Чому SMT-колодки піднімаються під час паяння

Коли мідна контактна площадка відшаровується від плати під час паяння, причиною майже завжди є тепло, час і напруга, що долають зв'язок, який утримує мідь до ламінату. Відшаровування контактної площадки SMT , раніше відоме як піднята земля або піднята контактна площадка, відбувається, коли занадто сильне нагрівання або занадто багато циклів переробки послаблюють цей зв'язок, що часто погіршується маленькою контактною площадкою, слабким ламінатом або механічним зусиллям. У цьому посібнику пояснюються реальні фактори, що сприяють відшаруванню контактної площадки, згруповані за матеріалом, конструкцією та технологічними причинами, а також наводяться практичні способи запобігання цьому.

Що таке піднята (відпала) SMD-площадка

Контактна площадка, або земля, — це мідна ділянка, до якої припаюється компонент. Вона з'єднана з ламінатом під нею за допомогою смоляної системи плати, і цей зв'язок має обмежену міцність.

Піднята земля проти піднятої площадки

Коли мідь відділяється від ламінату, утворюється піднята площадка, де контактна площадка виступає над поверхнею, або, в гіршому випадку, контактна площадка повністю відривається, часто забираючи з собою свій з'єднувальний кабель. У будь-якому випадку, електричне з'єднання порушено, і плата може бути непридатною для використання без ремонту. Сама мідь рідко виходить з ладу; руйнується саме з'єднання з платою.

Чому це важливо?

Піднята площадка вважається дефектом або станом, про який потрібно повідомити, згідно з критеріями приймання складання, і вона може спричиняти переривчасті або розірвані з'єднання в польових умовах. Розуміння факторів, що її викликають, є першим кроком до створення плат, які витримають як складання , так і будь-яку подальшу переробку.

Підняті контактні площадки: наскрізне встановлення проти поверхневого монтажу

Підйом впливає на обидва типи подушечок, але геометрія відрізняється, як і ризик.

Площадки для поверхневого монтажу мають менше кріплення, ніж контакти з наскрізним отвором з гальванічним покриттям, тому вони можуть підніматися з меншим навантаженням, саме тому кріплення переходних отворів та крапель так важливе для гарного огляду посадкового місця . Контактні площадки з наскрізним отвором краще утримуються корпусом, але, коли вони виходять з ладу, часто забирають із собою з'єднувальну доріжку. У будь-якому випадку захист однаковий: керуйте теплом та часом, а також будуйте на ламінаті з достатньою міцністю на відшарування.

Чому прокладки підтягують: тепло та час витримки

Майже кожен випадок підняття прокладки пов'язаний з одним механізмом: зв'язок між міддю та ламінатом погіршується, коли він занадто довго нагрівається.

Найважливіший принцип полягає в тому, що короткий гарячий контакт завдає менше шкоди, ніж тривалий, теплий . Якщо залишити праску на контактній подушечці на кілька секунд, це призведе до набагато більшої нагрівання з'єднання, ніж швидке, рішуче з'єднання, навіть за нижчої температури кінчика. Чим довше мідь залишається гарячою, тим більше розм'якшується смола і тим слабшим стає з'єднання, поки контактна подушечка не відпустить його.

Ось чому техніка важлива так само, як і обладнання. Чисте, добре луджене жало та достатня кількість флюсу дозволяють припою намокнути за секунду-дві, тому контактна площадка ніколи не нагрівається тривало, що призводить до її підняття. Прагнення до більшого нагрівання або довшої витримки замість більшої кількості флюсу – це класичний шлях до піднятої контактної площадки.

Як матеріал плати впливає на адгезію прокладки

Не всі дошки однаково стійкі до підйому. Властивості ламінату визначають, яку температуру може витримувати склеювання прокладок, перш ніж воно розіб'ється.

Міцність міді на відшарування – це властивість, яка найбезпосередніше передбачає підйом, і вона перевіряється стандартизованими методами випробування на міцність на відшарування. Вибір ламінату з відповідною температурою розтягування (Tg) та міцністю на відшарування для конкретного застосування є рішенням, яке приймається під час виробництва друкованих плат , і це найбільше значення має для плат, які будуть зазнавати високих температур паяння або повторної обробки. Особливої ​​уваги заслуговують конструкції з великої міді та термічно вимогливі конструкції, такі як ті, що на підкладках з металевим осердям.

Фактори проектування друкованих плат, що спричиняють підняття контактних площадок

Те, як спроектовано та з'єднано контактний майданчик, сильно впливає на те, чи витримає він паяння. Два контактні майданчики на одній платі, один закріплений, а інший ізольований, можуть поводитися дуже по-різному.

Розмір та кріплення подушки

Невеликий ізольований контактний майданчик з тонким доріжкою має невелику площу склеювання, щоб протистояти підйому. Додавання кріпильного отвору, який з'єднує контактний майданчик з внутрішнім шаром, або використання крапель у місці стикання доріжки з контактним майданчиком, збільшує ефективність з'єднання та запобігає відшаруванню. Найбільше переваг від цих функцій отримують конструкції з дрібним кроком та пасивним живленням, які зустрічаються у високощільних компонуваннях .

Теплове полегшення на літаках

Контактну площадку, підключену безпосередньо до великої мідної заливки або заземлювальної площини, важко нагріти, оскільки мідь відводить тепло. Потім оператор прикладає більше тепла протягом тривалішого часу, що саме і піднімає контактні площадки. Терморозвантажувальне з'єднання, яке з'єднує контактну площадку з площиною за допомогою кількох вузьких спиць, дозволяє з'єднанню швидко досягати температури без тривалого нагрівання.

Маршрутизація трасування

Фрезерування крихкої доріжки, щоб вона не розтягувалася під час обробки деталі, та уникнення різких переходів на контактній площадкі зменшує механічну складову підйому. Такі гарні варіанти розташування деталей та фрезерування – це саме те, що шукає огляд конструкції для виробництва.

Фактори процесу паяння, що піднімають контактні площадки

Навіть добре спроектована плата з хорошого матеріалу може постраждати від піднятих контактних площадок, якщо процес паяння виконано неправильно.

• Температура заліза. Занадто висока температура безпосередньо пошкоджує зв'язок; занадто низька температура призводить до збільшення часу витримки, що також піднімає прокладки. Налаштуйте швидке змочування.
• Час перебування. Тривалий контакт є основною причиною процесу. Зробіть стик і рухайтеся далі.
• Цикли переробки. Кожен повторний нагрів створює напруження для з'єднання. Обмежте кількість разів, коли з'єднання потрібно переробляти.
• Попередній розігрів. Попереднє нагрівання дошки зменшує тепловий шок та час, який праска повинна проводити на подушечці.
• Температури без свинцю. Безсвинцеві сплави плавляться гарячіше, тому запас до пошкодження менший, а техніка має більше значення.

Випаювання особливо ризиковане, оскільки видалення деталі може означати багаторазове нагрівання контактної площадки. Використання належних інструментів для випаювання, свіжого флюсу та якомога меншого нагрівання захищає контактну площадку як під час видалення, так і під час встановлення.

Підйом SMD Pad: причини, короткий виклад

Вищезазначені фактори можна звести до короткої діагностичної таблиці.

Як запобігти підйому SMD-колодок

Зібрання причин разом дає короткий, практичний контрольний список.

• Швидко паяти. Використовуйте чистий, гарячий наконечник і достатню кількість флюсу, щоб кожне з'єднання сформувалося за секунду-дві.
• Обмежте переробку. Уникайте багаторазового нагрівання однієї й тієї ж подушечки; сплануйте з'єднання так, щоб воно було правильним з першого разу.
• Розігрійте дошку. Особливо для більших або товстіших дощок попереднє нагрівання скорочує час прасування.
• Вкажіть якісний матеріал. Виберіть ламінат з достатньою термогравіметрією (Tg) та міцністю міді на відшарування для паяння та передбачуваної повторної обробки.
• Створюйте прокладки для виживання. Додайте кріпильні перехідні отвори та краплі до невеликих контактних площадок, а також теплове зняття на площинних з'єднаннях.
• Поводьтеся обережно. Уникайте піддирання або згинання, що додають механічного навантаження, та запікайте чутливі до вологи плати перед паянням.

Ці звички також окупаються при великих обсягах виробництва: конструкція, яка протистоїть підйому контактних майданчиків, є більш надійною завдяки автоматизованому паянню та будь-якій переробці під час великосерійного складання , де узгодженість має найбільше значення.

Як відремонтувати підняту контактну площадку друкованої плати

Якщо контактна площадка піднімається, незважаючи на запобіжні заходи, з'єднання часто можна відновити, хоча ремонт має обмеження.

• Знову закріпіть з'єднання. Короткий перемички від виводу компонента до доріжки або сусіднього переходного отвору може відновити роботу схеми.
• Стабілізуйте подушку. Клей або епоксидна смола можуть утримувати частково підняту землю на місці, щоб запобігти подальшому руху.
• Знайте межі прийнятності. Підняту поверхню оцінюють за критеріями прийнятності складання за класом, тому у високонадійних роботах плата може бути неприйнятною навіть після ремонту.

Для прототипу зазвичай достатньо чистого ремонту перемички. Для серійних або високонадійних плат піднята контактна площадка є сигналом до повторного огляду матеріалу, посадкового місця або процесу паяння, щоб наступна партія не повторювала його.

Отримайте цінову пропозицію на міцні дошки

Відпадання контактних площадок можна запобігти: паяйте швидко, обмежте повторну роботу, вибирайте ламінат з правильною температурою нагрівання (Tg) та міцністю на відшарування, а також проектуйте невеликі контактні площадки з функціями кріплення. Зробіть це правильно, і підняті контактні площадки значною мірою зникнуть. Ви можете дізнатися більше про Highleap Electronics та про те, як ми виготовляємо та збираємо міцні плати.

Поширені запитання

Чому контактні площадки SMT відшаровуються під час паяння?

Оскільки тепло та час погіршують зв'язок, що утримує мідну площадку на ламінаті. Найпоширенішою причиною є занадто тривале перебування праски на площадкі; повторна переробка, слабкий ламінат, невелика ізольована площадка або накопичена волога погіршують ситуацію. Короткочасний гарячий контакт з флюсом запобігає більшій частині цього.

Чи температура праски або час її витримки спричиняють більший підйом?

Тривала витримка зазвичай є більшою причиною, хоча занадто висока температура також безпосередньо шкодить склеюванню. Мета полягає в тому, щоб нагріти праску достатньо, щоб змочити з'єднання за секунду-дві, щоб подушечка ніколи не залишалася гарячою достатньо довго, щоб її можна було підняти. Занадто холодна праска має зворотний ефект, змушуючи довший контакт.

Як матеріал дошки впливає на підйом подушки?

Ламінат з вищою температурою склування менше розм'якшується під дією тепла, а вища міцність міді на відшарування означає, що контактна площадка міцніше скріплена. Погано затверділий матеріал та поглинена волога набагато легше піднімаються. Визначення відповідної температури склування та міцності на відшарування для очікуваного паяння та повторної обробки зменшує ризик.

Чи можуть зміни конструкції запобігти підйому колодки?

Так. Додавання кріпильного переходу та крапель до невеликих контактних площадок збільшує площу склеювання, а терморозвантажувальні з'єднання з площинами дозволяють швидко нагріватися стикам, не змушуючи їх довго витримуватися. Саме цей вибір місця розташування перевіряється під час перевірки конструкції для виробництва перед початком виробництва.

Чому контактні площадки, підключені до заземлювальних площин, частіше піднімаються?

Велика мідна площина відводить тепло від контактної площадки, тому оператор прикладає більше тепла протягом тривалішого часу, щоб розплавити припій, що і піднімає контактні площадки. Терморозвантажувальне з'єднання, яке з'єднує контактну площадку з площиною за допомогою кількох вузьких спиць, дозволяє з'єднанню швидко досягати температури та запобігає тривалому нагріванню.

Чи частіше піднімається контактна площадка при використанні безсвинцевого припою?

Це може бути так, оскільки безсвинцеві сплави плавляться за вищої температури, залишаючи менший запас до пошкодження з'єднання. Гарна техніка, достатній флюс, попередній нагрів і ламінат, розрахований на безсвинцеві температури з моменту виготовлення, допомагають компенсувати вищу температуру.

Чи можна все ще використовувати дошку з піднятою подушкою?

Часто так для прототипу, шляхом додавання перемички для відновлення з'єднання та стабілізації контактної площадки клеєм. Для виробничих або високонадійних плат піднята контактна площадка оцінюється за критеріями прийнятності за класом і може бути неприйнятною, тому це сигнал для виправлення матеріалу, розміру або процесу.

Чи піднімаються контактні площадки з наскрізним отвором так само, як і контактні площадки SMT?

Обидва типи контактів можуть підніматися, але контактні площадки наскрізного монтажу закріплені за допомогою гальванічного циліндра, що проходить через отвір, тому вони краще протистоять підйому; коли вони виходять з ладу, вони часто тягнуть за собою з'єднувальний слід. Контактні площадки для поверхневого монтажу покладаються лише на поверхневе з'єднання, тому вони легше піднімаються, тому допомагає закріплення переходних отворів та крапель.

Чи справді допомагає попередній розігрів плати?

Так. Попередній нагрів підвищує температуру всієї плати до температури паяння, тому паяльна машина додає менше тепла протягом меншого часу, зменшуючи як тепловий удар, так і затримку, яка піднімає контактні площадки. Це особливо корисно для товстіших плат, важкої міді та контактних площадок, з'єднаних з великими площинами.