Devre kartı düzeneğinde PCB mezar taşı kusurları nasıl önlenir

PCB montajı alanında , açık devre hataları ve dik duran lehimleme sorunları, elektronik cihazların işlevselliğini ve güvenilirliğini önemli ölçüde etkileyebilen yaygın sorunlardır. Dik duran lehimleme, Manhattan etkisi veya Stonehenge etkisi olarak da bilinir ve yüzeye monte edilen bir bileşenin bir ucunun PCB pedine lehimlenirken diğer ucunun bağlı kalmaması durumunda ortaya çıkar; bu da bileşenin bir mezar taşı gibi dik durmasına neden olur.

Açık kusurlar ise eksik veya bozuk elektrik bağlantılarını ifade eder ve açık devrelere neden olur. Bu kusurların ele alınması, PCB düzeneklerinin düzgün çalışmasını sağlamak için çok önemlidir. Bu kapsamlı kılavuzda, PCB montajı sırasında açık kusurları ve mezar taşlarını azaltmak için nedenleri ve önleyici tedbirleri araştırıyoruz.

Giriş

PCB mezar taşı olarak da bilinen mezar taşı olgusu, Çok Katmanlı Seramik Kondansatörlerin (MLCC'ler) ve PCB'lerin kaynak işlemi sırasında gözlemlenir. MLCC'nin bir ucunun kaynak bölgesinden ayrılarak dik durması veya eğimli olması durumunda meydana gelir. Bu sorun öncelikle kaynak işlemi sırasında MLCC'nin her iki ucundaki dengesiz ıslatma kuvvetinden kaynaklanmaktadır. Bu dengesiz kuvvete katkıda bulunan ana faktörler şunlardır:

1. Asimetrik Isıtma: MLCC'nin her iki ucu aynı anda eritilemez, bu da eritme işlemi sırasında eşit olmayan yüzey gerilimine yol açar.
2. Mantıksız Ped Tasarımı: PCB üzerindeki ped tasarımı, MLCC'nin her iki ucunun da eşit şekilde ıslanmasını sağlayacak şekilde tasarlanmadığı takdirde, mezar taşı olgusuna katkıda bulunabilir.

Mezar taşı olayını azaltmak için MLCC'nin yüzeyini temiz tutmak ve PCB üzerindeki ped tasarımına dikkat etmek önemlidir. Bu, lehim pastası aktivitesinin zayıflamamasını ve kaynak işlemi sırasında MLCC'nin her iki uçta da eşit şekilde erimesini sağlamayı içerir. Bu önlemlerin uygulanmasıyla mezar taşı olgusu etkili bir şekilde önlenebilir, bu da üretim sonuçlarının iyileştirilmesine ve maliyetlerin azaltılmasına yol açabilir.

PCB mezar taşı olgusunun nedeninin analizi

PCB mezar taşı olarak da bilinen mezar taşı olgusu, MLCC'lerin ve PCB'lerin lehimleme işlemi sırasında gözlemlenir ve düzensiz lehim yapışmasına yol açan çeşitli faktörlere bağlanabilir. MLCC'lerin hareketi üç ana türe ayrılabilir:

Kendiliğinden hizalama : Yerleştirme işlemi sırasında, yerleştirme makinesinin yerleştirme başlığı, X ve Y koordinatlarına göre MLCC'yi lehim macunu pedleri üzerine hızlı bir şekilde konumlandırır. Bununla birlikte, ped düzensizliği veya lehim macununun kayması nedeniyle, MLCC bir açı (θ) kadar kayabilir. Her iki lehim bağlantısı aynı anda eridiğinde, düzgün kalay daldırma kuvveti MLCC'yi doğru konumuna geri çeker ve hizalamayı düzeltir.

Eğilme : İki lehim bağlantısı aynı anda erimezse veya iki noktadaki kalay daldırma kuvvetleri önemli ölçüde farklılık gösterirse, lehim pedlerinden biri MLCC'yi daha çapraz bir şekilde çekerek eğilmesine neden olabilir.

Mezar taşı etkisi : Bu durum, özellikle daha küçük MLCC'lerde, MLCC'nin her iki ucundaki kalay daldırma kuvvetlerinde önemli bir fark olduğunda meydana gelir. Yüzey gerilimi, MLCC'nin bir ucunun yukarı çekilmesine neden olarak mezar taşı etkisine yol açabilir.

Modern yerleştirme makineleri, hem X hem de Y koordinatlarının yanı sıra θ açısını da izleyebilir ve düzeltebilir, böylece kendi kendine hizalama sorunlarının ortaya çıkması azalır. Konveyör bandının pürüzsüzlüğündeki iyileştirmeler aynı zamanda kaynak öncesi sapmayı da en aza indirdi. Ancak eğrilmeyi ve mezar taşı oluşumunu önlemek için lehimleme işlemi sırasında lehim bağlantılarının eşit şekilde erimesini ve MLCC'nin her iki ucunda dengeli ıslatma kuvvetinin olmasını sağlamak çok önemlidir.

PCB'de Meydana Gelen Mezar Taşlarını Önlemeye Yönelik Önlemler

PCB düzeneğindeki mezar taşı olgusu, elektronik cihazlarda önemli kalite ve güvenilirlik sorunlarına yol açabilen yaygın bir sorundur. Çip direnci veya kapasitör gibi yüzeye monte bir bileşenin bir ucu, yeniden akışlı lehimleme işlemi sırasında PCB'yi kaldırdığında, bir mezar taşına benzediğinde meydana gelir. Bu sorun, devrenin işlevselliğini etkileyen ve potansiyel olarak maliyetli yeniden işleme veya bileşen değişimine yol açacak şekilde elektrik açıklarına neden olabilir.

PCB'lerde "tombstoning" (kablo saplamasının yanlış yerleştirilmesi) sorununu önlemek için lehim macunu uygulaması, ped tasarımı, bileşen yerleşimi ve yeniden akış lehimleme parametreleri de dahil olmak üzere çeşitli faktörlere dikkat etmek gerekir. Üreticiler, "tombstoning" sorununun temel nedenlerini anlayarak ve önleyici tedbirler uygulayarak PCB montajlarının verimliliğini ve güvenilirliğini artırabilirler. PCB'lerde "tombstoning" sorununu önlemek için aşağıdaki yöntemleri göz önünde bulundurun:

Şablon Tasarımı Optimizasyonu

Diyafram Boyutu ve Şekli

Şablon tasarımı, lehim pastası baskı işlemi sırasında mezar taşlarının önlenmesinde çok önemli bir rol oynar. Açıklık boyutunun ve şeklinin optimize edilmesi, düzgün lehim pastası birikimi sağlamak ve bileşenin her iki ucunda dengeli ıslatma kuvvetleri elde etmek için çok önemlidir. Köprülü Açıklık Girişleri (BAE) kalıpları, özellikle daha küçük bileşen aralıkları ve daha yeni lehim pastası formülleri ile, mezar taşı kusurlarını sınırlandırmada daha iyi performans sergilediklerinden genellikle Çevresel Açıklık Oranı (POR) kalıplarına göre tercih edilir.

Şablon Kalınlığı

Şablonun kalınlığı lehim pastasının salınmasını ve mezar taşı oluşumunu etkileyen bir diğer kritik faktördür. Lehim pastasını yeterince tutmak ve güvenilir yazdırmayı kolaylaştırmak için 4 ila 8 bin (0.1016 mm ila 0.2032 mm) arasında değişen bir şablon kalınlığı önerilir. Ek olarak, tutarlı macun aktarımını sağlamak için şablon kalınlığı, en küçük açıklığa yayılan en az beş lehim parçacığını barındırmalıdır.

Lehim Maskesi Optimizasyonu

Lehim Maskesi Kalınlığı

Lehim maskesi kalınlığı, oksidasyonu ve lehim taşlarının oluşmasını önlemede çok önemli bir rol oynar. Aşırı kalın bir lehim maskesi, lehim boncuklarının oluşmasına ve lehim taşlarının oluşma riskinin artmasına yol açabilir. Bu nedenle, optimum lehimlenebilirlik elde etmek için uygun bir lehim maskesi kalınlığının korunması şarttır.

Ped Tasarımı

PCB pedlerinin tasarımı mezar taşlarının oluşumunu önemli ölçüde etkiler. Pedlerin bileşenin terminallerinin %50'sinden fazlasını kaplamasını sağlamak ve pedler arasındaki boşluğu en aza indirmek, yeniden akışlı lehimleme işlemi sırasında mezar taşı oluşma olasılığını azaltabilir.

İlgili üretim kararları için Highleap, üretim PCB üretimini ve anahtar teslim PCB montajını da belgelendirir ; bu da teklif paketindeki belirsiz notların önlenmesine yardımcı olabilir.

Bileşen Yerleştirme ve Yönlendirme

Dengeli Isı İletkenliği

PCB boyunca eşit olmayan ısı iletkenliği mezar taşı oluşumuna katkıda bulunabilir. Bu sorunu azaltmak için bileşenleri eşit şekilde yerleştirmek ve benzer yönelimleri ve iz genişliklerini korumak önemlidir. Bu yaklaşım, yeniden akış işlemi sırasında eşit ısıtmayı teşvik ederek mezar taşlarına yol açan eşit olmayan ıslatma kuvvetleri riskini azaltır.

Bileşen Seçimi

Daha küçük ve daha hafif bileşenlerin seçilmesi, mezar taşlarının oluşumunun en aza indirilmesine yardımcı olabilir. Bu bileşenler, eşit olmayan lehim pastası erimesi veya termal iletkenlikteki değişikliklerden kaynaklanan dengesiz ıslatma kuvvetlerine karşı daha az duyarlıdır.

Lehim Pastası Baskı Prosesi Optimizasyonu

Macun Kalınlığı ve Tekdüzelik

PCB genelinde tutarlı lehim pastası kalınlığı ve tekdüzeliğin sağlanması, mezar taşlarının önlenmesi açısından çok önemlidir. Lehim pastası baskı makinelerini kalibre etmek ve silecek basıncı, hız ve ayırma gibi uygun işlem parametrelerini korumak, düzgün macun birikmesinin sağlanmasına katkıda bulunabilir.

Macun Formülasyonu ve Reolojisi

Lehim pastasının formülasyonu ve reolojisi, onun ıslatma davranışını ve lehimleme eğilimini önemli ölçüde etkileyebilir. İyi lehimlenebilirlik ve ıslatma özelliklerinin yanı sıra uygun metal yükü ve viskoziteye sahip bir lehim pastasının seçilmesi, mezar taşı oluşumunun azaltılmasına yardımcı olabilir.

Yeniden Akış Lehimleme Proses Kontrolü

Termal Profil Oluşturma

Yeniden akışlı lehimleme işlemi sırasında iyi kontrol edilen ve optimize edilmiş bir termal profilin uygulanması, mezar taşlarını önlemek için çok önemlidir. PCB genelinde kademeli ve eşit sıcaklık artışı, bölgesel ısınma riskini ve mezar taşı oluşumuna yol açabilecek eşit olmayan ıslatma kuvvetleri riskini azaltır.

Ön Isıtma Aşaması

PCB yüzeyinin uygun şekilde ön ısıtılması, kalay boncuklarının oluşmasına ve ardından mezar taşlanmasına neden olabilecek önemli sıcaklık farklarını en aza indirmek için çok önemlidir. PCB genelinde eşit bir ön ısıtma sıcaklığının korunması, lehim pastasının tutarlı bir şekilde erimesini sağlar ve eşit olmayan ıslatma kuvvetleri riskini en aza indirir.

Muayene ve Kalite Kontrol

Proses İçi İzleme

Proses içi izleme ve inceleme prosedürlerinin uygulanması, açık kusurlara veya mezar taşlarına yol açabilecek potansiyel sorunların belirlenmesine yardımcı olabilir. Lehim pastası birikiminin, bileşen yerleştirmenin ve yeniden akış profillerinin gerçek zamanlı izlenmesi, anormalliklerin hatalı montajlarla sonuçlanmadan önce tespit edilmesine ve giderilmesine yardımcı olabilir.

Montaj Sonrası Muayene

Montaj işlemi sırasında meydana gelebilecek açık kusurları veya mezar taşlarını tespit etmek ve gidermek için kapsamlı montaj sonrası denetimlerin yapılması çok önemlidir. Arızalı bileşenleri veya bağlantıları tespit etmek ve düzeltmek için görsel muayene, otomatik optik muayene (AOI) ve elektrik testleri kullanılabilir.

Sonuç

PCB montajı sırasında açık kusurların ve mezar taşlarının önlenmesi, üretim sürecinin çeşitli yönlerini kapsayan çok yönlü bir yaklaşım gerektirir. Üreticiler, şablon tasarımını, lehim maskesi özelliklerini, bileşen yerleştirme ve seçimini, lehim pastası baskısını, yeniden akışlı lehimleme parametrelerini optimize ederek ve sağlam denetim ve kalite kontrol önlemlerini uygulayarak bu kusurların oluşumunu önemli ölçüde azaltabilir ve PCB'lerinin genel güvenilirliğini ve işlevselliğini artırabilir. meclisler. Sürekli izleme, süreç optimizasyonu ve sektördeki en iyi uygulamalara bağlılık, açık kusurlardan ve mezar taşlarından arınmış yüksek kaliteli PCB düzeneklerine ulaşmanın anahtarıdır.