Pájení ponořením a pájená zařízení SMD

/0 Komentáře/v /přidal

Pájení ponořením a pájená zařízení SMD

Pájení ponorem a pájení smd jsou dvě různé metody zpracování, které se používají k montáži elektronických zařízení. Obě metody používají proces přetavení, který zahrnuje postupné zahřívání pájecí pasty. Když je proces přetavení úspěšný, roztavená pájecí pasta účinně spojí osazené součástky s deskou plošných spojů a vytvoří stabilní elektrické spojení. Obě metody mají několik společných vlastností.

Asymetrické pájení vlnou

Asymetrické pájení vlnou je proces vytváření prstence pájky, který obklopuje součást a je schopen ji oddělit od okolního vzduchu. Vytváří také bariéru mezi pájkou a kyslíkem. Tento způsob pájení je snadný a univerzální, ale může představovat značnou výzvu, zejména při použití zařízení pro povrchovou montáž.

Pájení vlnou je jednou z nejčastěji používaných metod pájení. Jedná se o hromadný pájecí proces, který umožňuje výrobcům rychle vyrábět velké množství desek s plošnými spoji. Desky s plošnými spoji se přenášejí přes roztavenou pájku, kterou vytváří čerpadlo v pánvi. Vlna pájky pak přilne k součástkám desky plošných spojů. Během procesu se deska s plošnými spoji musí chladit a ofukovat, aby se zabránilo znečištění desky plošných spojů pájkou.

Fluxová bariéra

Tavidlo je kapalina, která umožňuje proudění roztavené pájky a odstraňuje oxidy z povrchu. Existují tři typy tavidel. Patří mezi ně tavidla na bázi vody, alkoholu a rozpouštědel. Během procesu pájení musí být deska předehřátá, aby se tavidlo aktivovalo. Po dokončení procesu pájení je třeba tavidlo odstranit pomocí odstraňovačů na bázi rozpouštědel nebo vody.

Kvalitní tavidlo je rozhodující pro dosažení požadovaných výsledků při pájení. Kvalitní tavidlo zlepší smáčecí a spojovací vlastnosti pájky. Vysoce aktivační tavidlo však může zvýšit riziko oxidace, což není vždy žádoucí.

Studené spoje

Při pájení za studena se slitina zcela neroztaví ani nedojde k jejímu přetavení. To může mít v elektronickém zařízení vážné následky. Může to ovlivnit vodivost pájky a vést k selhání obvodu. Chcete-li otestovat studené pájecí spoje, připojte ke svorkám multimetr. Pokud multimetr ukazuje odpor vyšší než 1000 ohmů, studený spoj selhal.

Pájení desek plošných spojů vyžaduje dobré pájecí spoje, které zajišťují funkčnost výrobku. Obecně platí, že dobrý pájecí spoj je hladký, světlý a obsahuje obrys pájeného vodiče. Špatný pájecí spoj způsobí zkrat na desce plošných spojů a poškození zařízení.

Přidávání kovu do desek plošných spojů

Přidávání kovu na desky plošných spojů pomocí ponorného nebo smd pájení zahrnuje přidání plniva na desku plošných spojů před pájením. Měkké pájení je nejběžnější metodou připevňování malých součástek na DPS. Na rozdíl od tradičního pájení se při měkkém pájení součástka neroztaví, protože pájka nebude schopna přilnout k zoxidovanému povrchu. Místo toho se přidává plnicí kov, obvykle slitina cínu a olova.

Před pájením součástky je důležité připravit páječku na teplotu 400 stupňů C. Tato teplota musí být dostatečně vysoká, aby se pájka na hrotu roztavila. Před pájením je vhodné hrot pocínovat, aby se lépe přenášelo teplo. Kromě toho pomáhá mít součástky uspořádané, aby pájení nebylo stresující.

Ruční vs. automatické pájení vlnou

Zařízení pro pájení vlnou se dodávají v různých formách, včetně robotických, ručních a ponorných selektivních systémů. Každý typ má několik výhod a nevýhod. Měli byste si pořídit ten, který nejlépe vyhovuje potřebám vašeho provozu. Například štíhlý provoz by měl zvážit nákup nejjednoduššího modelu. Měli byste však také zvážit cenu zařízení. Ve většině případů bude zařízení pro ruční pájení vlnou stát méně než automatický stroj.

Ruční pájení je pomalejší než automatické pájení vlnou a je náchylné k lidské chybě. Selektivní pájení však tyto problémy odstraňuje, protože umožňuje obsluze naprogramovat přesná místa pro každou součástku. Selektivní pájení navíc nevyžaduje lepidlo. Navíc nevyžaduje drahé palety pro vlnové pájení a je cenově výhodné.

Problémy s pájením SMD

Problémy s pájením mohou nastat z mnoha důvodů. Jednou z častých příčin je nesprávná šablona pasty při použití pájecího tavidla nebo nesprávné nastavení montážního podavače. Mezi další problémy patří nedostatečné množství pájky a špatná pájitelnost dílů nebo podložek. Tyto chyby mohou vést k tomu, že bod svařování vytvoří neočekávané tvary. Výsledkem nesprávného pájení mohou být také pájecí kuličky, sople a díry.

Další častou příčinou nevlhnoucích pájecích spojů je nesprávné čištění. Nedostatečné smáčení znamená, že pájka nepřilnula k součástce. V důsledku toho nejsou součástky spojeny a mohou odpadnout.

Metody a procesy pájení čipů na deskách plošných spojů

/0 Komentáře/v /přidal

Metody a procesy pájení čipů na deskách plošných spojů

Pájení je důležitou součástí balení čipů na desce plošných spojů. Procesy pájení zahrnují kombinaci technik, včetně fokusovaného infračerveného záření, konvekce a nefokusovaného infračerveného záření. Každá metoda zahrnuje postupné zahřívání obalu a následné ochlazení celé sestavy.

Proces pájení

Pájení je proces spojování pájecích kuliček a jiných pájecích materiálů s obaly čipů na deskách plošných spojů. Tento proces se provádí dvěma typy metod. Konvekční metoda a přetavení. První typ zahrnuje proces zahřívání pomocí tavidla, které tvoří kapalinu. U obou procesů je řízena špičková teplota. Proces přetavení je však třeba provádět s dostatečnou opatrností, aby se zabránilo vzniku křehkých pájecích spojů.

V závislosti na použitých součástkách na desce plošných spojů může být pájení měkké nebo tvrdé. Typ použité páječky musí být vhodný pro daný druh součástek. Proces by měl provádět poskytovatel služeb osazování a výroby desek plošných spojů, který má s deskami plošných spojů rozsáhlé zkušenosti a zná přesný způsob provádění jednotlivých procesů.

Rozměry pájecích plošek

Rozměry pájecích plošek na pouzdru čipu na desce plošných spojů jsou rozhodující pro zajištění optimálního výkonu součástky. To platí zejména pro oblast vysokých frekvencí, kde umístění součástek a techniky pájení nemusí být tak přesné, jak je požadováno. Norma IPC-SM-782 je cenným referenčním dokumentem pro optimální umístění a pájení součástek. Slepé dodržování požadavků tohoto dokumentu však může vést k neoptimálnímu vysokofrekvenčnímu výkonu nebo problémům s vysokým napětím. Abyste se těmto problémům vyhnuli, doporučuje PCBA123, aby pájecí plošky byly malé a v jedné řadě.

Kromě velikosti podložek jsou důležité i další faktory, jako je umístění a zarovnání komponent. Použití nesprávně dimenzovaných podložek může vést k elektrickým problémům a také k omezení vyrobitelnosti desky. Proto je důležité dodržovat průmyslem doporučené velikosti a tvary plošných spojů.

Fluxing

Důležitou součástí procesu pájení je tavidlo. Odstraňuje kovové nečistoty a oxidy z pájecího povrchu a vytváří tak čistý povrch pro vysoce integrované pájecí spoje. Zbytky tavidla se odstraňují v závěrečném kroku čištění, který závisí na typu použitého tavidla.

Pro pájení se používá mnoho různých tavidel. Jsou různá, od pryskyřicových až po kalafunová. Každé z nich slouží k jinému účelu a je rozděleno do kategorií podle úrovně aktivity. Úroveň aktivity roztoku tavidla se obvykle uvádí jako L (nízká aktivita nebo bez obsahu halogenidů) nebo M (střední aktivita, 0 až 2% halogenidů) nebo H (vysoká aktivita, až 3% halogenidů).

Jednou z nejčastějších závad jsou pájecí kuličky uprostřed čipu. Obvyklým řešením tohoto problému je změna konstrukce šablony. Mezi další metody patří použití dusíku během procesu pájení. Ten zabraňuje odpařování pájky a umožňuje pastě vytvořit vynikající spojení. A konečně, krok mytí pomáhá odstranit z desky veškerou drť a zbytky chemikálií.

Inspekce

Existuje několik různých typů testovacích nástrojů, které lze použít ke kontrole obalů čipů na deskách plošných spojů. Některé z nich zahrnují testování v obvodu, které využívá sondy připojené k různým testovacím bodům na desce plošných spojů. Tyto sondy mohou odhalit špatné pájení nebo poruchy součástek. Mohou také měřit úroveň napětí a odpor.

Nesprávné pájení může způsobit problémy s obvody desky plošných spojů. K otevřeným obvodům dochází, když se pájka nedostane správně na plošky nebo když pájka vyleze na povrch součástky. Pokud k tomu dojde, spoje nebudou úplné a součástky nebudou správně fungovat. Často tomu lze předejít pečlivým vyčištěním otvorů a zajištěním, aby roztavená pájka rovnoměrně pokryla vývody. V opačném případě může nadměrné nebo neúplné pokrytí pájkou způsobit, že se vývody navlhčí nebo se stanou nenavlhčitelnými. Abyste zabránili rosení, používejte kvalitní pájku a kvalitní montážní zařízení.

Dalším běžným způsobem detekce vad na deskách plošných spojů je automatická optická kontrola (AOI). Tato technologie využívá kamery k pořizování snímků DPS v HD rozlišení. Poté porovnává tyto snímky s předem naprogramovanými parametry a identifikuje vadný stav součástek. Pokud je zjištěna nějaká vada, stroj ji odpovídajícím způsobem označí. Zařízení AOI je obecně uživatelsky přívětivé, s jednoduchým ovládáním a programováním. Zařízení AOI však nemusí být užitečné pro kontrolu konstrukce nebo pro desky plošných spojů s velkým počtem součástek.

Oprava

Pájecí procesy používané při výrobě elektronických výrobků by měly dodržovat určité normy a pokyny. Obecně platí, že pájecí maska by měla být alespoň 75% silná, aby byly zaručeny spolehlivé pájecí spoje. Pájecí pasty by se měly nanášet na desky plošných spojů přímo, nikoliv sítotiskem. Nejlepší je použít šablonu a přípravek vhodný pro konkrétní typ pouzdra. Tyto šablony používají k nanášení pájecí pasty na povrch pouzdra kovovou stěrku.

Použití procesu pájení vlnou namísto tradiční metody stříkání tavidlem má několik výhod. Proces pájení vlnou využívá mechanický proces pájení vlnou k lepení dílů na desky plošných spojů s vysokou úrovní stability. Tato metoda je dražší, ale poskytuje bezpečnou a spolehlivou metodu upevňování elektronických součástek.

Úvodní informace o jednostranné a oboustranné montáži SMT

/0 Komentáře/v /přidal

Úvodní informace o jednostranné a oboustranné montáži SMT

Jednostranné a oboustranné sestavy SMT se liší hustotou součástek. Jednostranná montáž SMT má vyšší hustotu než oboustranná montáž SMT a vyžaduje vyšší množství tepla pro zpracování. Většina montážních firem zpracovává nejprve stranu s vyšší hustotou. Tím se minimalizuje riziko vypadnutí součástek během procesu zahřívání. Obě strany přetavovací montáže vyžadují přidání lepidla SMT, které udrží součástky na místě během ohřevu.

DPS FR4

Nejběžnější jsou jednostranné desky plošných spojů. U jednostranné desky jsou všechny komponenty umístěny na jedné straně desky a montáž je nutná pouze na této straně. Oboustranné desky mají stopy na obou stranách desky, což snižuje jejich plochu. Oboustranné desky také lépe odvádějí teplo. Výrobní proces oboustranných desek je jiný než u jednostranných desek plošných spojů. Při oboustranném procesu se z oboustranné desky odstraní měď a po leptání se znovu vloží.

Jednostranné desky plošných spojů se také snadněji vyrábějí a jsou levnější. Výroba jednostranné desky plošných spojů zahrnuje několik fází, včetně řezání, vrtání otvorů, úpravy obvodů, pájení a tisku textu. Jednostranné DPS také procházejí elektrickým měřením, povrchovou úpravou a AOI.

PI deska s měděným pláštěm

Proces jednostranné a oboustranné montáže měděných desek PI zahrnuje použití polyimidové krycí fólie k laminování mědi na jedné straně desky plošných spojů. Deska s měděným pláštěm se poté přitlačí na místo pomocí lepidla, které se otevře na určitém místě. Poté se na desku s měděným pláštěm nanese vzor s odolností proti svařování a vyrazí se vodicí otvor pro součástku.

Jednostranná flexibilní deska plošných spojů se skládá z desky s měděným pláštěm PI s jednou vrstvou vodiče, obvykle válcovanou měděnou fólií. Tento ohebný obvod je po dokončení obvodu pokryt ochrannou fólií. Jednostranná ohebná deska plošných spojů může být vyrobena s krycí vrstvou nebo bez ní, která slouží jako ochranná bariéra chránící obvod. Jednostranné PCB mají pouze jednu vrstvu vodičů, proto se často používají v přenosných výrobcích.

FR4

FR4 je epoxidová pryskyřice, která se běžně používá při výrobě desek plošných spojů. Tento materiál má vynikající odolnost proti teplu a plameni. Materiál FR4 má vysokou teplotu skelného přechodu, což je pro vysokorychlostní aplikace zásadní. Jeho mechanické vlastnosti zahrnují pevnost v tahu a ve smyku. Testuje se rozměrová stabilita, aby se zajistilo, že materiál nezmění tvar ani neztratí pevnost v různých pracovních prostředích.

Jednostranné a dvouvrstvé vícevrstvé desky FR4 se skládají z izolačního jádra FR4 a tenké měděné vrstvy na spodní straně. Při výrobě jsou součástky s průchozími otvory namontovány na straně součástek substrátu, přičemž vývody procházejí měděnými dráhami nebo podložkami na spodní straně. Naproti tomu součástky pro povrchovou montáž se montují přímo na pájecí stranu. I když jsou si konstrukčně a stavebně velmi podobné, hlavní rozdíl je v umístění vodičů.

FR6

Montáž technologií povrchové montáže (SMT) je efektivní způsob upevňování elektronických součástek na desky s plošnými spoji bez nutnosti použití otvorů. Tento typ technologie je vhodný pro olověné i neolověné součástky. Při oboustranné technice SMT má deska s plošnými spoji (PCB) dvě vodivé vrstvy - jednu nahoře a druhou dole. Měděný potah na obou stranách desky slouží jako proudovodný materiál a pomáhá při upevňování součástek na desku plošných spojů.

U jednostranných desek lze snadno použít jednoduché podpěrné sloupky. U oboustranných desek je zapotřebí další podpěra. Volná plocha kolem desky by měla být alespoň 10 mm.

FR8

Proces jednostranné a dvojité montáže FR8 je podobný obecnému procesu montáže s několika rozdíly. Oba postupy používají lepidlo a pájecí pastu. Po nich následuje čištění, kontrola a testování. Hotový výrobek musí splňovat specifikace zadané konstruktérem.

Jednostranné desky jsou běžnější a mají menší rozměry. Oboustranné desky však snižují nároky na prostor a maximalizují odvod tepla. Během procesu leptání se z oboustranné strany odstraní měď. Po ukončení procesu se znovu vloží.

Jak provést model výpočtu impedance PCB

/0 Komentáře/v /přidal

Jak provést model výpočtu impedance PCB

Použití Smithova diagramu

Smithův diagram je užitečným nástrojem, když chcete určit impedanci obvodu. Jedná se o vizuální znázornění závislosti komplexního odporu na frekvenci elektrického obvodu. Ukazuje také polohu impedance v závislosti na frekvenci, což je nezbytné pro analýzu stability a zamezení kmitání. Mnoho počítačů má možnost zobrazit hodnoty impedance číselně, ale Smithův graf vám pomůže vizualizovat možnosti.

Smithův diagram lze použít k vyhodnocení cesty signálu mezi kontaktními ploškami desky PC a elektronickým zařízením. Tímto zařízením může být integrovaný obvod, tranzistor nebo pasivní součástka. Může také obsahovat vnitřní obvody. Pomocí tohoto diagramu můžete určit impedanci desky plošných spojů a použít ji k návrhu elektrického obvodu.

Smithův diagram lze použít k identifikaci různých typů impedančních modelů, které se vyskytují při návrhu desek plošných spojů. Má tři tvary: ohraničený, neohraničený a obrácený. Bod ve středu Smithova diagramu představuje neohraničený impedanční model, zatímco bod na vnějším kruhu představuje invertovaný impedanční model.

Pomocí Smithova diagramu pro výpočet impedance můžete snadno porovnat impedanci zdroje a cíle. Poté můžete vypočítat velikost přizpůsobovací sítě. Velikost přizpůsobovací sítě závisí na velikosti požadovaného posunu mezi impedancí zdroje a cílovou impedancí. Kromě toho sériové a paralelní hodnoty L a C posouvají bod podél křivek konstantního odporu a reaktance. Pokud se odpor sníží, můžete na konec vedení přidat další hodnoty R.

Použití řešiče 3D pole

Výpočet impedance desek plošných spojů je nezbytným krokem v procesu návrhu desek plošných spojů. Zahrnuje výpočet impedance přenosového vedení nebo stopy na DPS na základě konfigurace návrhu. Pokud je deska plošných spojů složitá nebo obsahuje více vrstev, může být nejpřesnější výpočet impedance proveden pomocí 3D řešiče pole.

Modely pro výpočet impedance obvykle předpokládají, že průřez je obdélníkový a proud se dokonale vrací. Skutečné průřezy však mohou být mnohoúhelníkové a mohou překračovat i mezery v referenční vrstvě. To může způsobit výrazné zkreslení signálů, zejména u vysokorychlostních sítí.

Řešitel podporuje dva typy portů: vlnové porty a lumped porty. V obou případech je nutné explicitně definovat, který typ portu chcete použít. Rovinu pro vlnový port můžete zadat buď pomocí geometrie, nebo ji definovat ručně pomocí typu Vlnová vlastní velikost.

Většina řešičů 3D polí generuje modely chování s S-parametry. Tyto modely jsou zjednodušenou schematickou reprezentací skutečného zařízení. Jako takové vyžadují mnoho iterací. Můžete například vytvořit simulaci s mnoha modely obvodů a porovnat jejich výsledky.

Výpočty impedance DPS jsou pro návrh DPS zásadní. Je důležité modelovat regulovanou impedanci desky plošných spojů, abyste se vyhnuli impedančnímu nesouladu. Kromě toho je důležité úzce spolupracovat s výrobcem desek plošných spojů. Váš výrobce DPS může mít specializované oddělení CAM, které může poskytnout příslušné údaje pro řešení otázek týkajících se návrhu impedance. Je však důležité, abyste kontrolu nad otázkami impedance zcela nepřenechali externí straně.