Γιατί τα μαξιλαράκια SMT ανυψώνονται κατά τη συγκόλληση

Όταν ένα χάλκινο επίθεμα ξεκολλάει από την πλακέτα κατά τη συγκόλληση, η αιτία είναι σχεδόν πάντα η θερμότητα, ο χρόνος και η τάση που υπερνικά τον δεσμό που συγκρατεί τον χαλκό στο φύλλο. Η πτώση του επίθεματος SMT , γνωστή επίσημα ως ανυψωμένη επιφάνεια ή ανυψωμένο επίθεμα, συμβαίνει όταν υπερβολική θερμότητα ή πάρα πολλοί κύκλοι επανακατασκευής αποδυναμώνουν αυτόν τον δεσμό, κάτι που συχνά επιδεινώνεται από ένα μικρό επίθεμα, ένα αδύναμο φύλλο ή μηχανική δύναμη. Αυτός ο οδηγός εξηγεί τους πραγματικούς παράγοντες πίσω από την ανύψωση του επίθεματος, ομαδοποιημένους σε αιτίες υλικού, σχεδιασμού και διαδικασίας, και παρέχει πρακτικούς τρόπους για να το αποτρέψετε.

Τι είναι ένα ανυψωμένο (πέφτον) SMD Pad

Ένα μαξιλαράκι, ή αλλιώς γη, είναι το κομμάτι χαλκού στο οποίο κολλάει ένα εξάρτημα. Συνδέεται με το έλασμα από κάτω του μέσω του συστήματος ρητίνης της πλακέτας και αυτός ο δεσμός έχει πεπερασμένη αντοχή.

Ανυψωμένο έδαφος έναντι ανυψωμένου μαξιλαριού

Όταν ο χαλκός αποκολλάται από το έλασμα, το αποτέλεσμα είναι μια ανυψωμένη επιφάνεια, όπου το υπόστρωμα ανυψώνεται από την επιφάνεια ή, στη χειρότερη περίπτωση, ένα υπόστρωμα που αποκολλάται εντελώς, συχνά παίρνοντας μαζί του το ίχνος σύνδεσής του. Σε κάθε περίπτωση, η ηλεκτρική σύνδεση διακυβεύεται και η πλακέτα μπορεί να καταστεί άχρηστη χωρίς επισκευή. Ο ίδιος ο χαλκός σπάνια αποτυγχάνει. Η σύνδεση με την πλακέτα είναι αυτή που υποχωρεί.

Γιατί έχει σημασία

Ένα ανυψωμένο ταμπόν αντιμετωπίζεται ως ελάττωμα ή ως κατάσταση που πρέπει να αναφερθεί σύμφωνα με τα κριτήρια αποδοχής συναρμολόγησης και μπορεί να προκαλέσει διαλείπουσες ή ανοιχτές συνδέσεις στο πεδίο. Η κατανόηση των παραγόντων που το προκαλούν είναι το πρώτο βήμα για την κατασκευή σανίδων που επιβιώνουν τόσο από τη συναρμολόγηση όσο και από οποιαδήποτε μεταγενέστερη επανεπεξεργασία.

Ανυψωμένα τακάκια: Διαμπερή οπή vs Επιφανειακή τοποθέτηση

Η ανύψωση επηρεάζει και τα δύο είδη μαξιλαριού, αλλά η γεωμετρία διαφέρει και το ίδιο ισχύει και για τον κίνδυνο.

Τα επιφανειακά τοποθετημένα εδάφη έχουν λιγότερη αγκύρωση από μια επιμεταλλωμένη οπή, επομένως μπορούν να ανυψωθούν με λιγότερη πρόκληση, γι' αυτό και οι οπές αγκύρωσης και τα δάκρυα έχουν τόσο μεγάλη σημασία σε μια καλή αξιολόγηση του αποτυπώματος . Τα μαξιλαράκια οπών συγκρατούνται καλύτερα από τον κοχλία, αλλά, όταν χαλάσουν, συχνά παίρνουν μαζί τους και το συνδετικό ίχνος. Σε κάθε περίπτωση, η άμυνα είναι η ίδια: διαχειριστείτε τη θερμότητα και τον χρόνο και βασιστείτε σε ένα laminate με επαρκή αντοχή στο ξεφλούδισμα.

Γιατί τα επιθέματα ανασηκώνονται: Ζέστη και χρόνος παραμονής

Σχεδόν κάθε περίπτωση ανύψωσης τακακιού οφείλεται σε έναν μηχανισμό: ο δεσμός μεταξύ χαλκού και laminate υποβαθμίζεται όταν η θερμοκρασία του είναι υπερβολικά υψηλή για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.

Η πιο σημαντική αρχή είναι ότι μια σύντομη, θερμή επαφή κάνει λιγότερο κακό από μια μακρά, χλιαρή . Η αφιέρωση ενός σίδερου σε ένα σφουγγάρι για αρκετά δευτερόλεπτα παρέχει πολύ περισσότερη θερμότητα στη σύνδεση από μια γρήγορη, αποφασιστική σύνδεση, ακόμη και σε χαμηλότερη θερμοκρασία άκρης. Όσο περισσότερο παραμένει ζεστός ο χαλκός, τόσο περισσότερο μαλακώνει η ρητίνη και τόσο πιο αδύναμος γίνεται ο δεσμός, μέχρι να χαλαρώσει το σφουγγάρι.

Γι' αυτό η τεχνική έχει τόση σημασία όσο και ο εξοπλισμός. Μια καθαρή, καλοεπικαλυμμένη μύτη και αρκετό flux επιτρέπουν στο συγκολλητικό να βραχεί σε ένα ή δύο δευτερόλεπτα, έτσι ώστε το τακάκι να μην δεχτεί ποτέ την παρατεταμένη θέρμανση που το ανυψώνει. Η αναζήτηση περισσότερης θερμότητας ή περισσότερης παραμονής, αντί για περισσότερη flux, είναι ο κλασικός δρόμος για ένα ανυψωμένο τακάκι.

Πώς το υλικό της σανίδας επηρεάζει την πρόσφυση του μαξιλαριού

Δεν αντιστέκονται όλες οι σανίδες στην ανύψωση με τον ίδιο τρόπο. Οι ιδιότητες του laminate καθορίζουν την ποσότητα θερμότητας που μπορεί να αντέξει η συγκόλληση του μαξιλαριού πριν σπάσει.

Η αντοχή σε αποφλοίωση του χαλκού είναι η ιδιότητα που προβλέπει άμεσα την ανύψωση και επαληθεύεται με τυποποιημένες μεθόδους δοκιμών αντοχής σε αποφλοίωση. Η επιλογή ενός laminate με επαρκή Tg και αντοχή σε αποφλοίωση για την εφαρμογή είναι μια κατασκευαστική απόφαση που λαμβάνεται κατά την κατασκευή των PCB και έχει τη μεγαλύτερη σημασία για τις πλακέτες που θα υποστούν υψηλές θερμοκρασίες συγκόλλησης ή επανακατεργασίας. Τα σχέδια με βαρύ χαλκό και οι θερμικά απαιτητικές κατασκευές, όπως αυτές σε υποστρώματα με μεταλλικό πυρήνα , αξίζουν ιδιαίτερης προσοχής εδώ.

Παράγοντες σχεδιασμού PCB που προκαλούν ανύψωση του μαξιλαριού

Ο τρόπος με τον οποίο σχεδιάζεται και συνδέεται ένα pad επηρεάζει σημαντικά την αντοχή του στην συγκόλληση. Δύο pad στην ίδια πλακέτα, ένα αγκυρωμένο και ένα απομονωμένο, μπορούν να συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά.

Μέγεθος μαξιλαριού και αγκύρωση

Ένα μικρό, απομονωμένο μαξιλαράκι με μόνο ένα λεπτό ίχνος έχει μικρή συνδεδεμένη περιοχή για να αντιστέκεται στην ανύψωση. Η προσθήκη μιας οπής αγκύρωσης που συνδέει το μαξιλαράκι σε ένα εσωτερικό στρώμα ή η χρήση δακρύων όπου το ίχνος συναντά το μαξιλαράκι, αυξάνει την αποτελεσματική σύνδεση και αντιστέκεται στο ξεφλούδισμα. Τα σχέδια με λεπτό βήμα και τα μικρά παθητικά σχέδια, όπως αυτά που παρατηρούνται σε διατάξεις υψηλής πυκνότητας , επωφελούνται περισσότερο από αυτά τα χαρακτηριστικά.

Θερμική ανακούφιση στα αεροπλάνα

Ένα τακάκι που συνδέεται απευθείας σε ένα μεγάλο χάλκινο χυτό ή επίπεδο γείωσης είναι δύσκολο να θερμανθεί, επειδή τα χάλκινα φυτίλια απομακρύνουν τη θερμότητα. Ο χειριστής στη συνέχεια εφαρμόζει περισσότερη θερμότητα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, κάτι που ακριβώς ανυψώνει τα τακάκια. Μια σύνδεση θερμικής εκτόνωσης, που ενώνει το τακάκι με το επίπεδο με μερικές στενές ακτίνες, επιτρέπει στην άρθρωση να φτάσει γρήγορα στη θερμοκρασία χωρίς παρατεταμένη θέρμανση.

Δρομολόγηση ιχνηλάτησης

Η δρομολόγηση ενός εύθραυστου ίχνους έτσι ώστε να μην τραβιέται κατά τον χειρισμό ενός εξαρτήματος, και η αποφυγή αιχμηρών μεταβάσεων στο τακάκι, μειώνει το μηχανικό κόστος της ανύψωσης. Το καλό αποτύπωμα και οι επιλογές δρομολόγησης όπως αυτές είναι ακριβώς αυτό που αναζητά μια αξιολόγηση σχεδιασμού για κατασκευή.

Παράγοντες διαδικασίας συγκόλλησης που ανυψώνουν τα τακάκια

Ακόμα και μια καλοσχεδιασμένη σανίδα από καλό υλικό μπορεί να υποστεί ανυψωμένα τακάκια εάν η διαδικασία συγκόλλησης είναι λανθασμένη.

• Θερμοκρασία σιδήρου. Η πολύ ζέστη καταστρέφει άμεσα τη συγκόλληση. Η πολύ κρύο προκαλεί μεγαλύτερη διάρκεια παραμονής, κάτι που επίσης ανασηκώνει τα τακάκια. Βρέξτε τα γρήγορα σε βρεγμένο μέρος.
• Χρόνος παραμονής. Η παρατεταμένη επαφή είναι η κύρια αιτία της διεργασίας. Κάντε την άρθρωση και προχωρήστε.
• Κύκλοι επανεπεξεργασίας. Κάθε επαναθέρμανση καταπονεί τη συγκόλληση. Περιορίστε πόσες φορές μια σύνδεση υποβάλλεται σε επανακατασκευή.
• Προθερμάνετε. Η προθέρμανση της σανίδας μειώνει το θερμικό σοκ και τον χρόνο που πρέπει να περνάει το σίδερο στο υπόστρωμα.
• Θερμοκρασίες χωρίς μόλυβδο. Τα κράματα χωρίς μόλυβδο λιώνουν πιο ζεστά, επομένως το περιθώριο πριν από τη ζημιά είναι μικρότερο και η τεχνική έχει μεγαλύτερη σημασία.

Η αποκόλληση είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη, καθώς η αφαίρεση ενός εξαρτήματος μπορεί να σημαίνει επανειλημμένη θέρμανση ενός μαξιλαριού. Η χρήση κατάλληλων εργαλείων αποκόλλησης, φρέσκου συλλίπασμα και όσο το δυνατόν λιγότερη θερμότητα προστατεύουν το μαξιλαράκι κατά την αφαίρεση αλλά και την εγκατάσταση.

Σύνοψη αιτιών ανύψωσης επιθέματος SMD

Οι παραπάνω παράγοντες μπορούν να συνοψιστούν σε έναν γρήγορο διαγνωστικό πίνακα.

Πώς να αποτρέψετε την ανύψωση των επιθεμάτων SMD

Ο συνδυασμός των αιτιών δίνει μια σύντομη, πρακτική λίστα ελέγχου.

• Γρήγορη συγκόλληση. Χρησιμοποιήστε μια καθαρή, ζεστή άκρη και αρκετό συλλέκτη, ώστε κάθε άρθρωση να σχηματίζεται σε ένα ή δύο δευτερόλεπτα.
• Περιορίστε την επανεπεξεργασία. Αποφύγετε την επανειλημμένη επαναθέρμανση του ίδιου επιθέματος. Σχεδιάστε την ένωση έτσι ώστε να είναι σωστή την πρώτη φορά.
• Προθερμάνετε την σανίδα. Ειδικά για μεγαλύτερες ή πιο χοντρές σανίδες, η προθέρμανση μειώνει τον χρόνο που απαιτείται για το σίδερο.
• Προσδιορίστε καλό υλικό. Επιλέξτε ένα laminate με επαρκή αντοχή σε Tg και αποφλοίωση χαλκού για την αναμενόμενη συγκόλληση και επανεπεξεργασία.
• Σχεδιάστε τακάκια για να επιβιώσουν. Προσθέστε οπές αγκύρωσης και δάκρυα σε μικρά μαξιλαράκια και θερμική ανακούφιση στις επίπεδες συνδέσεις.
• Χειριστείτε απαλά. Αποφύγετε το σκάλισμα ή την κάμψη που προσθέτει μηχανική καταπόνηση και ψήστε σανίδες ευαίσθητες στην υγρασία πριν από την συγκόλληση.

Αυτές οι συνήθειες αποδίδουν επίσης σε μεγάλη κλίμακα: ένας σχεδιασμός που αντιστέκεται στην ανύψωση του τακακιού είναι πιο ανθεκτικός μέσω της αυτοματοποιημένης συγκόλλησης και οποιασδήποτε επανεπεξεργασίας κατά τη συναρμολόγηση μεγάλου όγκου , όπου η συνέπεια έχει τη μεγαλύτερη σημασία.

Πώς να επισκευάσετε ένα ανυψωμένο πλακίδιο τυπωμένου κυκλώματος (PCB)

Εάν ένα επίθεμα ανασηκωθεί παρά τις προφυλάξεις, η σύνδεση μπορεί συχνά να αποκατασταθεί, αν και η επισκευή έχει όρια.

• Επανασυνδέστε τη σύνδεση. Ένα κοντό καλώδιο γεφύρωσης από το καλώδιο του εξαρτήματος προς την ανίχνευση ή μια κοντινή διέλευση μπορεί να αποκαταστήσει το κύκλωμα.
• Σταθεροποιήστε το μαξιλαράκι. Η κόλλα ή η εποξειδική ρητίνη μπορούν να συγκρατήσουν ένα μερικώς ανυψωμένο έδαφος στη θέση του για να αποτρέψουν περαιτέρω κίνηση.
• Να γνωρίζετε τα όρια αποδοχής. Μια ανυψωμένη επιφάνεια κρίνεται με βάση τα κριτήρια αποδοχής συναρμολόγησης ανά κατηγορία, επομένως σε εργασίες υψηλής αξιοπιστίας η σανίδα ενδέχεται να μην είναι αποδεκτή ακόμη και μετά την επισκευή.

Για ένα πρωτότυπο, μια καθαρή επισκευή βραχυκυκλωτήρα είναι συνήθως μια χαρά. Για πλακέτες παραγωγής ή υψηλής αξιοπιστίας, ένα ανυψωμένο μαξιλαράκι αποτελεί σήμα για να επανεξεταστεί το υλικό, το αποτύπωμα ή η διαδικασία συγκόλλησης, ώστε η επόμενη παρτίδα να μην την επαναλάβει.

Λάβετε προσφορά για ανθεκτικές σανίδες

Η πτώση των τακακιών μπορεί να προληφθεί: κάντε γρήγορη συγκόλληση, περιορίστε την επανεπεξεργασία, επιλέξτε ένα laminate με τη σωστή Tg και αντοχή στο ξεφλούδισμα και σχεδιάστε μικρά τακάκια με χαρακτηριστικά αγκύρωσης. Κάντε τα σωστά και τα ανυψωμένα τακάκια θα εξαφανιστούν σε μεγάλο βαθμό. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για την Highleap Electronics και τον τρόπο με τον οποίο κατασκευάζουμε και συναρμολογούμε ανθεκτικές σανίδες.

Συχνές ερωτήσεις

Γιατί τα τακάκια SMT σηκώνονται όταν κάνω κόλληση;

Επειδή η θερμότητα και ο χρόνος υποβαθμίζουν τον δεσμό που συγκρατεί το χάλκινο επίθεμα στο φύλλο πλαστικού. Η πιο συνηθισμένη αιτία είναι η υπερβολική αφόδευση του σίδερου στο επίθεμα. Οι επαναλαμβανόμενες επαναλήψεις, ένα αδύναμο φύλλο πλαστικού, ένα μικρό απομονωμένο επίθεμα ή η παγιδευμένη υγρασία επιδεινώνουν την κατάσταση. Η σύντομη, θερμή επαφή με το συλλίπασμα αποτρέπει το μεγαλύτερο μέρος της.

Η θερμοκρασία ή ο χρόνος παραμονής του σιδήρου προκαλούν μεγαλύτερη ανύψωση;

Η παρατεταμένη παραμονή είναι συνήθως ο μεγαλύτερος ένοχος, αν και μια πολύ υψηλή θερμοκρασία βλάπτει επίσης άμεσα τη συγκόλληση. Στόχος είναι να ζεσταθεί το σίδερο αρκετά ώστε να βραχεί η ένωση σε ένα ή δύο δευτερόλεπτα, έτσι ώστε το σίδερο να μην παραμείνει ποτέ αρκετά ζεστό για να το σηκώσετε. Ένα πολύ κρύο σίδερο έχει αντίθετη επίδραση, αναγκάζοντας μεγαλύτερη επαφή.

Πώς επηρεάζει το υλικό της σανίδας την ανύψωση του μαξιλαριού;

Ένα laminate με υψηλότερη θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης μαλακώνει λιγότερο υπό θερμότητα, και η υψηλότερη αντοχή αποφλοίωσης του χαλκού σημαίνει ότι το επίθεμα συγκολλάται πιο σταθερά. Το υλικό που έχει σκληρυνθεί ελάχιστα και η απορροφημένη υγρασία ανασηκώνονται πολύ πιο εύκολα. Ο καθορισμός επαρκούς Tg και αντοχής αποφλοίωσης για την αναμενόμενη συγκόλληση και επανεπεξεργασία μειώνει τον κίνδυνο.

Μπορούν οι αλλαγές στο σχεδιασμό να αποτρέψουν την ανύψωση των μαξιλαριών;

Ναι. Η προσθήκη μιας οπής αγκύρωσης και σταγόνων σε μικρά μαξιλαράκια αυξάνει την επιφάνεια συγκόλλησης, ενώ οι συνδέσεις θερμικής ανακούφισης στα επίπεδα επιτρέπουν στις αρθρώσεις να θερμαίνονται γρήγορα αντί να επιβάλλουν μεγάλη διάρκεια παραμονής. Αυτές οι επιλογές αποτυπώματος είναι ακριβώς αυτό που ελέγχει μια αξιολόγηση σχεδιασμού για κατασκευή πριν από την παραγωγή.

Γιατί τα τακάκια που συνδέονται με τα επίπεδα γείωσης είναι πιο πιθανό να ανυψωθούν;

Ένα μεγάλο χάλκινο επίπεδο απομακρύνει τη θερμότητα από το επίθεμα, έτσι ώστε ο χειριστής να εφαρμόζει περισσότερη θερμότητα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα για να λιώσει το συγκολλητικό υλικό, το οποίο είναι αυτό που ανυψώνει τα επίθεμα. Μια σύνδεση θερμικής εκτόνωσης, που ενώνει το επίθεμα με το επίπεδο με μερικές στενές ακτίνες, επιτρέπει στην ένωση να φτάσει γρήγορα στη θερμοκρασία και αποφεύγει την παρατεταμένη θέρμανση.

Είναι η ανύψωση των μαξιλαριών πιο συχνή με συγκόλληση χωρίς μόλυβδο;

Μπορεί να συμβαίνει αυτό, επειδή τα κράματα χωρίς μόλυβδο λιώνουν σε υψηλότερη θερμοκρασία, αφήνοντας μικρότερο περιθώριο πριν καταστραφεί ο δεσμός. Η καλή τεχνική, η επαρκής ροή, η προθέρμανση και ένα πολυστρωματικό υλικό με βαθμολογία για θερμοκρασίες χωρίς μόλυβδο από την κατασκευή βοηθούν στην αντιστάθμιση της υψηλότερης θερμότητας που εμπλέκεται.

Μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί μια σανίδα με ανυψωμένο μαξιλάρι;

Συχνά ναι για ένα πρωτότυπο, προσθέτοντας ένα καλώδιο βραχυκύκλωσης για την αποκατάσταση της σύνδεσης και σταθεροποιώντας το υπόστρωμα με κόλλα. Για σανίδες παραγωγής ή υψηλής αξιοπιστίας, ένα ανυψωμένο έδαφος κρίνεται με βάση τα κριτήρια αποδοχής ανά κατηγορία και ενδέχεται να μην είναι αποδεκτό, επομένως αποτελεί ένδειξη για τη διόρθωση του υλικού, του αποτυπώματος ή της διαδικασίας.

Τα τακάκια διαμπερούς οπής ανυψώνονται με τον ίδιο τρόπο όπως τα τακάκια SMT;

Και τα δύο μπορούν να ανυψωθούν, αλλά τα μαξιλαράκια των οπών αγκυρώνονται από τον επιμεταλλωμένο κοχλία μέσα από την οπή, επομένως αντιστέκονται καλύτερα στην ανύψωση. Όταν αποτύχουν, συχνά τραβούν μαζί τους το ίχνος σύνδεσης. Τα εδάφη επιφανειακής τοποθέτησης βασίζονται μόνο στην επιφανειακή συγκόλληση, επομένως ανυψώνονται πιο εύκολα, γι' αυτό και οι αγκυρώσεις με οπές και τα δάκρυα βοηθούν.

Βοηθάει πραγματικά η προθέρμανση της σανίδας;

Ναι. Η προθέρμανση ανεβάζει ολόκληρη την πλακέτα προς τη θερμοκρασία συγκόλλησης, έτσι ώστε το σίδερο να προσθέτει λιγότερη θερμότητα για λιγότερο χρόνο, μειώνοντας τόσο το θερμικό σοκ όσο και την παραμονή που ανασηκώνει τα τακάκια. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για παχύτερες σανίδες, βαρύ χαλκό και τακάκια που συνδέονται με μεγάλα επίπεδα.