Як уникнути дефектів друкованих плат надгробків у збірці друкованої плати

У сфері складання друкованих плат відкриті дефекти та надгробки є поширеними проблемами, які можуть суттєво вплинути на функціональність та надійність електронних пристроїв. Надгробки, також відомі як ефект Манхеттена або ефект Стоунхенджа, виникають, коли один кінець компонента поверхневого монтажу припаяний до контактної площадки друкованої плати, а інший кінець залишається не прикріпленим, через що компонент стоїть вертикально, як надгробок.

З іншого боку, відкриті дефекти стосуються неповних або порушених електричних з’єднань, що призводить до розривів ланцюгів. Усунення цих дефектів має вирішальне значення для забезпечення належної роботи друкованих плат. У цьому вичерпному посібнику ми заглибимося в причини та запобіжні заходи для пом’якшення відкритих дефектів і надгробків під час складання друкованої плати.

Вступ

Феномен надгробної плити, також відомий як надгробна плита PCB, спостерігається під час процесу зварювання багатошарових керамічних конденсаторів (MLCC) і PCB. Це відбувається, коли один кінець MLCC залишає зону зварювання і стоїть вертикально або нахилений. Ця проблема в основному спричинена незбалансованою силою змочування на обох кінцях MLCC під час процесу зварювання. Основні фактори, що сприяють цій незбалансованій силі, включають:

1. Асиметричне опалення: Обидва кінці MLCC не можуть бути розплавлені одночасно, що призводить до нерівномірного поверхневого натягу під час процесу плавлення.
2. Нерозумний дизайн колодки: Конструкція прокладки на друкованій платі може сприяти феномену надгробка, якщо вона не розроблена належним чином для забезпечення рівномірного зволоження обох кінців MLCC.

Щоб пом’якшити феномен надгробків, важливо підтримувати поверхню MLCC чистою та звертати увагу на дизайн накладок на друкованій платі. Це включає забезпечення того, щоб активність паяльної пасти не слабшала, а MLCC рівномірно розплавлявся з обох кінців під час процесу зварювання. Впроваджуючи ці заходи, можна ефективно запобігти феномену надгробків, що призведе до покращення результатів виробництва та зниження витрат.

Аналіз причини феномену PCB надгробка

Феномен надгробної плити, також відомий як надгробна плита PCB, спостерігається під час процесу пайки MLCC і PCB, і її можна пояснити кількома факторами, що призводять до нерівномірного зчеплення припою. Рух MLCC можна розділити на три основні типи:

Самовирівнювання : Під час процесу розміщення головка установки установки швидко позиціонує MLCC на контактних площадках паяльної пасти на основі координат X та Y. Однак через нерівність контактних площадок або ковзання паяльної пасти MLCC може бути зміщений на кут (θ). Коли обидва паяні з'єднання плавляться одночасно, рівномірна сила занурення олова повертає MLCC у правильне положення, виправляючи вирівнювання.

Перекіс : Якщо два паяні з'єднання не плавляться одночасно або якщо сили занурення олова в двох точках значно відрізняються, одна з паяльних площадок може тягнути MLCC більш по діагоналі, що призводить до його перекісу.

Надгробний натяг : це відбувається, коли існує значна різниця в силах занурення в олово на обох кінцях MLCC, особливо в менших MLCC. Поверхневий натяг може призвести до підтягування одного кінця MLCC вгору, що призводить до феномену надгробного натягу.

Сучасні машини розміщення можуть контролювати та коригувати координати X та Y, а також кут θ, зменшуючи виникнення проблем із самовирівнюванням. Покращення гладкості конвеєрної стрічки також мінімізувало прогин перед зварюванням. Однак, щоб запобігти перекосам і надгробкам, дуже важливо забезпечити рівномірне плавлення паяних з’єднань і наявність збалансованої сили змочування на обох кінцях MLCC під час процесу пайки.

Заходи щодо запобігання виникненню надгробків у ПКБ

Явище надгробків у складанні друкованих плат є поширеною проблемою, яка може призвести до значних проблем із якістю та надійністю електронних пристроїв. Це відбувається, коли один кінець компонента поверхневого монтажу, наприклад резистора чи конденсатора мікросхеми, піднімається від друкованої плати під час процесу пайки оплавленням, нагадуючи надгробок. Ця проблема може призвести до електричних розривів, впливаючи на функціональність схеми та потенційно призводячи до дорогої переробки або заміни компонентів.

Запобігання утворенню надгробків вимагає пильної уваги до різних факторів, включаючи нанесення паяльної пасти, конструкцію контактних майданчиків, розміщення компонентів та параметри паяння оплавленням. Розуміючи першопричини утворення надгробків та впроваджуючи профілактичні заходи, виробники можуть підвищити продуктивність та надійність своїх друкованих плат. Щоб запобігти утворенню надгробків на друкованих платах, розгляньте такі методи:

Оптимізація дизайну трафарету

Розмір і форма діафрагми

Конструкція трафарету відіграє ключову роль у запобіганні надгробків під час процесу друку паяльною пастою. Оптимізація розміру та форми отвору має важливе значення для забезпечення рівномірного нанесення паяльної пасти та досягнення збалансованої сили змочування на обох кінцях компонента. Трафарети з мостовими отворами (BAE) зазвичай вважаються кращими перед трафаретами з периферійним відношенням (POR), оскільки вони демонструють кращу продуктивність щодо обмеження дефектів надгробків, особливо з меншим кроком компонентів і новішими складами паяльної пасти.

Товщина трафарету

Товщина трафарету є ще одним критичним фактором, що впливає на виділення паяльної пасти та формування надгробків. Рекомендується товщина трафарету від 4 до 8 тис. (0.1016 мм до 0.2032 мм), щоб належним чином утримувати паяльну пасту та сприяти надійному друку. Крім того, товщина трафарету повинна вміщувати принаймні п’ять частинок припою, що охоплюють найменший отвір, щоб забезпечити послідовне перенесення пасти.

Оптимізація паяльної маски

Товщина паяльної маски

Товщина паяльної маски відіграє вирішальну роль у запобіганні окисленню та утворенню надгробків. Надмірно товста паяльна маска може призвести до утворення припійних шарів, що збільшує ризик утворення надгробків. Тому важливо підтримувати відповідну товщину паяльної маски для досягнення оптимальної паяльності.

Дизайн колодки

Конструкція накладок PCB істотно впливає на появу надгробків. Забезпечення того, щоб контактні площадки покривали більше 50% клем компонента, і зведення до мінімуму відстані між контактними площадками може зменшити ймовірність утворення надгробків під час процесу пайки оплавленням.

Щодо супутніх рішень щодо виробництва, Highleap також документує виробництво друкованих плат та складання друкованих плат "під ключ" , що може допомогти уникнути нечітких приміток у кошторисі.

Розміщення та орієнтація компонентів

Збалансована теплопровідність

Нерівномірна теплопровідність на друкованій платі може сприяти створенню надгробків. Щоб пом’якшити цю проблему, важливо рівномірно розміщувати компоненти та підтримувати однакову орієнтацію та ширину слідів. Такий підхід сприяє рівномірному нагріванню під час процесу оплавлення, зменшуючи ризик нерівномірного зволоження, що призводить до надгробків.

Вибір компонентів

Вибір менших і легших компонентів може допомогти мінімізувати кількість надгробків. Ці компоненти менш сприйнятливі до незбалансованих сил змочування, спричинених нерівномірним плавленням паяльної пасти або коливаннями теплопровідності.

Оптимізація процесу друку паяльною пастою

Товщина та однорідність пасти

Забезпечення постійної товщини паяльної пасти та однорідності на друкованій платі має вирішальне значення для запобігання утворенню надгробків. Калібрування машин для друку паяльною пастою та підтримка належних параметрів процесу, таких як тиск ракеля, швидкість і поділ, можуть сприяти досягненню рівномірного нанесення пасти.

Рецептура та реологія пасти

Рецептура та реологія паяльної пасти можуть суттєво впливати на її змочування та схильність до надгробків. Вибір паяльної пасти з хорошими характеристиками паювання та змочування, а також відповідне навантаження та в’язкість металу може допомогти зменшити утворення надгробків.

Контроль процесу паяння оплавленням

Термічний профіль

Впровадження добре контрольованого та оптимізованого теплового профілю під час процесу пайки оплавленням має важливе значення для запобігання надгробків. Поступове та рівномірне підвищення температури на друкованій платі зменшує ризик локального нагрівання та нерівномірного зволоження, що може призвести до утворення надгробків.

Стадія попереднього нагрівання

Правильний попередній нагрів поверхні друкованої плати має вирішальне значення для мінімізації значних температурних перепадів, які можуть призвести до утворення олов’яних кульок і подальшого створення надгробків. Підтримка рівномірної температури попереднього нагріву на друкованій платі забезпечує стабільне плавлення паяльної пасти та мінімізує ризик нерівномірного зволоження.

Перевірка та контроль якості

Внутрішній моніторинг

Впровадження процедур моніторингу та перевірки в процесі роботи може допомогти у виявленні потенційних проблем, які можуть призвести до відкритих дефектів або надгробків. Моніторинг у реальному часі осадження паяльної пасти, розташування компонентів і профілів оплавлення може допомогти виявити та усунути аномалії до того, як вони призведуть до дефектних вузлів.

Перевірка після складання

Проведення ретельних перевірок після складання є важливим для виявлення та усунення будь-яких відкритих дефектів або надгробків, які могли виникнути під час процесу складання. Візуальна перевірка, автоматична оптична перевірка (AOI) і електричні випробування можуть бути використані для виявлення та усунення дефектних компонентів або з’єднань.

Висновок

Запобігання відкритим дефектам і надгробкам під час складання друкованої плати вимагає багатогранного підходу, який охоплює різні аспекти виробничого процесу. Завдяки оптимізації дизайну трафарету, властивостей паяльної маски, розміщення та вибору компонентів, друку паяльною пастою, параметрів пайки оплавленням, а також впровадження надійних заходів перевірки та контролю якості, виробники можуть значно зменшити виникнення цих дефектів і підвищити загальну надійність і функціональність своїх друкованих плат. збірки. Постійний моніторинг, оптимізація процесів і дотримання найкращих галузевих практик є ключовими для досягнення високоякісних збірок друкованих плат без відкритих дефектів і надгробків.