Kuinka välttää piirilevyjen hautakivien viat piirilevyn kokoonpanossa

Valtakunnassa PCB -kokoonpanoAvoimet viat ja "hautakivet" ovat yleisiä ongelmia, jotka voivat vaikuttaa merkittävästi elektronisten laitteiden toimivuuteen ja luotettavuuteen. "Hautakivien" muodostuminen, joka tunnetaan myös Manhattan-ilmiönä tai Stonehenge-ilmiönä, tapahtuu, kun pinta-asennuskomponentin toinen pää juotetaan piirilevyn alustaan, kun taas toinen pää pysyy irrallaan, jolloin komponentti seisoo pystyssä kuin "hautakivi".

Avoimet viat taas viittaavat epätäydellisiin tai rikkinäisiin sähköliitäntöihin, jotka johtavat avoimiin piireihin. Näiden vikojen korjaaminen on ratkaisevan tärkeää piirilevykokoonpanojen asianmukaisen toiminnan varmistamiseksi. Tässä kattavassa oppaassa perehdymme syihin ja ennaltaehkäiseviin toimenpiteisiin avovikojen ja hautakivien lieventämiseksi piirilevyn asennuksen aikana.

esittely

Hautakiviilmiö, joka tunnetaan myös nimellä PCB tombstone, havaitaan monikerroksisten keraamisten kondensaattoreiden (MLCC) ja piirilevyjen hitsausprosessin aikana. Se tapahtuu, kun MLCC:n toinen pää poistuu hitsausalueelta ja seisoo pystyssä tai on vinossa. Tämä ongelma johtuu ensisijaisesti epätasapainoisesta kostutusvoimasta MLCC:n molemmissa päissä hitsausprosessin aikana. Tärkeimmät tähän epätasapainoon vaikuttavat tekijät ovat:

1. Epäsymmetrinen lämmitys: MLCC:n molempia päitä ei voida sulattaa samanaikaisesti, mikä johtaa epätasaiseen pintajännitykseen sulatusprosessin aikana.
2. Kohtuuton tyynyn muotoilu: PCB:n tyynyn muotoilu voi myötävaikuttaa hautakiviilmiöön, jos sitä ei ole suunniteltu asianmukaisesti varmistamaan MLCC:n molempien päiden tasainen kostuminen.

Hautakiviilmiön lieventämiseksi on tärkeää pitää MLCC:n pinta puhtaana ja kiinnittää huomiota piirilevyn tyynyn muotoiluun. Tämä sisältää sen varmistamisen, että juotospastan aktiivisuus ei heikkene ja että MLCC sulaa tasaisesti molemmista päistä hitsausprosessin aikana. Näillä toimenpiteillä voidaan tehokkaasti estää hautakiviilmiö, mikä johtaa parantuneisiin tuotantotuloksiin ja aleneviin kustannuksiin.

PCB-hautakiviilmiön syyn analyysi

Hautakiviilmiö, joka tunnetaan myös nimellä PCB hautakivi, havaitaan MLCC:n ja PCB:n juotosprosessin aikana, ja sen voidaan katsoa johtuvan useista tekijöistä, jotka johtavat juotteen epätasaiseen kiinnittymiseen. MLCC-liikkeet voidaan luokitella kolmeen päätyyppiin:

Itsetasaus: Sijoitusprosessin aikana sijoituskoneen sijoituspää paikantaa nopeasti MLCC:n juotospastatyynyille X- ja Y-koordinaattien perusteella. Kuitenkin tyynyn epätasaisuudesta tai juotospastan liukumisesta johtuen MLCC:tä voidaan siirtää kulmalla (θ). Kun molemmat juotosliitokset sulavat samanaikaisesti, tasainen tinan upotusvoima vetää MLCC:n takaisin oikeaan asentoonsa ja korjaa kohdistuksen.

Vino: Jos kaksi juotosliitosta eivät sula samaan aikaan tai jos tinan upotusvoimat kahdessa pisteessä eroavat toisistaan ​​merkittävästi, toinen juotostyynyistä voi vetää MLCC:tä vinosti ja aiheuttaa sen vinoon.

Hautakivityö: Tämä tapahtuu, kun tinan upotusvoimissa on merkittävä ero MLCC:n molemmissa päissä, erityisesti pienemmissä MLCC:issä. Pintajännitys voi aiheuttaa MLCC:n toisen pään vetäytymisen ylös, mikä johtaa hautakiviilmiöön.

Nykyaikaiset sijoittelukoneet voivat valvoa ja korjata sekä X- ja Y-koordinaatteja että θ-kulmaa, mikä vähentää itsekohdistusongelmien esiintymistä. Kuljetinhihnan sileyden parannukset ovat myös minimoineet taipumaa ennen hitsausta. Vääntymisen ja hautakivien estämiseksi on kuitenkin tärkeää varmistaa, että juotosliitokset sulavat tasaisesti ja että MLCC:n molemmissa päissä on tasapainoinen kostutusvoima juotosprosessin aikana.

Toimenpiteitä hautakivien estämiseksi tapahtui PCB:ssä

Hautakiviilmiö piirilevyjen kokoonpanossa on yleinen ongelma, joka voi johtaa merkittäviin laatu- ja luotettavuusongelmiin elektronisissa laitteissa. Se tapahtuu, kun pinta-asennetun komponentin, kuten siruvastuksen tai kondensaattorin, toinen pää nousee irti piirilevystä uudelleenvirtausjuottamisen aikana, muistuttaen hautakiveä. Tämä ongelma voi aiheuttaa sähköisiä aukkoja, jotka vaikuttavat piirin toimivuuteen ja voivat johtaa kalliisiin korjauksiin tai komponenttien vaihtoon.

Hautakivien estäminen vaatii huolellista huomiota useisiin tekijöihin, kuten juotospastan levitykseen, tyynyn suunnitteluun, komponenttien sijoitteluun ja uudelleenjuottamisen parametreihin. Ymmärtämällä hautakivityön perimmäiset syyt ja toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä valmistajat voivat parantaa piirilevykokoonpanojensa tuottoa ja luotettavuutta. Harkitse seuraavia menetelmiä PCB:n hautakivien estämiseksi:

Kaavainsuunnittelun optimointi

Aukon koko ja muoto

Stensiilisuunnittelulla on keskeinen rooli hautakivien estämisessä juotospastan painatusprosessin aikana. Aukon koon ja muodon optimointi on välttämätöntä, jotta voidaan varmistaa tasainen juotospastan kerrostuminen ja saavuttaa tasapainoiset kostutusvoimat komponentin molemmissa päissä. Bridged Aperture Entries (BAE) -stensiilejä pidetään yleensä parempana kuin Periphery Opened Ratio (POR) -stensiilejä, koska niillä on parempi suorituskyky hautakivivirheiden rajoittamisessa, erityisesti pienempien komponenttien välissä ja uudemmissa juotospastakoostumuksissa.

Stensiilin paksuus

Kaavan paksuus on toinen kriittinen tekijä, joka vaikuttaa juotospastan vapautumiseen ja hautakiven muodostumiseen. Suosittelemme stensiilin paksuutta 4–8 thu (0.1016–0.2032 mm), jotta juotospasta pysyy riittävästi ja tulostuksen luotettavuus helpottuu. Lisäksi stensiilin paksuuteen tulisi mahtua vähintään viisi juotoshiukkasta, jotka ulottuvat pienimpään aukkoon tasaisen tahnan siirron varmistamiseksi.

Juotosmaskin optimointi

Juotosmaskin paksuus

juotosmaski Paksuus on ratkaisevassa roolissa hapettumisen ja juotoskivien muodostumisen estämisessä. Liian paksu juotosmaski voi johtaa juotoshelmien muodostumiseen, mikä lisää juotoskivien muodostumisen riskiä. Siksi on tärkeää ylläpitää sopiva juotosmaskin paksuus optimaalisen juotettavuuden saavuttamiseksi.

Pad Design

Piirilevyjen muotoilu vaikuttaa merkittävästi hautakivien esiintymiseen. Varmistamalla, että tyynyt peittävät yli 50 % komponentin liittimistä ja minimoimalla tyynyjen välisen etäisyyden, voidaan vähentää hautakivien muodostumisen todennäköisyyttä uudelleenvirtausjuottamisen aikana.

Valmistukseen liittyvien päätösten osalta Highleap dokumentoi myös piirilevyjen valmistus ja avaimet käteen -periaatteella toimiva piirilevykokoonpano, mikä voi auttaa estämään epäselviä muistiinpanoja tarjouspaketissa.

Komponenttien sijoitus ja suunta

Tasapainoinen lämmönjohtavuus

Epätasainen lämmönjohtavuus piirilevyn yli voi edistää hautakiviä. Tämän ongelman lieventämiseksi on tärkeää sijoittaa komponentit tasaisesti ja säilyttää samanlaiset suunnat ja jäljitysleveydet. Tämä lähestymistapa edistää tasaista lämmitystä uudelleenvirtausprosessin aikana, mikä vähentää epätasaisten kostutusvoimien riskiä, ​​jotka johtavat hautakiviin.

Component Selection

Pienempien ja kevyempien komponenttien valitseminen voi auttaa minimoimaan hautakivien esiintymisen. Nämä komponentit ovat vähemmän herkkiä epätasapainoisille kostutusvoimille, jotka johtuvat juotospastan epätasaisesta sulamisesta tai lämmönjohtavuuden vaihteluista.

Juotospastan tulostusprosessin optimointi

Tahnan paksuus ja tasaisuus

Juotospastan tasaisen paksuuden ja tasaisuuden varmistaminen piirilevyllä on ratkaisevan tärkeää hautakivien estämisessä. Juotospastapainokoneiden kalibrointi ja oikeiden prosessiparametrien, kuten vetolastan paineen, nopeuden ja erottelun, ylläpitäminen voivat auttaa saavuttamaan tasaisen tahnan kerrostumisen.

Tahnan muotoilu ja reologia

Juotospastan koostumus ja reologia voivat vaikuttaa merkittävästi sen kostutuskäyttäytymiseen ja hautakivitaipumukseen. Sellaisen juotospastan valitseminen, jolla on hyvät juotettavuus- ja kostutusominaisuudet sekä sopiva metallikuormitus ja viskositeetti, voi auttaa vähentämään hautakivien muodostumista.

Reflow juotosprosessin ohjaus

Lämpöprofilointi

Hyvin hallitun ja optimoidun lämpöprofiilin toteuttaminen reflow-juottamisen aikana on välttämätöntä hautakivien estämiseksi. Asteittainen ja tasainen lämpötilan nousu piirilevyn yli vähentää paikallisen kuumenemisen ja epätasaisten kostutusvoimien riskiä, ​​jotka voivat johtaa hautakiviin.

Esilämmitysvaihe

PCB-pinnan asianmukainen esilämmitys on ratkaisevan tärkeää, jotta voidaan minimoida merkittävät lämpötilaerot, jotka voivat johtaa tinahelmien muodostumiseen ja myöhempään hautakivien muodostumiseen. Tasaisen esilämmityslämpötilan ylläpitäminen piirilevyllä varmistaa juotospastan tasaisen sulamisen ja minimoi epätasaisten kostutusvoimien riskin.

Tarkastus ja laadunvalvonta

Prosessin valvonta

Prosessin sisäisten valvonta- ja tarkastusmenettelyjen käyttöönotto voi auttaa tunnistamaan mahdolliset ongelmat, jotka voivat johtaa avoimiin vioihin tai hautakiviin. Juotospastan muodostumisen, komponenttien sijoittelun ja uudelleenvirtausprofiilien reaaliaikainen seuranta voi auttaa havaitsemaan ja korjaamaan poikkeamat ennen kuin ne johtavat viallisiin kokoonpanoihin.

Kokoonpanon jälkeinen tarkastus

Perusteellisten asennuksen jälkeisten tarkastusten tekeminen on välttämätöntä, jotta voidaan tunnistaa ja korjata mahdolliset avoimet viat tai hautakivet, joita on voinut esiintyä kokoonpanoprosessin aikana. Viallisten komponenttien tai liitäntöjen havaitsemiseen ja korjaamiseen voidaan käyttää visuaalista tarkastusta, automatisoitua optista tarkastusta (AOI) ja sähköistä testausta.

Yhteenveto

Avovien vikojen ja hautakivien ehkäiseminen piirilevyn kokoonpanon aikana vaatii monipuolista lähestymistapaa, joka kattaa valmistusprosessin eri näkökohdat. Optimoimalla stensiilisuunnittelun, juotosmaskin ominaisuudet, komponenttien sijoittelun ja valinnan, juotospastan tulostusta, uudelleenvirtausjuottamisen parametreja sekä ottamalla käyttöön vankat tarkastus- ja laadunvalvontatoimenpiteet valmistajat voivat vähentää näiden vikojen esiintymistä merkittävästi ja parantaa piirilevykokoonpanojensa yleistä luotettavuutta ja toimivuutta. Jatkuva seuranta, prosessin optimointi ja alan parhaiden käytäntöjen noudattaminen ovat avainasemassa laadukkaiden piirilevykokoonpanojen saavuttamisessa, joissa ei ole avoimia vikoja ja hautakiviä.