Jaký je rozdíl mezi SMD a NSMD?

/0 Komentáře/v /přidal

Jaký je rozdíl mezi SMD a NSMD?

SMD a NSMD jsou dva typy polovodičů. Zatímco jejich podložky mají podobnou velikost, součástky NSMD mají menší rozměry. Na rozdíl od nich lze SMD páječkou posouvat, zatímco součástku s průchozími otvory lze před pájením mechanicky zajistit.

Podložky NSMD jsou menší

Mezi podložkami NSMD a SMD je několik rozdílů. Zaprvé, pájecí maska pro podložky NSMD je mnohem menší. To umožňuje, aby na okraji podložky zůstala malá mezera, která u SMD podložek není. Následující obrázek ukazuje pohled na horní část a průřez podložky typu NSMD.

Podložky NSMD jsou menší než podložky SMD, a proto jsou vhodnější pro uspořádání desek s vysokou hustotou. Umožňují také větší prostor mezi sousedními podložkami a snadnější trasování stop. Proto se podložky NSMD používají v čipech BGA s vysokou hustotou. Podložky NSMD jsou však náchylnější k delaminaci, ale standardní výrobní postupy by měly tomuto problému zabránit.

Kromě toho, že jsou podložky NSMD menší, jsou levnější na výrobu. To je dáno tím, že jsou vyrobeny z levnějších materiálů. To však neznamená, že jsou horší kvality. Zda si vyberete NSMD nebo SMD, závisí na vaší aplikaci. Například deska s velkými podložkami bude potřebovat pájecí masku s větším otvorem pro pájecí masku než deska s malými podložkami.

Při výrobě součástek BGA je zásadní správný návrh podložek. Podložky NSMD jsou menší, protože mají otvory pro pájecí masku, které jsou menší než průměr měděné podložky. U podložek NSMD také hrozí riziko asymetrického pájecího hrbolku, který nakloní zařízení na desce plošných spojů.

Podložky NSMD se používají pro diody

Podložky NSMD jsou druh podložek pro balení diod, které se od podložek SMD liší v jednom důležitém ohledu: mezi okrajem podložky a pájecí maskou je ponechána mezera. Použití podložek typu NSMD může vést k lepšímu pájecímu spojení a obalovým podložkám s větší šířkou stopy.

Pájené plochy na desce plošných spojů jsou buď definovány pájecí maskou, nebo bez ní. Plocha bez pájecí masky je charakterizována mezerou mezi pájecí maskou a kruhovou kontaktní plochou. Pájka teče přes horní a boční strany kontaktní podložky a vytváří tak vysoce kvalitní pájecí spoj.

Průměr podložky NSMD je často menší než průměr podložky BGA. Tato menší velikost umožňuje snadnější trasování stop. Podložky NSMD však mohou být náchylnější k delaminaci než podložky SMD. Proto je nutné dodržovat standardní výrobní postupy, aby se minimalizovala možnost delaminace podložky.

Při pájení součástek BGA hraje zásadní roli provedení podložky. Špatná podložka může vést ke špatné vyrobitelnosti a nákladným hodinám analýzy poruch. Naštěstí existují jednoduché pokyny pro návrh podložek. S trochou cviku můžete vytvořit správné podložky NSMD pro své BGA součástky.

Podložky NSMD se používají pro tranzistory

Při použití podložek NSMD pro tranzistory je třeba mít na paměti, že podložka NSMD je menší než odpovídající podložka SMD. Tento rozdíl je způsoben tím, že podložky NSMD mají větší otvor, do kterého se vejde pájecí maska. To umožňuje větší plochu pro pájecí spoje, větší šířku stopy a větší flexibilitu průchozích otvorů. Tento rozdíl však také znamená, že u podložky NSMD je větší pravděpodobnost, že během procesu pájení odpadne.

Průměr měděné podložky je klíčovým faktorem při určování velikosti podložky NSMD. Podložky NSMD jsou přibližně 20% menší než pájecí koule, což umožňuje lepší vedení stop. Toto zmenšení je nezbytné pro čipy BGA s vysokou hustotou. Podložka NSMD je však náchylnější k delaminaci, ale standardní výrobní postupy by měly tento problém minimalizovat.

Podložky NSMD jsou dobrou volbou při pájení tranzistorů. Tyto typy podložek se často používají v aplikacích, kde je třeba tranzistory pájet otvorem v kovovém substrátu. Proces pájení je tak jednodušší a méně časově náročný. Nevýhodou použití podložky NSMD je však to, že nad procesem pájení nelze získat stejnou úroveň kontroly jako u podložky SMD.

Další velkou výhodou použití SMD podložek je jejich snadná výroba. Tato metoda je velmi oblíbená pro výrobu elektronických součástek, protože je to nejschůdnější způsob, jak vytvořit vysoce kvalitní desku. Kromě toho je SMD přístup také dobrým způsobem, jak minimalizovat počet proměnných, které se podílejí na vašem návrhu.

Nejčastější vady PCB a jejich řešení

/0 Komentáře/v /přidal

Nejčastější vady PCB a jejich řešení

Problémů s deskami plošných spojů je mnoho, ale některé jsou méně zjevné než jiné. Tyto problémy se nazývají implementační poruchy a k jejich diagnostice jsou zapotřebí specializované znalosti. Možné příčiny selhání jsou například elektrostatický výboj, únik chemických látek, zvednuté podložky a posunutí součástek. Pro identifikaci způsobů selhání je třeba desku plošných spojů testovat pod napětím, dokud nedojde k jejímu selhání.

Elektrostatický výboj

Elektrostatický výboj (ESD) je běžným problémem v elektronických obvodech. Vzniká v důsledku nesprávné manipulace s elektronickými součástkami nebo nadměrné úrovně napětí. V mnoha případech je výsledné poškození skryté nebo katastrofální. Tento problém může způsobit částečnou nebo úplnou nefunkčnost desky plošných spojů.

Existuje několik způsobů detekce a opravy elektrostatického výboje. Některé z nich jsou viditelné a ovlivňují výkon výrobku, jiné nikoli. První metodou je prohlídka zařízení a zjištění, zda je některá součástka zasažena. V některých případech se na desce plošných spojů objeví nepatrný otvor.

Únik chemických látek

Únik chemických látek z PCB může být problémem pro mnoho průmyslových odvětví. Přestože Spojené státy zakázaly výrobu PCB v roce 1977, stále se vyskytují v životním prostředí ve velmi nízkých koncentracích. Primárním zdrojem PCB v prostředí je koloběh v životním prostředí a PCB se přenášejí v ekosystémech. Přestože jsou hladiny těchto kontaminantů nízké, mohou mít závažné účinky na člověka a životní prostředí.

Kromě použití v elektronice se PCB v 50. až 70. letech 20. století používaly také při stavbě školních budov. V mnoha školách se používaly těsnicí materiály a zářivková svítidla obsahující PCB. Problém těchto výrobků spočíval v tom, že unikaly a způsobovaly kontaminaci dalších stavebních materiálů a půdy. To způsobilo rozsáhlou kontaminaci, a proto byly zakázány.

Zvednuté podložky

Zvednuté podložky jsou způsobeny řadou příčin, včetně nadměrného tepla a síly při pájení. Výsledkem může být nevyhovující pájecí spoj. Tyto vady vyžadují opětovné pájení a mohou vést k nebezpečí zkratu. Mezi další příčiny zvednutých podložek patří znečištění škodlivinami, špatné čištění nebo nedostatečné množství tavidla. Zvednuté plošky mohou ovlivnit fungování obvodů a vzhled desky.

Zvednuté podložky se nejčastěji vyskytují u tenkých měděných vrstev a desek, které nemají průchozí pokovení. Identifikace hlavní příčiny zvedání je zásadní pro prevenci dalšího poškození. V případě jednostranných desek s plošnými spoji je problém často důsledkem nesprávného pájení vlnou. Zdvihu lze předejít tím, že při manipulaci s deskami plošných spojů budete postupovat velmi opatrně a při manipulaci se součástkami nebudete používat nadměrnou sílu.

Posunutí komponent

Posunutí součástek je jednou z nejčastějších závad vyskytujících se při osazování desek plošných spojů. Může být způsobeno řadou faktorů, včetně nesprávného umístění součástek. Například nesprávně orientovaná umístěná součástka může plavat, což má za následek její přerovnání.

V některých případech je příčinou posunu součástek nesoulad dílů s geometrií podložky. To způsobuje posunutí součásti směrem k tepelné hmotě, která je jí nejblíže. Mezi další příčiny patří ohnuté vývody, nesprávně umístěné součástky nebo oxidace. Naštěstí existuje řada řešení posunu součástek. Například dodržení správného profilu přetavení, omezení pohybu během procesu montáže bez přetavení a použití agresivního tavidla mohou pomoci minimalizovat pohyb součástek.

Vady pájecí kuličky

Při montáži SMT jsou běžné vady pájecích kuliček. Jedná se v podstatě o kuličky pájky, které se oddělí od hlavního těla pájky. Abyste jim předešli, měli byste nastavit montážní přítlak na montáži čipů na přesné nastavení. Tím zabráníte vytlačení pájecí pasty z podložky a zvýšíte šanci, že se pájecí pasta vytvoří správně.

Dobrý pájený spoj je čistý, symetrický a má konkávní tvar. Naopak špatný pájecí spoj může být velký a mít dlouhý dřík. Další častou vadou jsou narušené spoje, které budou mít šupinatý, deformovaný nebo nerovnoměrný vzhled.

Termovizní zobrazování

Termovizní zobrazování je výkonný nástroj pro kontrolu kvality, který urychluje opravy desek plošných spojů a součástek. Termosnímky mohou díky identifikaci horkých míst poukázat na vadné součástky nebo oblasti, které spotřebovávají příliš mnoho energie. Tyto informace mohou konstruktérům pomoci snížit spotřebu energie a prodloužit životnost baterií. Termovizní snímky mohou také odhalit oblasti se špatným tepelným managementem, které vyžadují více chlazení, větší chladiče nebo dokonce přepracování návrhu.

Termovizní snímání vad desek plošných spojů může konstruktérům a inženýrům pomoci určit příčinu vad. Pokud testovací deska neprojde testy kontroly kvality, může termokamera odhalit problémy. Může také zobrazit rozdíly teplot mezi dvěma různými oblastmi desky a odhalit, jak se liší.

5 faktorů ovlivňujících kvalitu pájení SMT

/0 Komentáře/v /přidal

5 faktorů ovlivňujících kvalitu pájení SMT

Kvalitu pájení SMT ovlivňuje několik faktorů. Patří mezi ně stav zařízení, kvalita pájecí pasty a stabilita. Pochopení těchto faktorů vám pomůže zlepšit procesy pájení SMT. Nejlepším způsobem, jak zlepšit kvalitu pájení SMT, je zavést zlepšení v každé oblasti.

Stabilita

Při výrobním procesu, kdy jsou součástky umístěny na desce plošných spojů, je stabilita pájecích spojů důležitá pro výkon obvodu. Za určitých podmínek však může být proces pájení nestabilní. Za těchto podmínek se používá bezolovnatá pájecí pasta SnAgCu, která snižuje tepelné namáhání substrátu. Tento typ pájecí pasty má oproti jiným materiálům výhodu: lze ji použít na různé substráty a lze ji nanášet dávkováním pasty na povrch zařízení.

Dobrá pájecí pasta je stabilní až do určité teploty. Stabilitu pájecí pasty nejlépe ověříte pomocí viskozimetru, kterým změříte její viskozitu. Dobrá pasta by měla mít hodnotu mezi 160 Pa*S a 200 Pa*S.

Opakovatelnost

Při pájení je tavidlo klíčovou složkou úspěšného procesu pájení. Pokud je tavidlo nedostatečné nebo je v něm příliš mnoho nečistot, proces pájení může selhat. Nejlepším způsobem, jak zajistit opakovatelnost pájení SMTS, je pečlivá příprava součástek a plošných spojů před pájením. Důležité je také správně udržovat teplotu přetavování a zabránit jakémukoli pohybu sestavy během přetavování. Nakonec je třeba provést analýzu slitiny na přítomnost jakýchkoli nečistot.

Přestože se doporučují bezolovnaté pájky, lze v určitých případech použít i olovnaté pájky. Je však důležité si uvědomit, že olovnatá pájka nemá tavidlo potřebné k vytvoření spolehlivých spojů. V důsledku toho není proces pájení opakovatelný.

Stav zařízení

Kvalitu pájení SMT ovlivňuje mnoho faktorů. Mezi tyto faktory patří návrh plošných spojů, kvalita pájecí pasty a stav zařízení používaného při výrobě. Každý z těchto faktorů má zásadní význam pro pojištění kvality pájení přetavením. Kromě toho mohou také ovlivňovat vady pájení. Pro zlepšení kvality pájení je nezbytné používat vynikající návrhy plošných spojů.

Kromě výběru součástek je dalším faktorem ovlivňujícím kvalitu pájeného spoje přesnost montáže. Zařízení používané k montáži musí být vysoce přesné, aby součástky zůstaly stabilní. Kromě toho by měl být správný úhel montáže, aby byla zajištěna správná orientace polárního zařízení. Také tloušťka součástky po montáži musí být odpovídající.

Kvalita pájecí pasty

Vady pájení mohou být důsledkem různých faktorů. Často jsou tyto problémy způsobeny nesprávným návrhem desek plošných spojů. Nesprávný návrh podložek může mít za následek posunutí součástek nebo jejich hrobový tvar, stejně jako vady pájení. Z tohoto důvodu by měl být návrh plošných spojů pečlivě kontrolován, aby se těmto problémům předešlo.

Teplota a vlhkost hrají významnou roli v kvalitě pájecí pasty. Ideální teplota pro aplikaci je kolem 20 stupňů Celsia a správná vlhkost mezi třiceti a padesáti procenty. Vysoká vlhkost může způsobit tvorbu kuliček, což ovlivňuje proces pájení. Důležitými faktory, které ovlivňují pájení, jsou také rychlost a kvalita škrabky. Pro dosažení optimálních výsledků by se pájecí pasta měla nanášet od jádra a postupovat směrem k okrajům desky.

Rychlost, tlak škrabky, rychlost klesání šablony a režim čištění šablony by měly být optimalizovány pro maximální tisk pájecí pasty. Nesprávná rychlost může mít za následek nerovnoměrný tisk pájecí pasty a může snížit efektivitu výroby. Dalším kritickým parametrem je frekvence čištění šablony. Příliš vysoká nebo příliš nízká rychlost čištění šablony může způsobit hromadění cínu, což může ovlivnit efektivitu výroby.

Návrh desek plošných spojů

Návrh desek plošných spojů je kritickým aspektem kvality výroby. Zahrnuje správné umístění součástek na desce, aby bylo zajištěno jejich správné osazení. Měla by zahrnovat dostatečnou vůli pro mechanické upevňovací otvory. V opačném případě může dojít k poškození choulostivých součástek. Kromě toho mohou pájecí spoje v blízkosti patek součástek pro povrchovou montáž vést ke zkratům. Proto je nezbytné, aby návrh desky plošných spojů umožňoval správné umístění jak běžných součástek, tak součástek pro povrchovou montáž.

Kromě správného umístění součástek může k pájení SMT přispět také správný návrh desky plošných spojů. Podle statistik společnosti HP je přibližně 70 až 80 % výrobních chyb způsobeno vadami v návrhu DPS. Mezi faktory, které ovlivňují návrh DPS, patří rozmístění součástek, návrh tepelných podložek, typy obalů součástek a způsob osazování. Návrh DPS musí také zohlednit body elektromagnetické kompatibility (EMC) a umístění průchodek.

Jak materiál s vysokou tepelnou vodivostí PCB vyřeší problém s odvodem tepla

/0 Komentáře/v /přidal

Jak materiál s vysokou tepelnou vodivostí PCB vyřeší problém s odvodem tepla

Desky s plošnými spoji, známé také jako desky s plošnými spoji, jsou vrstvené struktury vyrobené z měděných fólií vložených mezi sklo-epoxidové vrstvy. Tyto vrstvy slouží jako mechanická a elektrická podpora pro součástky. Vysoce vodivé měděné fólie slouží jako vodivý obvod v desce plošných spojů, zatímco sklo-epoxidová vrstva slouží jako nevodivý substrát.

Materiál PCB s vysokou tepelnou vodivostí

Tepelná vodivost je schopnost materiálu odvádět teplo ze zařízení. Čím nižší je tepelná vodivost, tím méně je zařízení účinné. Materiály s vysokou tepelnou vodivostí mohou eliminovat potřebu průchodek a zajistit rovnoměrnější rozložení teploty. Tím se také snižuje riziko lokální objemové roztažnosti, která může vést ke vzniku horkých míst v blízkosti silnoproudých součástí.

Typická deska plošných spojů pro osobní počítač se může skládat ze dvou měděných rovin a dvou vnějších stopových vrstev. Její tloušťka je přibližně 70 um a tepelná vodivost 17,4 W/mK. Výsledkem je, že typická deska plošných spojů není účinným vodičem tepla.

Měděné mince

Měděné mince jsou malé kousky mědi zapuštěné do desky plošných spojů. Umísťují se pod součástku, která produkuje nejvíce tepla. Jejich vysoká tepelná vodivost jim umožňuje odvádět teplo z horké součástky do chladiče. Mohou být vyrobeny v různých tvarech a velikostech, aby se vešly do požadovaných oblastí, a mohou být metalizovány, aby bylo zajištěno těsné spojení.

Skleněný epoxid

Problém odvodu tepla je v elektronice stále důležitější. Nadměrné teplo může vést k nedostatečnému výkonu a brzkému selhání. V současné době jsou možnosti odvodu tepla omezené, zejména v extrémních prostředích. Jedním z řešení tohoto problému je použití vysokoteplotního skelného epoxidového materiálu pro desky plošných spojů neboli HDI-PCB. Tento materiál je schopen tento problém vyřešit, protože má více než dvěstěkrát lepší tepelnou vodivost než kompozitní materiál FR4.

Skleněná epoxidová pryskyřice má vynikající odolnost proti teplu a plameni. Má vysokou teplotu skelného přechodu a vysokou tepelnou vodivost. Může sloužit jako izolační vrstva a vrstva pro odvod tepla. Lze ji vyrobit impregnací nebo potažením. Tepelná vodivost skelného epoxidu na deskách plošných spojů zlepší výkon a stabilitu elektronických součástek.

DPS s kovovým jádrem

Výrobci desek plošných spojů s kovovým jádrem představili nové substráty desek, které odolávají vysokým teplotám. To jim umožňuje selektivně nanášet silnější vrstvy mědi, které mají vyšší tepelnou vodivost. Tento typ desek plošných spojů umožňuje lepší odvod tepla a lze jej použít pro jemné obvodové vzory a balení čipů s vysokou hustotou.

Kromě vyšší tepelné vodivosti jsou kovové desky plošných spojů také rozměrově stabilní. DPS s hliníkovým kovovým jádrem mají při zahřátí změnu velikosti 2,5-3%, což je ideální pro aplikace s vysokým výkonem. Díky své nízké tepelné roztažnosti jsou vhodné i pro vysoký spínací výkon. Nejčastěji používaným kovem pro desky plošných spojů s kovovým jádrem je hliník, který je levný a recyklovatelný. Jeho vysoká tepelná vodivost umožňuje rychlý proces chlazení.

Dalším problémem spojeným s odváděním tepla je riziko nadměrného zahřívání. Teplo generované součástkami, které vytvářejí teplo, musí být z desky odváděno, jinak nebude deska plošných spojů fungovat co nejlépe. Naštěstí nyní existují nové možnosti řešení tohoto problému. DPS s kovovým jádrem s vysokou tepelnou vodivostí jsou novým druhem tepelného řešení, které dokáže tyto problémy překonat.

Substráty FR4

DPS jsou vrstvené struktury vyrobené z měděných fólií a polymerů vyztužených sklem. Nesou a spojují elektronické součástky. Měď vytváří v desce plošných spojů vodivý obvod, zatímco sklo-epoxidová vrstva slouží jako nevodivý substrát.

Výkonné součástky je nejvhodnější umístit do středu desky plošných spojů, nikoli na její okraje. Je to proto, že teplo se hromadí u okrajů a rozptyluje se ven. Také teplo z výkonných součástek by mělo být umístěno daleko od citlivých zařízení a teplo musí být odváděno přes desku plošných spojů.

Materiál PCB s vysokou tepelnou vodivostí je nejlepším řešením pro odvod tepla, umožňuje rychlý přenos tepla a zabraňuje jeho akumulaci. High-tech desky plošných spojů používají jako podkladový materiál měděnou bázi, hliník nebo keramiku. Tím se vyřeší problémy s odvodem tepla a PCB jsou odolnější.