Соединение пайкой SMT — распространенная проблема, с которой сталкиваются производители электроники в процессе сборки. Это явление возникает, когда припой случайно соединяет два соседних компонента или проводящие области, что приводит к короткому замыканию или нарушению функциональности.В этой статье мы углубимся в тонкости паяных мостов SMT, включая их причины, профилактические меры и эффективные решения.
1. Что такое паяное соединение SMT PCB:
Соединение пайкой SMT, также известное как «короткое припой» или «перемычка припоя», происходит во время сборки компонентов технологии поверхностного монтажа (SMT) на печатной плате (PCB). При поверхностном монтаже компоненты монтируются непосредственно на поверхность печатной платы, а паяльная паста используется для создания электрических и механических соединений между компонентом и печатной платой. В процессе пайки на контактные площадки и выводы SMT-компонентов наносится паяльная паста. Затем печатная плата нагревается, в результате чего паяльная паста плавится и течет, создавая связь между компонентом и печатной платой.
2. Причины пайки печатной платы SMT:
Пайка SMT возникает, когда во время сборки между соседними контактными площадками или выводами на печатной плате (PCB) образуется непреднамеренное соединение. Это явление может привести к коротким замыканиям, неправильным подключениям и полному выходу из строя электронного оборудования.
Паяные перемычки SMT могут возникать по разным причинам, включая недостаточный объем паяльной пасты, неправильную или смещенную конструкцию трафарета, неадекватное оплавление паяных соединений, загрязнение печатной платы и чрезмерные остатки флюса.Недостаточное количество паяльной пасты является одной из причин образования перемычек. В процессе трафаретной печати на контактные площадки печатной платы и выводы компонентов наносится паяльная паста. Если вы не нанесете достаточно паяльной пасты, у вас может получиться низкая высота зазора, а это означает, что паяльной пасте не хватит места для правильного соединения компонента с контактной площадкой. Это может привести к неправильному разделению компонентов и образованию перемычек между соседними компонентами. Неправильная конструкция трафарета или его несовпадение также могут стать причиной перемычек припоя.
Неправильно спроектированные трафареты могут привести к неравномерному нанесению паяльной пасты во время ее нанесения. Это означает, что в некоторых местах паяльной пасты может быть слишком много, а в других слишком мало.Несбалансированное нанесение паяльной пасты может привести к образованию перемычек между соседними компонентами или проводящими областями на печатной плате. Аналогично, если трафарет не выровнен должным образом во время нанесения паяльной пасты, это может привести к смещению отложений припоя и образованию мостиков припоя.
Недостаточное оплавление паяного соединения является еще одной причиной образования мостиков. В процессе пайки печатная плата с паяльной пастой нагревается до определенной температуры, так что паяльная паста плавится и течет, образуя паяные соединения.Если температурный профиль или настройки оплавления установлены неправильно, паяльная паста может не плавиться полностью или не течь должным образом. Это может привести к неполному расплавлению и недостаточному разделению соседних площадок или выводов, что приведет к образованию мостиков припоя.
Загрязнение печатной платы является распространенной причиной образования перемычек припоем. Перед пайкой на поверхности печатной платы могут присутствовать такие загрязнения, как пыль, влага, масло или остатки флюса.Эти загрязнения могут мешать правильному смачиванию и растеканию припоя, что облегчает образование припоем непреднамеренных соединений между соседними контактными площадками или выводами.
Избыточные остатки флюса также могут привести к образованию мостиков припоя. Флюс — это химическое вещество, используемое для удаления оксидов с металлических поверхностей и улучшения смачивания припоя во время пайки.Однако если флюс после пайки не очистить должным образом, на нем могут остаться следы. Эти остатки могут действовать как проводящая среда, позволяя припою создавать непреднамеренные соединения и паять перемычки между соседними контактными площадками или выводами на печатной плате.
3. Профилактические меры для паяных мостов SMT PCB:
А. Оптимизация конструкции и выравнивания трафарета. Одним из ключевых факторов предотвращения образования мостиков припоя является оптимизация конструкции трафарета и обеспечение правильного выравнивания во время нанесения паяльной пасты.Это предполагает уменьшение размера апертуры, чтобы контролировать количество паяльной пасты, наносимой на площадки печатной платы. Меньшие размеры пор помогают снизить вероятность растекания избыточной паяльной пасты и образования мостиков. Кроме того, закругление краев отверстий трафарета может способствовать лучшему высвобождению паяльной пасты и снижению склонности припоя к образованию мостиков между соседними контактными площадками. Внедрение методов предотвращения образования мостов, таких как включение в конструкцию трафарета меньших перемычек или зазоров, также может помочь предотвратить образование мостов припоем. Эти функции предотвращения образования мостиков создают физический барьер, который блокирует поток припоя между соседними контактными площадками, тем самым снижая вероятность образования мостиков. Правильное выравнивание шаблона во время процесса вставки имеет решающее значение для соблюдения необходимого расстояния между компонентами. Несоосность приводит к неравномерному нанесению паяльной пасты, что увеличивает риск образования перемычек. Использование системы выравнивания, такой как система технического зрения или лазерное выравнивание, может обеспечить точное размещение трафарета и свести к минимуму возникновение перемычек припоя.
B. Контролируйте количество паяльной пасты. Контроль количества паяльной пасты имеет решающее значение для предотвращения ее чрезмерного осаждения, которое может привести к образованию мостиков.При определении оптимального количества паяльной пасты следует учитывать несколько факторов. К ним относятся шаг компонентов, толщина трафарета и размер контактной площадки. Расстояние между компонентами играет важную роль в определении достаточного количества необходимой паяльной пасты. Чем ближе компоненты расположены друг к другу, тем меньше паяльной пасты требуется, чтобы избежать образования мостов. Толщина трафарета также влияет на количество наносимой паяльной пасты. На более толстые трафареты, как правило, наносится больше паяльной пасты, а на более тонкие трафареты, как правило, наносится меньше паяльной пасты. Регулировка толщины трафарета в соответствии с конкретными требованиями сборки печатной платы может помочь контролировать количество используемой паяльной пасты. Размер площадок на печатной плате также следует учитывать при определении соответствующего количества паяльной пасты. Для площадок большего размера может потребоваться больший объем паяльной пасты, а для площадок меньшего размера может потребоваться меньший объем паяльной пасты. Правильный анализ этих переменных и соответствующая регулировка объема паяльной пасты могут помочь предотвратить чрезмерное осаждение припоя и минимизировать риск образования мостиков.
C. Обеспечьте правильную оплавку паяных соединений. Достижение правильной оплавки паяных соединений имеет решающее значение для предотвращения образования паяных перемычек.Это включает в себя реализацию соответствующих температурных профилей, времени выдержки и настроек оплавления во время процесса пайки. Температурный профиль относится к циклам нагрева и охлаждения, которые проходит печатная плата во время оплавления. Необходимо соблюдать рекомендуемый температурный профиль для конкретной используемой паяльной пасты. Это обеспечивает полное плавление и растекание паяльной пасты, обеспечивая надлежащее смачивание выводов компонентов и площадок печатной платы, одновременно предотвращая недостаточное или неполное оплавание. Время выдержки, то есть время, в течение которого печатная плата подвергается воздействию максимальной температуры оплавления, также следует тщательно учитывать. Достаточное время пребывания позволяет паяльной пасте полностью разжижаться и образовывать необходимые интерметаллиды, тем самым улучшая качество паяного соединения. Недостаточное время выдержки приводит к недостаточному плавлению, что приводит к неполным паяным соединениям и повышенному риску образования паяных перемычек. Параметры оплавления, такие как скорость конвейера и пиковая температура, должны быть оптимизированы для обеспечения полного плавления и затвердевания паяльной пасты. Крайне важно контролировать скорость конвейера, чтобы обеспечить достаточную теплопередачу и достаточное время для растекания и затвердевания паяльной пасты. Пиковая температура должна быть установлена на оптимальный уровень для конкретной паяльной пасты, обеспечивающий полное оплавание без чрезмерного осаждения припоя или образования перемычек.
D. Следите за чистотой печатной платы. Правильный контроль чистоты печатной платы имеет решающее значение для предотвращения образования перемычек припоем.Загрязнения на поверхности печатной платы могут препятствовать смачиванию припоя и повышать вероятность образования мостиков припоя. Устранение загрязнений перед процессом сварки имеет решающее значение. Тщательная очистка печатных плат с использованием соответствующих чистящих средств и методов поможет удалить пыль, влагу, масло и другие загрязнения. Это гарантирует, что паяльная паста должным образом смачивает площадки печатной платы и выводы компонентов, уменьшая вероятность образования паяных перемычек. Кроме того, правильное хранение и обращение с печатными платами, а также минимизация контакта с людьми могут помочь минимизировать загрязнение и поддерживать чистоту всего процесса сборки.
E. Проверка и доработка после пайки. Выполнение тщательного визуального осмотра и автоматического оптического контроля (AOI) после процесса пайки имеет решающее значение для выявления любых проблем с перемычками припоя.Оперативное обнаружение паяных перемычек позволяет своевременно провести доработку и ремонт для устранения проблемы, прежде чем она вызовет дальнейшие проблемы или сбои. Визуальный осмотр включает тщательный осмотр паяных соединений для выявления любых признаков паяных перемычек. Увеличительные инструменты, такие как микроскоп или лупа, могут помочь точно определить наличие зубного моста. Системы AOI используют технологию проверки на основе изображений для автоматического обнаружения и идентификации дефектов паяных перемычек. Эти системы позволяют быстро сканировать печатные платы и проводить детальный анализ качества паяных соединений, включая наличие перемычек. Системы AOI особенно полезны для обнаружения небольших, труднодоступных паяных перемычек, которые можно не заметить при визуальном осмотре. При обнаружении паяного моста его следует немедленно переработать и отремонтировать. Это предполагает использование соответствующих инструментов и методов для удаления излишков припоя и разделения мостовых соединений. Принятие необходимых мер по исправлению паяных перемычек имеет решающее значение для предотвращения дальнейших проблем и обеспечения надежности готового продукта.
4. Эффективные решения для пайки печатных плат SMT:
A. Ручная распайка. Для небольших перемычек эффективным решением является ручное удаление припоя с использованием паяльника с тонким жалом под увеличительным стеклом для доступа и удаления перемычки.Эта технология требует осторожного обращения во избежание повреждения окружающих компонентов или проводящих областей. Чтобы удалить перемычки, нагрейте жало паяльника и осторожно приложите его к излишкам припоя, расплавляя его и убирая в сторону. Крайне важно следить за тем, чтобы жало паяльника не соприкасалось с другими компонентами или областями, чтобы не повредить его. Этот метод лучше всего работает там, где паяная перемычка видна и доступна, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы совершать точные и контролируемые движения.
B. Используйте паяльник и припой для доработки. Доработка с использованием паяльника и припойной проволоки (также известная как распайочная оплетка) — еще одно эффективное решение для удаления паяных перемычек.Фитиль припоя изготовлен из тонкой медной проволоки, покрытой флюсом, облегчающим процесс распайки. Чтобы использовать этот метод, фитиль припоя помещается поверх излишков припоя и на него подается тепло паяльника. Тепло плавит припой, и фитиль поглощает расплавленный припой, тем самым удаляя его. Этот метод требует навыков и точности, чтобы не повредить хрупкие компоненты, а также необходимо обеспечить достаточное покрытие паяного стержня паяного мостика. Этот процесс, возможно, придется повторить несколько раз, чтобы полностью удалить припой.
C. Автоматическое обнаружение и удаление перемычек: передовые системы контроля, оснащенные технологией машинного зрения, могут быстро идентифицировать перемычки и облегчить их удаление с помощью локального лазерного нагрева или технологии воздушной струи.Эти автоматизированные решения обеспечивают высокую точность и эффективность обнаружения и удаления перемычек. Системы машинного зрения используют камеры и алгоритмы обработки изображений для анализа качества паяных соединений и обнаружения любых аномалий, включая паяные перемычки. После идентификации система может запускать различные режимы вмешательства. Одним из таких методов является локальный лазерный нагрев, при котором лазер используется для выборочного нагрева и плавления паяльной перемычки, чтобы ее можно было легко удалить. Другой метод предполагает использование концентрированной воздушной струи, которая подает контролируемый поток воздуха, чтобы сдуть излишки припоя, не затрагивая окружающие компоненты. Эти автоматизированные системы экономят время и усилия, обеспечивая при этом последовательные и надежные результаты.
D. Используйте селективную пайку волной. Селективная пайка волной — это профилактический метод, который снижает риск образования перемычек во время пайки.В отличие от традиционной пайки волновой пайкой, при которой вся печатная плата погружается в волну расплавленного припоя, при селективной волновой пайке расплавленный припой наносится только на определенные участки, минуя легко перемыкаемые компоненты или проводящие участки. Эта технология достигается за счет использования точно управляемого сопла или подвижной сварочной волны, нацеленной на нужную область сварки. Выборочно применяя припой, можно значительно снизить риск чрезмерного растекания и образования мостов припоя. Селективная пайка волновой пайкой особенно эффективна на печатных платах со сложной компоновкой или на компонентах высокой плотности, где риск образования перемычек выше. Это обеспечивает больший контроль и точность во время процесса сварки, сводя к минимуму вероятность образования припоя.
В итоге, Соединение пайкой SMT — серьезная проблема, которая может повлиять на производственный процесс и качество продукции в производстве электроники. Однако, понимая причины и принимая профилактические меры, производители могут значительно снизить вероятность возникновения паяльных перемычек. Оптимизация конструкции трафарета имеет решающее значение, поскольку она обеспечивает правильное нанесение паяльной пасты и снижает вероятность образования перемычек избытком паяльной пасты. Кроме того, контроль объема паяльной пасты и параметров оплавления, таких как температура и время, может помочь добиться оптимального формирования паяного соединения и предотвратить образование перемычек. Поддержание чистоты поверхности печатной платы имеет решающее значение для предотвращения образования мостиков припоем, поэтому важно обеспечить надлежащую очистку и удаление любых загрязнений или остатков с платы. Процедуры проверки после сварки, такие как визуальный осмотр или автоматизированные системы, могут обнаружить наличие любых паяных перемычек и облегчить своевременную доработку для устранения этих проблем. Применяя эти профилактические меры и разрабатывая эффективные решения, производители электроники могут минимизировать риск пайки SMT и обеспечить производство надежных и высококачественных электронных устройств. Надежная система контроля качества и постоянные усилия по совершенствованию также имеют решающее значение для мониторинга и решения любых повторяющихся проблем с пайкой. Предпринимая правильные шаги, производители могут повысить эффективность производства, сократить затраты, связанные с доработкой и ремонтом, и в конечном итоге создавать продукцию, которая соответствует ожиданиям клиентов или превосходит их.
Время публикации: 11 сентября 2023 г.
Назад
