Top 3 Causes and Countermeasures of Solder Paste Deficiency in PCB Design

There are several causes and countermeasures for solder paste deficiency in a PCB design. These include cold solder joints, inaccurate placement, too much heat during soldering, and chemical leakage. Here are some of the most common causes and how to resolve them.

Cold solder joints

In order to avoid the formation of cold solder joints, PCB designers must design the PCB in such a way that all of the components are placed in similar orientations and have good component footprints. This helps to avoid problems with thermal imbalances and asymmetry in solder joints. Also, it is important to design PCBs in such a way that each component is positioned on a D-shaped pad. It is also important to avoid the use of tall components since they create cold zones in the PCB design. Moreover, components near the edge of the board are more likely to get hotter than those in the center.

A faulty solder joint can be a result of a variety of factors, including the lack of flux or a poorly bonded joint. A clean work area is essential for good solder joint quality. It is also important to re-tin the soldering tip to prevent oxidation.

Chemical leakage

If you are a designer of PCBs, you may be interested in learning how to avoid chemical leakage. This problem is caused by solder balls, which appear as small spheres of solder that adhere to the surface of a PCB’s laminate, resist, or conductor. Due to the heat generated, the moisture near the through holes in a PCB can turn to steam and extrude the solder.

Solder bridging is another problem caused by a deficiency of solder paste. When solder cannot separate from a lead before solidifying, it forms a short circuit. While the shorts are often invisible, they can wreak havoc on a component. Several factors can cause this problem, including the number of pins on a PCB, the distance between them, and the reflow oven’s setting. In some cases, a change in materials can also cause solder bridging.

Too much heat during soldering

Solder paste can be prone to deformities when it reaches a certain temperature during soldering. Too much heat during soldering can result in solder balling and discrete deformities. Too much solder paste can also lead to too much flux outgassing. These factors can contribute to solder balling and deformities in PCB design.

Solder paste should never interact with moisture or humidity. The solder mask must be correctly positioned and the stencil bottom should be cleaned regularly. Another common PCB design error is known as the tombstone effect, or “Manhattan effect,” caused by force imbalances during soldering. The effect resembles the shape of a tombstone in a cemetery. However, it represents a defunct PCB design with an open circuit.

Cleaning the material properly after drilling

Solder paste deficiency is the result of a material being improperly cleaned after drilling. Solder wire should be at the correct temperature and ideally be completely wetted with the pads and pins. If the solder is not adequately wetted, it may lead to the formation of a solder bridge or other defects. The right amount of solder is necessary to wet the pads and pins evenly. If it is not, it can form a metal oxide layer on the bonded object. This can be fixed by cleaning the material well and by using the right soldering iron.

Riittämätön juotos voi aiheuttaa useita ongelmia piirilevyn kanssa. Riittämätön juote voi aiheuttaa hiekkareiän, katkenneen viivan, "puhallusreiän" tai "juotosliitoksen tyhjyyden". Riittämätön juotospasta voi myös johtaa tinan irtoamiseen komponenteista. On tärkeää välttää tällaiset ongelmat noudattamalla piirilevysuunnitteluprosessia.

Ennaltaehkäisevät toimenpiteet

Juotossillat syntyvät, kun juote pääsee tilaan, jossa sen ei pitäisi olla. Juotossiltojen syntyminen voidaan estää käyttämällä suurempia komponenttijohtoja. Kun tyynyt ovat liian pieniä, juote joutuu kostuttamaan suuremman alueen ja virtaamaan pienemmän määrän johtoa ylöspäin. Tämä johtaa juotospallojen muodostumiseen ja aiheuttaa oikosulkuja. On tärkeää sijoittaa tyynyt optimaalisiin kohtiin ja käyttää juotosprosessissa oikeaa juotospastaa.

Juotostahnan puute levyllä voi myös aiheuttaa sen, että komponenttien johtimet ovat lämpimämpiä kuin tyynyjen johtimet, koska komponenttien johtimissa on vähemmän lämpömassaa ja niiden ympärillä on suurempi ilmavirtaus. Juotospastan liotusaikaa lisäämällä voidaan estää tämä ongelma ja tasoittaa lämpötiloja koko kokoonpanossa. Se vähentää myös juotteen taipumusta virrata kohti lämpimämpiä pintoja. Toinen ennaltaehkäisymenetelmä on optimoida kaaviosuunnittelu siten, että juotospastan määrä ongelmakohtiin minimoidaan. Sabluunan käytön lisäksi sen varmistaminen, että komponentit eivät ole vaurioituneet ennen sijoittamista, voi auttaa vähentämään juotospastan määrää ongelmallisilla alueilla. Kuparin tasapainottamista voidaan käyttää myös piirilevyn lämmityksen ja jäähdytyksen tasaamiseen.