樣（來源 1）。
• 一端沒吃錫：接到大銅面的那一端比較冷、錫比較晚熔化，常見的是那一端沒吃錫或被另一端拉起（本文的整理，依來源 1）。
• 插件透錫不足：板子越厚、接的銅層越多越厚，透錫越差；一份試驗在 5.0 mm 厚的板子上，即使製程條件調到為佳，很多零件的透錫還是不到一半；接到兩層 2 oz 銅時，透錫掉了約 20% 到 25%（來源 2）。
• 只有幾顆，還是整片：透錫不足的原因通常和設計有關，所以只出在特定幾個焊點；偶爾是可焊性不好，這時透錫不足會分布在整片板子上（來源 4）。
• 先排除零件本身：同樣是 0402，不同廠牌的零件本體與端點尺寸可能不一樣；一份調查 7 家電容廠與 6 家電阻廠，86% 的電容廠與 50% 的電阻廠，本體與端點的尺寸與公差不同（來源 1）。
• 透錫差會不會出事：同一份論文，沒有腳伸出孔、透錫很差的焊點，在溫度循環約 1200 次起陸續出現開路；有腳伸出孔的，到 3000 次都沒有開路；試驗條件是氣對氣 0 到 100 °C、每段停留 15 分鐘（來源 2）。

公開資料怎麼說： 前面那篇電路板設計雜誌的報導寫：立碑是零件被拉起一邊、直立像墓地的墓碑；這位工程師調查客戶常用的 7 家電容廠與 6 家電阻廠的 0402 零件，86% 的電容廠與 50% 的電阻廠，本體與端點的尺寸與公差不同，焊墊設計要把這些差異算進去。前面那篇大廠的論文寫：板厚 2.4 mm 以下通常沒有透錫問題；板子越厚，透錫越差，要看接了幾層銅、銅多厚與零件種類；在 5.0 mm 厚的板子上，即使製程完全優化，很多零件透錫不到 50%；接到兩層 2 oz 銅時，透錫下降約 20% 到 25%；結論寫，透錫很差又沒有腳伸出的插件，在 1200 次溫度循環後開路，有腳伸出的到 3000 次都沒有開路。一家焊接設備廠的資深製程工程師在電子組裝雜誌的文章（2005 年 8 月）寫：透錫不足的原因通常和設計有關，所以只出在特定幾個焊點；可焊性不好時，透錫不足會分布在整片板子上（備註表 2）。

嘉鴻能幫的：

• 空焊與立碑的外觀，可用 7 吋數位顯微鏡 拍照記錄（商品頁寫 1 到 1,200 倍連續變焦、鏡頭角度可調以避開反光，用途列了虛焊、橋接、錫球等焊點缺陷的確認）。

階段③：怎麼畫連接

怎麼做：

• 車輪式的連接：用幾條銅把過孔接到銅面，中間留空隙，樣子像車輪；一家半導體廠寫，這是現在多數電路板的過孔為了讓焊接容易而用的標準做法，刻意讓它有比較高的熱阻（來源 5）。插件孔與表面黏著的焊墊接到銅面時，道理相同（本文的整理）。
• 接地腳可以考慮用：接地的腳可以考慮用 Thermal Relief 的焊墊，前提是不影響接地的電氣性能（來源 3）。
• 兩端焊墊對等：小零件一端接到銅面時，讓焊墊與銅面之間的連接，和另一端的焊墊對等，兩端的銅密度相等（來源 1）。
• 防焊開口也要看：同一份研究，針對 0402 建議特定的焊墊尺寸，並把防焊開口的間隙縮小（來源 1）。
• 設計時就決定：板子設計常常對某些焊點的熱焊性（thermal solderability，吸熱後能不能焊好）影響很大；設計規則沒有照做，在既定的製程條件下，錫就是爬不到孔的上面（來源 4）。
• 條數與寬度：本文沒有讀到可以引用的公開建議值；請照您的設計規範與板廠的能力訂（本文的整理）。

公開資料怎麼說： 一家半導體廠的散熱封裝應用說明（2018 年 7 月修訂）寫：Thermal Relief 是一種像車輪的連接，也叫網狀連接；這是現在多數電路板為了讓焊接容易而用的標準做法，刻意把過孔做成高熱阻。前面那個問答網站上，焊料公司的產品經理寫：接地腳應該考慮用 Thermal Relief 的焊墊，前提是不影響接地系統的電氣性能。前面那篇電路板設計雜誌的報導寫：每對焊墊要當一組看，銅密度相等或很接近；建議 0402 用特定的焊墊尺寸、把防焊開口的間隙從 0.005 吋縮到 0.002 吋，並讓焊墊與銅面之間的連接線（或很寬的線）和另一個焊墊對等。前面那位焊接設備廠的工程師寫：板子設計常常對某些焊點的熱焊性有很大的影響，設計規則沒照做，在既定的製程設定下，錫不可能爬到板子上面（備註表 3）。

嘉鴻能幫的：

• 嘉鴻工程部可以協助看 PCB 設計好不好生產，包括拼板。

階段④：不是每個焊墊都要

怎麼做：

• 散熱焊墊不要用：晶片底部散熱焊墊下面的散熱過孔，不要用車輪式的連接，要整圈接到內層銅面，熱才導得出去（來源 5）。
• 接地與電流要顧：用 Thermal Relief 之前，先確認不影響接地的電氣性能（來源 3）；大電流的焊墊，連接的銅夠不夠，要另外算（本文的整理）。
• 用多層薄銅：同樣的銅重量，接多層薄銅比接一層厚銅透錫好，設計時可以當成一個選項（本文的整理，依來源 2）。
• 取捨：連接得越細，焊接越容易，散熱與導電越差；要看這個焊墊的工作是什麼（本文的整理）。

公開資料怎麼說： 前面那份半導體廠的應用說明寫：為了讓熱從散熱過孔傳到內層銅面或板子背面，散熱焊墊上的過孔不應該用網狀（Thermal Relief）的連接；這種連接的高熱阻，對封裝的散熱是不好的，所以建議封裝下面的過孔都整圈連續地接到銅面，不建議用 Thermal Relief。前面那個問答網站上的產品經理寫：前提是不影響接地系統的電氣性能。前面那篇大廠的論文寫：同樣的銅重量，接到兩層 0.5 oz 銅的插件，比接到一層 1.0 oz 的透錫好；兩層 1.0 oz 也比一層 2.0 oz 好（備註表 4）。

階段⑤：製程能補多少

怎麼做：

• 透錫不足多半跟熱有關：可以加預熱，或拉長在錫波上的時間；也要問這些孔是不是接到接地層或很重的零件（來源 3）。
• 量板子上面的溫度：在透錫不足那一區的板子上面量溫度曲線，確認夠熱（來源 3）。
• 重焊通常沒用：透錫不足如果是熱焊性不夠，第二次焊接除非用更高的溫度，通常不會改善；而且熱負荷常常超過零件與板子允許或建議的範圍（來源 4）。
• 理想的解法在設計：熱設計不好時，理想的解法是改板子的設計，以及零件裝得正確（來源 4）。
• 腳要伸出孔：厚板的無鉛波焊，要透錫好，零件腳要伸出孔（來源 2）。
• 表面黏著也看其他原因：立碑與空焊也可能出在錫膏印刷、鋼板或置件位置，一個一個排除（本文的整理）。

公開資料怎麼說： 前面那個問答網站上，一家國防電子廠的首席工程師寫：和錫鉛波焊一樣，透錫不足幾乎都和熱有關，孔的可焊性不好也有可能；多半是要加預熱、拉長在錫波上的時間；孔是不是接到接地層或很重的零件，也是熱的徵兆。量測設備廠的資深工程師寫：要量透錫不足那一區、板子上面的溫度曲線，確認對您的錫夠熱。前面那位焊接設備廠的工程師寫：發現透錫不足之後，很難用重焊改正；如果原因是熱焊性不夠，除非用更高的溫度，重焊不會有幫助，而且通常會給零件與板子超過允許或建議的熱負荷；熱設計不好時，理想的解法是板子設計的優化與零件正確的安裝。前面那篇大廠的論文結論寫：厚板的無鉛波焊要透錫好，腳要伸出孔（備註表 5）。

嘉鴻能幫的：

• 掉件或空焊的原因，可能出在錫膏印刷、鋼板設計、回焊爐、PCB 設計或置件位置；嘉鴻工程部可以從這幾處協助您找原因。回焊爐這一處，大銅面兩端的焊墊要同時到溫，可以用回焊爐 K 型測溫線貼在焊墊旁，量兩端的實際溫度差。

常見問題

Q1：Thermal Relief（熱阻焊墊）是什麼？

用幾條銅把焊墊或孔接到大片銅面、中間留空隙，樣子像車輪，刻意讓它有比較高的熱阻，焊接時熱不會被銅面帶走。一家半導體廠的應用說明寫，這是現在多數電路板的過孔為了讓焊接容易而用的標準做法。

Q2：為什麼接到大銅面的焊墊容易空焊或立碑？

大銅面（接地層、電源層）會像散熱片一樣把焊接的熱帶走。小零件兩端焊墊的銅不對等時，兩端到溫與熔化的時間不同，接到銅面的那一端比較冷、比較晚熔，就容易沒吃錫或被另一端拉起，也就是立碑。兩端焊墊要當一組看，銅要一樣多或很接近。

Q3：插件透錫不足，跟銅面有關嗎？

常常有關。板子越厚、接的銅層越多越厚，透錫越差；一份試驗在 5.0 mm 厚的板子上，接到兩層 2 oz 銅時透錫掉了約 20% 到 25%，而且銅厚的影響比層數明顯。只出在特定幾個焊點，多半是設計；分布在整片板子，才比較像可焊性問題。

Q4：哪些焊墊不能用 Thermal Relief？

晶片底部散熱焊墊下面的散熱過孔不要用，要整圈接到內層銅面，熱才導得出去；接地腳要先確認不影響接地的電氣性能，大電流的焊墊也要另外算連接的銅夠不夠。連接越細焊接越容易，散熱與導電越差，要看這個焊墊的工作是什麼。

備註：來源與例外

以下給需要核對的人看，不看也不影響上面的做法。您的設計規範、板廠的能力與您自己的驗證，和本文不同時，以它們為準。

各階段的出處

表 1｜熱去哪了

來源：見各列。

表 2｜症狀

來源：見各列；來源 2 是特定試驗板（至多 14 層、12 層接地銅面）的結果。

表 3｜怎麼畫連接

來源：見各列。

表 4｜取捨

來源：見各列。

表 5｜製程能補多少

來源：見各列。

例外與限制

• 看到什麼、沒看到什麼：本文讀到的是 5 份公開資料（一篇雜誌報導、一篇廠商的研討會論文、一個業界問答網站的多位專家回答、一篇設備廠工程師的雜誌文章、一份半導體廠的應用說明）。IPC 等設計標準裡對 Thermal Relief 條數與寬度的規定，本文沒有讀原文，也沒有引用。
• 來源的立場：來源 1、2 是電子製造服務廠（頁面上沒有寫公司性質，是本文依公司名稱補的），來源 4 是焊接設備廠，來源 5 是半導體廠；來源 3 是多位業界人士在問答網站上的回答，是經驗之談，不是試驗報告。
• 數字是特定條件下的：來源 2 的透錫比例與溫度循環結果，是特定試驗板、無鉛波焊的結果；來源 1 的尺寸差異，是那家公司客戶常用的 0402 零件；換了板子、零件或製程，以自己的驗證為準。
• 表面黏著與插件：來源 2、3、4 談的是插件的波焊透錫；來源 1 談的是表面黏著小零件的立碑，列的原因是零件尺寸差異與兩端焊墊的銅不對等；來源 5 談的是電路板上的過孔（一般過孔與散熱焊墊下的散熱過孔），不是插件孔。本文把它們放在一起，是因為都和熱被銅面帶走、兩端到溫不同有關（本文的整理）。
• 本文的整理：階段①的「對照線路看位置」、階段②的「一端沒吃錫」、階段③的「插件孔與表面黏著的焊墊道理相同」「條數與寬度」、階段④的「大電流要另外算」「多層薄銅當選項」「取捨」、階段⑤的「表面黏著也看其他原因」、圖 2、圖 3（圖 3 沒標來源的兩項），是本文的整理；其餘句子都能在來源或嘉鴻的頁面找到對應的敘述。
• 嘉鴻的協助範圍：「嘉鴻能幫的」只寫嘉鴻工程部的協助範圍與站上已發佈頁面的原句。

本文為一般情況的整理，不是標準條文的轉述，也不是對某一家板廠、零件廠或設備廠的背書，更不構成對您產品與製程的保證。請以您的設計規範、板廠的能力，以及您自己的驗證為準；此為一般情況，仍需視個案而定。