Hvad er forskellen mellem SMD og NSMD?

/0 Kommentarer/i /af

Hvad er forskellen mellem SMD og NSMD?

SMD og NSMD er to typer halvledere. Mens deres pads er af samme størrelse, har NSMD-komponenter mindre dimensioner. Til gengæld kan SMD'er bevæges af loddekolben, mens en gennemgående komponent kan fastgøres mekanisk før lodning.

NSMD-puder er mindre

Der er flere forskelle mellem NSMD-pads og SMD-pads. For det første er loddemasken til NSMD-pads gjort meget mindre. Det gør det muligt for pad-kanten at efterlade et lille hul, som ikke findes på SMD-pads. Følgende figur viser et top- og tværsnitsbillede af en pad i NSMD-stil.

NSMD-pads er mindre end SMD-pads og er derfor mere velegnede til printkortlayouts med høj densitet. De giver også mere plads mellem tilstødende pads og gør det lettere at føre spor. Derfor bruges NSMD-pads i BGA-chips med høj densitet. NSMD-pads er dog mere modtagelige for delaminering, men standardfremstillingspraksis bør forhindre dette problem.

Ud over at være mindre er NSMD-pads også billigere at fremstille. Det skyldes, at de er lavet af billigere materialer. Det betyder dog ikke, at de er af ringere kvalitet. Om du vælger NSMD eller SMD, afhænger af din applikation. For eksempel vil et printkort med store pads have brug for en loddemaske, der har en større loddemaskeåbning end et med små pads.

Når det drejer sig om at fremstille BGA-komponenter, er korrekt pad-design afgørende. NSMD-pads er mindre, fordi de har loddemaskeåbninger, der er mindre end kobberpadens diameter. NSMD-pads har også en risiko for asymmetriske loddebump, som vil vippe enheden på printkortet.

NSMD-pads bruges til dioder

NSMD-pads er en slags diodepakkepads, der adskiller sig fra SMD-pads på en vigtig måde: Der er et mellemrum mellem padkanten og loddemasken. Ved at bruge en NSMD-pad kan man opnå bedre loddeforbindelser og pakkepads med bredere sporvidder.

Loddepunkterne på et printkort er enten loddemaske-definerede eller ikke-loddemaske-definerede. Den ikke-loddemaske-definerede pad er kendetegnet ved et mellemrum mellem loddemasken og den cirkulære kontaktpad. Loddetinnet flyder over toppen og siderne af kontaktpuden for at skabe en loddesamling af høj kvalitet.

Diameteren på en NSMD-pad er ofte mindre end diameteren på en BGA-pad. Denne reducerede størrelse gør det lettere at trække spor. NSMD-pads kan dog være mere tilbøjelige til delaminering end SMD-pads. Derfor er det nødvendigt at overholde standardfremstillingspraksis for at minimere risikoen for delaminering af pads.

Når man lodder BGA-komponenter, spiller pad-designet en afgørende rolle. En dårlig pad kan føre til dårlig fremstillingsevne og dyre timer med fejlanalyse. Heldigvis findes der enkle retningslinjer for pad-design. Med lidt øvelse kan du lave de korrekte NSMD-pads til dine BGA-komponenter.

NSMD-pads bruges til transistorer

Når du bruger NSMD-pads til transistorer, skal du huske, at en NSMD-pad er mindre end en tilsvarende SMD-pad. Denne forskel skyldes, at NSMD-pads har en større åbning, hvor loddemasken kan sidde. Det giver et større overfladeareal til loddesamlinger, en bredere sporvidde og øget fleksibilitet i gennemgående huller. Men denne forskel betyder også, at en NSMD-pad er mere tilbøjelig til at falde af under lodningsprocessen.

Diameteren på en kobberpad er en nøglefaktor i definitionen af størrelsen på en NSMD-pad. NSMD-pads er ca. 20% mindre end en loddekugle, hvilket giver mulighed for bedre trace routing. Denne reduktion er nødvendig for BGA-chips med høj densitet. En NSMD-pad er dog mere tilbøjelig til at delaminere, men standardfremstillingspraksis bør minimere dette problem.

NSMD-pads er et godt valg, når man skal lodde transistorer. Denne type pads bruges ofte i applikationer, hvor transistorer skal loddes gennem et hul i et metalsubstrat. Det gør loddeprocessen lettere og mindre tidskrævende. Ulempen ved at bruge en NSMD-pad er dog, at man ikke kan få den samme kontrol over loddeprocessen som med en SMD-pad.

Den anden store fordel ved at bruge SMD-pads er, at de er nemme at fremstille. Denne metode er meget populær til fremstilling af elektroniske komponenter, da det er den mest omkostningseffektive måde at skabe et printkort af høj kvalitet på. Desuden er SMD-tilgangen også en god måde at minimere antallet af variabler, der er involveret i dit design.

De mest almindelige PCB-fejl og deres løsninger

/0 Kommentarer/i /af

De mest almindelige PCB-fejl og deres løsninger

Der er mange problemer med PCB'er, men nogle af dem er mindre indlysende end andre. Disse problemer kaldes implementeringsfejl og kræver specialviden at diagnosticere. For eksempel er elektrostatisk afladning, kemisk lækage, løftede pads og komponentforskydning alle mulige årsager til fejl. For at identificere fejltilstandene skal et printkort stresstestes, indtil det fejler.

Elektrostatisk afladning

Elektrostatisk afladning (ESD) er et almindeligt problem i elektroniske kredsløb. Det skyldes forkert håndtering af elektroniske komponenter eller et for højt spændingsniveau. I mange tilfælde er den resulterende skade latent eller katastrofal. Dette problem kan få et printkort til at fungere helt eller delvist forkert.

Der er flere måder at opdage og reparere elektrostatiske udladninger på. Mens nogle af dem er synlige og vil påvirke produktets ydeevne, vil andre ikke være det. Den første metode er at inspicere enheden for at afgøre, om en komponent er påvirket. I nogle tilfælde vil der komme et lillebitte hul på printkortet.

Lækage af kemikalier

Kemikalielækage i PCB kan være et problem for mange industrier. Selvom USA forbød produktionen af PCB i 1977, findes det stadig i miljøet i meget lave koncentrationer. Miljøets cyklus er den primære kilde til PCB i omgivelserne, og de transporteres gennem økosystemerne. Selvom disse forurenende stoffer har lave niveauer, kan de have alvorlige virkninger på mennesker og miljø.

Ud over brugen i elektronik blev PCB også brugt i byggeriet af skolebygninger i 1950'erne til 1970'erne. Mange skoler havde PCB-holdige fuger og fluorescerende lysarmaturer. Problemet med disse produkter var, at de lækkede og forårsagede forurening i andre byggematerialer og i jorden. Det forårsagede en udbredt forurening, og derfor blev de forbudt.

Løftede puder

Løftede pads kan skyldes flere ting, blandt andet for meget varme og kraft under lodningen. Resultatet kan være en utilfredsstillende loddesamling. Disse defekter kræver omlodning og kan føre til kortslutningsfare. Andre årsager til løftede pads kan være forurening, dårlig rengøring eller utilstrækkelig flux. Løftede pads kan påvirke kredsløbets funktion og printkortets udseende.

Løftede pads forekommer hyppigst på tynde kobberlag og plader, der mangler gennemgående plating. At identificere årsagen til et løft er afgørende for at forhindre yderligere skader. Når det drejer sig om enkeltsidede printkort, skyldes problemet ofte forkert bølgelodning. Løftet kan forhindres ved at udvise ekstrem forsigtighed, når man håndterer printkort, og ved at undgå overdreven kraft, når man håndterer komponenter.

Skift af komponent

Komponentforskydning er en af de mest almindelige fejl, man støder på ved printmontage. Det kan skyldes en række faktorer, herunder forkert placering af komponenter. For eksempel kan en komponent, der er placeret på en måde, der ikke er orienteret korrekt, flyde, hvilket resulterer i en ny justering af komponenten.

I nogle tilfælde er årsagen til komponentforskydning, at delene ikke passer til padgeometrien. Det får komponenten til at bevæge sig mod den termiske masse, der er tættest på den. Andre årsager kan være bøjede ledninger, forkert placerede komponenter eller oxidering. Heldigvis findes der en række løsninger på komponentforskydning. Hvis man f.eks. overholder den korrekte reflow-profil, reducerer bevægelsen under den ikke-reflowede monteringsproces og bruger en aggressiv flux, kan det alt sammen være med til at minimere komponentbevægelsen.

Defekter i loddekugler

Loddekuglefejl er almindelige i SMT-montageprocessen. Det er i bund og grund kugler af loddemetal, der løsner sig fra hoveddelen af loddemetallet. For at forhindre dem skal du justere monteringstrykket på chipmounteren til en præcis indstilling. Det forhindrer loddepastaen i at blive presset ud af puden og øger chancen for, at loddepastaen bliver genereret korrekt.

En god loddefuge vil være ren, symmetrisk og have en konkav form. På den anden side kan en dårlig loddefuge være stor og have en lang stilk. En anden almindelig defekt er forstyrrede samlinger, som ser skællede, forvrængede eller ujævne ud.

Termisk billeddannelse

Termiske billeder er et effektivt værktøj til kvalitetskontrol, der fremskynder reparationer af printkort og komponenter. Ved at identificere hot spots kan termiske billeder udpege defekte komponenter eller områder, der bruger for meget strøm. Denne information kan hjælpe designere med at reducere strømforbruget og forlænge batteriets levetid. Termiske billeder kan også afsløre områder med dårlig termisk styring, som kræver mere køling, større køleplader eller endda et nyt design.

Termografi til PCB-defekter kan også hjælpe designere og ingeniører med at finde årsagen til defekter. Når et testkort ikke består kvalitetskontrollen, kan et termisk kamera afsløre problemerne. Det kan også vise temperaturforskellene mellem to forskellige områder på et printkort og afsløre, hvordan de to er forskellige.

5 faktorer, der påvirker kvaliteten af SMT-lodning

/0 Kommentarer/i /af

5 faktorer, der påvirker kvaliteten af SMT-lodning

Flere faktorer påvirker kvaliteten af SMT-lodning. Disse omfatter udstyrets tilstand, loddepastakvaliteten og stabiliteten. Forståelse af disse faktorer vil hjælpe dig med at forbedre dine SMT-lodningsprocesser. Den bedste måde at forbedre kvaliteten af SMT-lodning på er at implementere forbedringer på alle områder.

Stabilitet

I en fremstillingsproces, hvor komponenter placeres på et printkort, er loddesamlingernes stabilitet vigtig for kredsløbets ydeevne. Men under visse forhold kan loddeprocessen være ustabil. Under disse forhold bruges blyfri SnAgCu-loddepasta til at reducere termisk stress på substratet. Denne type loddepasta har en fordel i forhold til andre materialer: Den kan bruges på forskellige substrater og kan påføres ved at dosere pastaen på enhedens overflade.

En god loddepasta vil være stabil ved en bestemt temperatur. Den bedste måde at kontrollere stabiliteten af din loddepasta på er at bruge et viskosimeter til at måle dens viskositet. En god pasta skal ligge mellem 160 Pa*S og 200 Pa*S.

Repeterbarhed

Under loddeprocessen er flusmidlet en vigtig ingrediens for en vellykket loddeproces. Hvis fluxen er utilstrækkelig, eller der er for mange urenheder, kan loddeprocessen mislykkes. Den bedste måde at sikre, at SMTS-lodningen kan gentages, er ved omhyggeligt at forberede komponenter og PCB-pads før lodning. Det er også vigtigt at holde reflow-temperaturen korrekt og at undgå enhver bevægelse af samlingen under reflow. Endelig skal legeringen analyseres for eventuelle forurenende stoffer.

Selvom blyfri loddemetal anbefales, kan blyholdigt loddemetal bruges i visse tilfælde. Det er dog vigtigt at bemærke, at blyholdigt loddetin ikke har det nødvendige flusmiddel til at lave pålidelige samlinger. Som følge heraf kan loddeprocessen ikke gentages.

Udstyrets tilstand

Mange faktorer påvirker kvaliteten af SMT-lodning. Disse faktorer omfatter designet af PCB-pads, kvaliteten af loddepastaen og tilstanden af det udstyr, der bruges til fremstillingen. Hver af disse faktorer er grundlæggende for kvalitetssikring af reflow-lodning. Desuden kan de også have indflydelse på loddefejl. For at forbedre loddekvaliteten er det vigtigt at bruge fremragende PCB-pad-design.

Ud over valget af komponenter er monteringspræcisionen en anden faktor, der påvirker kvaliteten af loddesamlingen. Det udstyr, der bruges til montering, skal have høj præcision, så komponenterne forbliver stabile. Desuden skal monteringsvinklen være korrekt for at sikre, at den polære enhed er korrekt orienteret. Tykkelsen på komponenten efter montering skal også være passende.

Kvalitet af loddepasta

Loddefejl kan være resultatet af en række forskellige faktorer. Ofte er disse problemer forårsaget af forkert PCB-design. Forkert pad-design kan resultere i komponenter, der forskubber sig eller får gravstensform, samt loddefejl. Af denne grund bør designet af PCB-pads undersøges nøje for at undgå disse problemer.

Temperatur og luftfugtighed spiller en væsentlig rolle for kvaliteten af loddepasta. En ideel temperatur til påføring er omkring 20 grader Celsius, og den rette luftfugtighed er mellem tredive og halvtreds procent. Høje fugtighedsniveauer kan medføre, at der dannes kugler, hvilket påvirker loddeprocessen. Skrabebladets hastighed og kvalitet er også vigtige faktorer, der påvirker lodningen. For at opnå optimale resultater skal loddepastaen påføres fra kernen og bevæge sig ud mod kanterne af printpladen.

Hastighed, skrabetryk, stencilens nedstigningshastighed og stencilrensningstilstand skal alle optimeres for at opnå maksimal printning af loddepasta. Forkert hastighed kan resultere i ujævn printning af loddepasta og kan reducere produktionseffektiviteten. Et andet kritisk parameter er stencilrensningsfrekvensen. For høj eller for lav stencilrensningshastighed kan forårsage en ophobning af tin, hvilket kan påvirke produktionseffektiviteten.

PCB-design

PCB-design er et kritisk aspekt af produktionskvaliteten. Det indebærer korrekt placering af komponenter på printkortet for at sikre, at de er monteret korrekt. Der skal være tilstrækkelig plads til mekaniske fastgørelseshuller. Ellers kan de sarte komponenter blive beskadiget. Desuden kan loddesamlinger i nærheden af fodaftrykkene på overflademonterede komponenter resultere i kortslutninger. Derfor er det vigtigt, at PCB-designet giver mulighed for korrekt placering af både konventionelle og overflademonterede komponenter.

Ud over den korrekte placering af komponenter kan et korrekt PCB-design også bidrage til SMT-lodning. Ifølge HP's statistikker skyldes omkring 70 til 80 procent af produktionsfejlene fejl i PCB-designet. De faktorer, der påvirker PCB-designet, omfatter komponentlayout, termisk pad-design, komponentpakningstyper og monteringsmetode. PCB-designet skal også tage højde for EMC-punkter (elektromagnetisk kompatibilitet) og via-positioner.

Hvordan PCB-materiale med høj termisk ledningsevne vil løse problemet med varmeafledning

/0 Kommentarer/i /af

Hvordan PCB-materiale med høj termisk ledningsevne vil løse problemet med varmeafledning

PCB'er, også kendt som printkort, er lagstrukturer af kobberfolier, der er indlagt mellem glas-epoxylag. Disse lag tjener som mekanisk og elektrisk støtte for komponenterne. De højledende kobberfolier fungerer som det ledende kredsløb i PCB'et, mens glas-epoxylaget fungerer som det ikke-lederende substrat.

Høj varmeledningsevne pcb-materiale

Varmeledningsevne er et materiales evne til at overføre varme væk fra en enhed. Jo lavere varmeledningsevne, jo mindre effektiv er enheden. Materialer med høj varmeledningsevne kan eliminere behovet for vias og give en mere ensartet temperaturfordeling. Dette reducerer også risikoen for lokaliseret volumetrisk ekspansion, som kan føre til hotspots i nærheden af højstrøms komponenter.

Et typisk printkort til en pc kan bestå af to kobberplader og to ydre sporlag. Dets tykkelse er ca. 70 um, og dets varmeledningsevne er 17,4 W/mK. Resultatet er, at det typiske PCB ikke er en effektiv varmeleder.

Kobbermønter

Kobbermønter er små stykker kobber, der er indlejret i PCB'et. De placeres under den komponent, der producerer mest varme. Deres høje varmeledningsevne gør det muligt for dem at overføre varme væk fra den varme komponent til en køleplade. De kan fremstilles i forskellige former og størrelser, så de passer til de ønskede områder, og de kan være metalliseret for at sikre en tæt forbindelse.

Glas-epoxy

Problemet med varmeafledning bliver stadig vigtigere i elektronikken. Overdreven varme kan føre til underpræstation og tidlig svigt. I øjeblikket er mulighederne for varmeafledning begrænsede, især i ekstreme miljøer. En af løsningerne på dette problem er brugen af højtemperatur-glassepoxy PCB-materiale eller HDI-PCB. Dette materiale er i stand til at løse dette problem ved at have en varmeledningsevne, der er over to hundrede gange bedre end FR4-komposit.

Glasepoxyharpiksen har en fremragende varme- og flammebestandighed. Den har en høj glasovergangstemperatur og en høj varmeledningsevne. Det kan fungere som et isolerende lag og et varmeafledningslag. Det kan fremstilles ved imprægnering eller belægning. Den termiske ledningsevne af glas epoxy PCB vil forbedre de elektroniske komponenters ydeevne og stabilitet.

PCB'er med metalkerne

Metalkerne PCB-producenter har introduceret nye printpladesubstrater, der kan modstå høje temperaturer. Dette giver dem mulighed for selektivt at anvende tykkere kobberlag, der har en højere varmeledningsevne. Denne type PCB giver bedre varmeafledning og kan anvendes til fine kredsløbsmønstre og chipemballering med høj tæthed.

Ud over at have en højere varmeledningsevne er metal PCB'er også dimensionsstabile. PCB'er med aluminiummetalkerner har en størrelsesændring på 2,5-3% ved opvarmning, hvilket gør dem ideelle til højtydende applikationer. Deres lave varmeudvidelsesegenskaber gør dem også velegnede til høj koblingseffekt. Det mest almindeligt anvendte metal til et metalkerneprintkort er aluminium, som er billigt og genanvendeligt. Dets høje varmeledningsevne giver mulighed for en hurtig afkølingsproces.

Et andet problem i forbindelse med varmeafledning er risikoen for overdreven varme. Den varme, der genereres af varmeproducerende komponenter, skal fjernes fra printpladen, ellers vil printpladen ikke yde sit bedste. Heldigvis findes der nu nye muligheder for at løse dette problem. PCB'er med metalkerne med høj varmeledningsevne er en ny form for termisk løsning, der kan løse disse problemer.

FR4-substrater

PCB'er er lagstrukturer af kobberfolier og glasforstærkede polymerer. De bærer og forbinder elektroniske komponenter. Kobberet skaber et ledende kredsløb i PCB'et, mens glas-epoxylaget fungerer som et ikke-ledende substrat.

Komponenter med høj effekt placeres bedst i midten af printkortet i stedet for i kanterne. Det skyldes, at varmen ophobes ved kanterne og spredes ud. Desuden skal varme fra højtydende komponenter placeres langt væk fra følsomme enheder, og varmen skal ledes væk gennem printpladen.

PCB-materiale med høj varmeledningsevne er den bedste løsning til varmeafledning, der giver mulighed for hurtig overførsel af varme og forhindrer varmeophobning. Højteknologiske PCB'er anvender kobberbasis, aluminium eller keramik som substratmateriale. Dette løser problemerne med varmeafledning og gør PCB'erne mere holdbare.