Jak se vyhnout defektům náhrobků na desce plošných spojů v sestavě desky plošných spojů

V říši Sestava DPSOtevřené vady a náhrobní kameny jsou běžně se vyskytující problémy, které mohou významně ovlivnit funkčnost a spolehlivost elektronických zařízení. K náhrobnímu kameni, známému také jako Manhattanský efekt nebo Stonehengeův efekt, dochází, když je jeden konec povrchově montované součástky připájen k destičce plošných spojů, zatímco druhý konec zůstává volný, což způsobí, že součástka stojí vzpřímeně jako náhrobní kámen.

Na druhé straně otevřené závady označují neúplné nebo přerušené elektrické spoje, které mají za následek přerušené obvody. Odstranění těchto závad je zásadní pro zajištění správného fungování sestav DPS. V tomto obsáhlém průvodci se ponoříme do příčin a preventivních opatření ke zmírnění otevřených defektů a náhrobků při montáži DPS.

Úvod

Fenomén náhrobního kamene, známý také jako náhrobní kámen PCB, je pozorován během procesu svařování vícevrstvých keramických kondenzátorů (MLCC) a desek plošných spojů. Dochází k němu, když jeden konec MLCC opustí svařovací oblast a stojí vzpřímeně nebo je nakloněný. Tento problém je primárně způsoben nevyváženou smáčecí silou na obou koncích MLCC během procesu svařování. Mezi hlavní faktory, které přispívají k této nevyvážené síle, patří:

1. Asymetrické vytápění: Oba konce MLCC nelze roztavit současně, což vede k nerovnoměrnému povrchovému napětí během procesu tavení.
2. Nerozumný design podložky: Design podložky na desce plošných spojů může přispět k fenoménu náhrobního kamene, pokud není vhodně navržen tak, aby zajistil rovnoměrné smáčení obou konců MLCC.

Pro zmírnění fenoménu náhrobků je nezbytné udržovat povrch MLCC čistý a věnovat pozornost designu podložky na desce plošných spojů. To zahrnuje zajištění, aby aktivita pájecí pasty nebyla oslabena a aby se MLCC během procesu svařování rovnoměrně roztavila na obou koncích. Zavedením těchto opatření lze fenoménu náhrobních kamenů účinně předcházet, což vede ke zlepšení výsledků výroby a snížení nákladů.

Analýza příčiny jevu náhrobních desek DPS

Fenomén náhrobního kamene, známý také jako náhrobní kámen PCB, je pozorován během procesu pájení MLCC a PCB a lze jej přičíst několika faktorům vedoucím k nerovnoměrné adhezi pájky. Pohyb MLCC lze rozdělit do tří hlavních typů:

Samovyrovnání: Během procesu osazování umísťovací hlava osazovacího stroje rychle umístí MLCC na plošky pájecí pasty na základě souřadnic X a Y. Avšak v důsledku nerovností podložky nebo klouzání pájecí pasty může být MLCC posunuto o úhel (θ). Když se oba pájené spoje roztaví současně, stejnoměrná síla ponoření cínu stáhne MLCC zpět do správné polohy, čímž dojde ke korekci zarovnání.

Zkosení: Pokud se dva pájené spoje neroztaví současně nebo pokud se síly ponoření cínu v obou bodech výrazně liší, může jedna z pájecích plošek táhnout MLCC více diagonálně, což způsobí jeho zkosení.

Náhrobní kameny: K tomu dochází, když existuje významný rozdíl v silách ponořujících cín na obou koncích MLCC, zejména v menších MLCC. Povrchové napětí může způsobit vytažení jednoho konce MLCC, což má za následek fenomén náhrobku.

Moderní osazovací stroje mohou monitorovat a korigovat souřadnice X a Y i úhel θ, což snižuje výskyt problémů s vyrovnáním. Zlepšení hladkosti dopravníkového pásu také minimalizovalo průhyb před svařováním. Aby se však zabránilo zkosení a náhrobku, je důležité zajistit, aby se pájené spoje roztavily rovnoměrně a aby na obou koncích MLCC byla během procesu pájení vyvážená smáčecí síla.

Opatření k zabránění vzniku náhrobků v PCB

Fenomén náhrobního kamene při montáži PCB je běžným problémem, který může vést k významným problémům s kvalitou a spolehlivostí elektronických zařízení. Dochází k němu, když se jeden konec povrchově namontované součásti, jako je čipový odpor nebo kondenzátor, zvedne z PCB během procesu pájení přetavením, což připomíná náhrobek. Tento problém může mít za následek elektrické přerušení, které ovlivní funkčnost obvodu a může vést k nákladným přepracováním nebo výměně součástí.

Prevence náhrobků vyžaduje pečlivou pozornost věnovanou různým faktorům, včetně aplikace pájecí pasty, designu podložky, umístění součástek a parametrů pájení přetavením. Pochopením základních příčin náhrobků a zavedením preventivních opatření mohou výrobci zlepšit výtěžnost a spolehlivost svých sestav PCB. Chcete-li zabránit poškození desky plošných spojů, zvažte následující metody:

Optimalizace návrhu šablony

Velikost a tvar clony

Vzor šablony hraje klíčovou roli při prevenci vzniku náhrobků během procesu tisku pájecí pasty. Optimalizace velikosti a tvaru otvoru je nezbytná pro zajištění rovnoměrného usazování pájecí pasty a dosažení vyvážených smáčecích sil na obou koncích součásti. Šablony Bridged Aperture Entries (BAE) jsou obecně preferovány před šablonami Periphery Open Ratio (POR), protože vykazují lepší výkon při omezování defektů náhrobků, zejména u menších roztečí součástí a novějších složení pájecích past.

Tloušťka šablony

Tloušťka šablony je dalším kritickým faktorem ovlivňujícím uvolňování pájecí pasty a tvorbu náhrobního kamene. Doporučuje se tloušťka šablony v rozmezí od 4 do 8 tisíc (0.1016 mm až 0.2032 mm), aby pájecí pasta dostatečně držela a umožnila spolehlivý tisk. Kromě toho by tloušťka šablony měla pojmout alespoň pět částic pájky pokrývajících nejmenší otvor, aby byl zajištěn konzistentní přenos pasty.

Optimalizace pájecí masky

Tloušťka pájecí masky

Jedno pájecí maska Tloušťka pájecí masky hraje klíčovou roli v prevenci oxidace a vzniku náhrobků. Příliš silná pájecí maska ​​může vést k tvorbě pájecích perliček, což zvyšuje riziko vzniku náhrobků. Proto je nezbytné udržovat vhodnou tloušťku pájecí masky pro dosažení optimální pájitelnosti.

Design podložky

Design desek plošných spojů výrazně ovlivňuje výskyt náhrobků. Zajištění toho, že podložky pokrývají více než 50 % vývodů součástky, a minimalizace mezery mezi podložkami může snížit pravděpodobnost tvorby náhrobků během procesu pájení přetavením.

Pro související výrobní rozhodnutí Highleap také dokumentuje výroba desek plošných spojů a montáž DPS na klíč, což může pomoci předejít nejasným poznámkám v balíčku cenové nabídky.

Umístění a orientace součástí

Vyvážená tepelná vodivost

Nerovnoměrná tepelná vodivost napříč PCB může přispívat k náhrobkům. Pro zmírnění tohoto problému je nezbytné umístit součásti rovnoměrně a zachovat podobnou orientaci a šířku stopy. Tento přístup podporuje rovnoměrné zahřívání během procesu přetavování, čímž se snižuje riziko nerovnoměrných smáčecích sil, které vedou k náhrobkům.

Výběr komponent

Výběr menších a lehčích součástí může pomoci minimalizovat výskyt náhrobků. Tyto součásti jsou méně náchylné na nevyvážené smáčecí síly způsobené nerovnoměrným tavením pájecí pasty nebo změnami tepelné vodivosti.

Optimalizace procesu tisku pájecí pasty

Tloušťka a stejnoměrnost pasty

Zajištění konzistentní tloušťky a rovnoměrnosti pájecí pasty na desce plošných spojů je zásadní pro prevenci vzniku náhrobků. Kalibrace strojů pro tisk pájecích past a udržování správných procesních parametrů, jako je tlak stěrky, rychlost a separace, může přispět k dosažení rovnoměrného nanášení pasty.

Formulace pasty a reologie

Složení a reologie pájecí pasty může významně ovlivnit její smáčivost a sklon k náhrobku. Volba pájecí pasty s dobrou pájitelností a smáčivostí, stejně jako s vhodným zatížením kovu a viskozitou, může pomoci zmírnit tvorbu náhrobků.

Řízení procesu pájení přetavením

Tepelné profilování

Implementace dobře kontrolovaného a optimalizovaného tepelného profilu během procesu pájení přetavením je nezbytná pro prevenci náhrobků. Postupný a rovnoměrný nárůst teploty na desce plošných spojů snižuje riziko lokalizovaného zahřívání a nerovnoměrných smáčecích sil, které mohou vést k náhrobkům.

Stupeň předehřívání

Správné předehřátí povrchu DPS je klíčové pro minimalizaci významných teplotních rozdílů, které mohou mít za následek tvorbu cínových kuliček a následné náhrobky. Udržování stejnoměrné teploty předehřívání na desce plošných spojů zajišťuje konzistentní tavení pájecí pasty a minimalizuje riziko nerovnoměrných smáčecích sil.

Inspekce a kontrola kvality

Průběžné monitorování

Implementace postupů monitorování a kontroly v průběhu procesu může pomoci při identifikaci potenciálních problémů, které mohou vést k otevřeným defektům nebo náhrobkům. Monitorování usazování pájecí pasty, umístění součástek a profilů přetavení v reálném čase může pomoci odhalit a řešit anomálie dříve, než povedou k vadným sestavám.

Kontrola po sestavení

Provádění důkladných kontrol po montáži je zásadní pro identifikaci a řešení jakýchkoli otevřených defektů nebo náhrobků, které se mohly vyskytnout během procesu montáže. Vizuální kontrola, automatická optická kontrola (AOI) a elektrické testování mohou být použity k detekci a nápravě vadných součástí nebo spojů.

Závěr

Prevence otevřených defektů a náhrobků během montáže PCB vyžaduje mnohostranný přístup, který zahrnuje různé aspekty výrobního procesu. Optimalizací návrhu šablony, vlastností pájecí masky, umístění a výběru součástek, tisku pájecí pasty, parametrů pájení přetavením a zavedením robustních opatření kontroly a kontroly kvality mohou výrobci výrazně snížit výskyt těchto vad a zlepšit celkovou spolehlivost a funkčnost svých DPS. shromáždění. Nepřetržité monitorování, optimalizace procesů a dodržování osvědčených průmyslových postupů jsou klíčem k dosažení vysoce kvalitních sestav PCB bez otevřených defektů a náhrobků.