PCB Chip csomag és folyamatok forrasztási módszerei és folyamatai

A forrasztás a PCB chipcsomag kritikus része. A forrasztási folyamatok különböző technikák kombinációját foglalják magukban, beleértve a fókuszált IR-t, a konvekciót és a nem fókuszált IR-t. Mindegyik módszer a csomag fokozatos felmelegítésével, majd az egész szerelvény lehűtésével jár.

Forrasztási folyamat

A forrasztás a forraszgolyók és más forraszanyagok PCB chipcsomagokhoz való csatlakoztatásának folyamata. Ez a folyamat kétféle módszerrel történik. A konvekciós módszer és az újraforrasztási eljárás. Az első típusnál egy folyadékot képező folyékony anyagot használó fűtési folyamatot alkalmaznak. Mindkét eljárásnál a csúcshőmérsékletet szabályozzák. Az újraolvasztási folyamatot azonban kellő óvatossággal kell végezni, hogy elkerülhető legyen a törékeny forrasztási kötések kialakulása.

A NYÁK-ban használt alkatrészektől függően a forrasztási folyamat lehet lágy vagy kemény. A használt forrasztópáka típusának alkalmasnak kell lennie az alkatrészek fajtájához. A folyamatot olyan NYÁK-összeszerelő és -gyártó szolgáltatónak kell elvégeznie, aki nagy tapasztalattal rendelkezik a NYÁK-ok terén, és pontosan ismeri az egyes folyamatok végrehajtásának módját.

A forrasztópadok méretei

A NYÁK chipcsomagon lévő forrasztópadok méretei kritikus fontosságúak az alkatrész optimális teljesítményének biztosítása érdekében. Ez különösen igaz a nagyfrekvenciás területen, ahol az alkatrészek elhelyezése és a forrasztási technikák nem feltétlenül olyan pontosak, mint amilyenre szükség van. Az IPC-SM-782 szabvány értékes referenciadokumentum az alkatrészek optimális elhelyezéséhez és forrasztásához. A dokumentum követelményeinek vakon történő követése azonban nem optimális nagyfrekvenciás teljesítményt vagy nagyfeszültségű problémákat eredményezhet. E problémák elkerülése érdekében a PCBA123 azt ajánlja, hogy a forrasztópadokat kicsire és egy sorban tartsák.

A betétméretek mellett más tényezők, például az alkatrészek elhelyezése és igazítása is fontos. A nem megfelelően méretezett pads használata elektromos problémákat okozhat, valamint korlátozhatja a kártya gyárthatóságát. Ezért fontos, hogy kövesse az iparág által ajánlott NYÁK-lapkaméreteket és -formákat.

Fluxing

A folyósítás a forrasztási folyamat fontos eleme. Eltávolítja a fémes szennyeződéseket és az oxidokat a forrasztási felületről, hogy tiszta felületet biztosítson a magas minőségű forrasztási kötésekhez. A fluxusmaradványokat egy utolsó tisztítási lépésben távolítják el, amely a felhasznált fluxus típusától függ.

A forrasztási folyamathoz számos különböző folyasztószer használható. Ezek a gyantától a gyantaalapúig terjednek. Mindegyik más-más célt szolgál, és aktivitási szint szerint kategorizálják őket. A folyasztóoldat aktivitási szintjét általában L (alacsony aktivitású vagy halogénmentes) vagy M (közepes aktivitású, 0-2% halogéntartalmú), illetve H (magas aktivitású, legfeljebb 3% halogéntartalmú) jelöléssel szokták feltüntetni.

Az egyik leggyakoribb hiba a chip közepén lévő forraszgömbök. Ennek a problémának a megoldása gyakran a stencil kialakításának módosítása. Más módszerek közé tartozik a nitrogén használata a forrasztási folyamat során. Ez megakadályozza a forraszanyag elpárolgását, így a paszta kiváló kötést képezhet. Végül egy mosási lépés segít eltávolítani a szemcséket és a vegyszermaradványokat a lapról.

Ellenőrzés

A PCB chipcsomagok vizsgálatához többféle vizsgálati eszköz használható. Ezek közül néhány közé tartozik az áramkörön belüli tesztelés, amely a NYÁK különböző vizsgálati pontjaihoz csatlakozó szondákat használ. Ezek a szondák képesek felismerni a rossz forrasztást vagy az alkatrészhibákat. Feszültségszinteket és ellenállást is mérhetnek.

A helytelen forrasztás problémákat okozhat a NYÁK áramköreiben. Nyitott áramkörök akkor keletkeznek, ha a forraszanyag nem éri el megfelelően a csatlakozóbetéteket, vagy ha a forraszanyag felmászik az alkatrész felületére. Ilyenkor a csatlakozások nem lesznek teljesek, és az alkatrészek nem fognak megfelelően működni. Gyakran ez elkerülhető a furatok gondos tisztításával és annak biztosításával, hogy az olvadt forraszanyag egyenletesen fedje a vezetékeket. Ellenkező esetben a felesleges vagy hiányos forraszanyag-borítás a kivezetések harmatosodását vagy nem nedvesedését okozhatja. A nedvesedés megelőzése érdekében használjon kiváló minőségű forraszanyagot és minőségi szerelőberendezést.

A nyomtatott áramköri lapok hibáinak felderítésére egy másik gyakori módszer az automatizált optikai ellenőrzés (AOI). Ez a technológia kamerákat használ a NYÁK-ról HD-felvételek készítésére. Ezután ezeket a képeket összehasonlítja előre beprogramozott paraméterekkel, hogy azonosítsa az alkatrészek hibás állapotát. Ha bármilyen hibát észlel, a gép ennek megfelelően megjelöli azt. Az AOI berendezések általában felhasználóbarátok, egyszerű műveletekkel és programozással. Az AOI azonban nem feltétlenül hasznos szerkezeti vizsgálatokhoz vagy nagyszámú alkatrészből álló NYÁK-ok esetében.

Helyreigazítás

Az elektronikai termékek gyártása során alkalmazott forrasztási eljárásoknak bizonyos szabványoknak és irányelveknek kell megfelelniük. Általában a forrasztási maszknak legalább 75% vastagnak kell lennie a megbízható forrasztási kötések garantálásához. A forraszpasztákat közvetlenül a nyomtatott áramköri lapokra kell felhordani, nem pedig szitanyomással. A legjobb, ha az adott csomagtípushoz megfelelő sablont és jig-et használunk. Ezek a sablonok egy fém lapátoló pengét használnak a forraszpaszta felviteléhez a csomag felületére.

A hullámforrasztási eljárás használata számos előnnyel jár a hagyományos fluxusszórásos módszer helyett. A hullámforrasztási eljárás mechanikus hullámforrasztási folyamatot alkalmaz az alkatrészek nagyfokú stabilitással történő PCB-hez való ragasztásához. Ez a módszer drágább, de biztonságos és megbízható módszert biztosít az elektronikus alkatrészek rögzítéséhez.

Hogyan készítsünk egy PCB impedancia számítási modellt?

Smith-diagram használata

A Smith-diagram hasznos eszköz, ha egy áramkör impedanciáját szeretné meghatározni. Ez egy elektromos áramkör komplex ellenállásának vizuális ábrázolása a frekvencia függvényében. Megmutatja az impedancia helyét is a frekvencia függvényében, ami a stabilitáselemzéshez és a rezgéselkerüléshez szükséges. Sok számítógép képes az impedanciaértékek numerikus megjelenítésére, de a Smith-diagram segít a lehetőségek vizualizálásában.

A Smith-diagram használható a jel útvonalának értékelésére a PC-lap érintkezési felületei és egy elektronikus eszköz között. Ez az eszköz lehet IC, tranzisztor vagy passzív alkatrész. Tartalmazhat belső áramkört is. A táblázat segítségével meghatározhatja az áramköri lap impedanciáját, és felhasználhatja azt egy elektromos áramkör tervezéséhez.

A Smith-diagram használható a NYÁK-tervezés során előforduló különböző típusú impedanciamodellek azonosítására. Három formája van: kötött, nem kötött és fordított. A Smith-diagram közepén lévő pont egy korlátlan impedanciamodellt, míg a külső körön lévő pont egy invertált impedanciamodellt jelöl.

Az impedancia kiszámításához használt Smith-diagram segítségével könnyen össze lehet egyeztetni a forrás- és a célimpedanciát. Ezután kiszámíthatja az illesztőhálózat méretét. Az illesztőhálózat mérete a forrás és a célimpedancia között szükséges eltolás mértékétől függ. Ezenkívül a soros és párhuzamos L és C értékek eltolnak egy pontot az állandó ellenállás és reaktancia görbék mentén. Ha az ellenállás csökken, akkor több R értéket adhat a vezeték végéhez.

3D-s mezőmegoldó használata

A PCB impedancia számítása szükséges lépés a PCB tervezési folyamat során. Ez magában foglalja az átviteli vonal vagy a nyomvonal impedanciájának kiszámítását a PCB-n a tervezési konfiguráció alapján. Ha a NYÁK összetett vagy több réteget tartalmaz, a legpontosabb impedancia-számításhoz egy 3D-s mezőmegoldó használata vezethet.

Az impedancia számítási modellek általában azt feltételezik, hogy a keresztmetszet téglalap alakú, és hogy az áram tökéletesen visszatér. A valós keresztmetszetek azonban sokszögletűek lehetnek, és akár a referenciaréteg hézagain is áthaladhatnak. Ez jelentős torzulásokat okozhat a jeleken, különösen a nagysebességű hálókban.

A megoldó kétféle porttípust támogat: hullámportokat és lumped portokat. Mindkét esetben kifejezetten meg kell határoznia, hogy melyik porttípust kívánja használni. A hullámporthoz vagy a geometria segítségével adhat meg egy síkot, vagy manuálisan definiálhatja a Wave Custom Size típus használatával.

A legtöbb 3D-s térmegoldó S-paraméteres viselkedési modelleket generál. Ezek a modellek a tényleges eszköz egyszerűsített sematikus ábrázolása. Mint ilyenek, sok iterációt igényelnek. Létrehozhat például szimulációt számos áramköri modellel, és összehasonlíthatja az eredményeiket.

A PCB impedancia számítások elengedhetetlenek a PCB tervezéshez. Fontos, hogy modellezze a NYÁK szabályozott impedanciáját, így elkerülheti az impedancia-eltéréseket. Emellett fontos, hogy szorosan együttműködjön a NYÁK gyártójával. A NYÁK gyártójának lehet, hogy van egy külön CAM részlege, amely megfelelő jelzéseket tud adni az impedanciával kapcsolatos tervezési kérdések megoldásához. Fontos azonban, hogy az impedanciával kapcsolatos kérdések irányítását ne adja át teljesen egy külső félnek.

Hogyan szerelik össze a kétoldalas SMD lapokat? Teljes folyamat és összehasonlítás

This article will compare the cost and assembly process of double-sided vs single-sided SMD boards. It will also cover the benefits and disadvantages of both types of boards. In addition, it will help you understand the differences between soldering and Solder paste printing.

Single-sided vs double-sided smd boards

Single-sided and double-sided SMD boards are different in many ways. Double-sided boards have more space and are capable of carrying more components and connections. They are a great choice for complicated electronics. Double-sided PCBs are generally more expensive and complex to assemble. Nevertheless, they have a few benefits.

Single-sided PCBs have a simpler process of manufacture. They do not require the use of a soldering iron and do not require a lot of complicated tools. Single-sided PCBs are available in a wide variety of materials and are less expensive in most cases. These boards can also be more flexible, resulting in lower production costs.

Double-sided boards have more surface area and are often preferred in complex circuits. Single-sided boards can be made with both through-hole and surface-mount components. However, in double-sided boards, the components are mounted on either the top or bottom side.

Double-sided boards offer better flexibility for complex circuits, but single-sided boards are a good option when space is an issue. Single-sided boards can accommodate larger circuits than double-sided PCBs, but a single-sided board can be too large. If you need to make an intricate circuit with many connections, you may have to install wire jumpers between components.

The benefits of double-sided boards include greater complexity in circuit layout and cost effectiveness. Double-sided PCBs are also more expensive because they require more stencils and additional equipment. Furthermore, double-sided PCBs may have higher overhead costs. Depending on the board’s design, double-sided PCBs may require more complex circuit design and more holes.

Solder paste printing vs soldering

Solder paste printing is a process that applies solder paste to bare boards and areas where components are mounted. The process can be complex and requires a detailed process. To ensure accuracy, solder paste is measured in 3D, allowing for a smaller margin of error. After the solder paste is applied to the bare board, the next step is to place the surface mount components. Machines are ideal for this, as they offer a precise and error-free process.

Solder paste comes in different types and qualities, and can be purchased in industrial quantities from large PCB assembly plants. It can also be purchased in smaller quantities from stencil vendors and solder paste suppliers. Both types of solder paste require proper storage, and must be kept in air-tight containers. Because solder paste has a large surface area, oxidation can be a serious problem.

Due to the complexity of electronic products, PCBA boards are becoming smaller. In addition, many PCBAs contain more than one type of component. Most PCBAs are packed with a combination of SMD and thru-hole components.

Too many different components can affect the soldering process.

Solder paste printing requires a precise printing process. The squeegee used for solder paste printing should be made of stainless steel and be at 45-60 degrees. The angle of the squeegee determines the amount of solder paste that is applied to the surface. Besides that, the pressure of the squeegee also determines the shape of the paste deposit. The speed of the stencil strip also affects the volume of solder paste that is printed. Too high a speed could result in high edges around the deposits.

Cost of assembling a double-sided smd board

Assembling a double-sided SMD board is more expensive and complicated than standard single-sided boards. The exact cost will depend on the specific setup. The two major differences are the number of through-holes and conductor placement. By comparing the two options, you can get a better idea of what the costs will be.

The process of double-sided SMD board assembly begins with the first side of the board being processed. Then the second side is soldered. During the reflow soldering process, the weight of the components will need to be considered. If the components are heavy, they can be secured with adhesive before soldering.

The average cost of PCB assembly ranges from three to four dollars to hundreds of dollars. However, the price depends on the design complexity and overhead expenses. Also, if the PCB requires drilling, the cost of manufacturing and assembly will be higher than the average.

The overall cost of assembling a double-sided SMD board depends on the design complexity and the performance requirements of the product. PCB assembly is a highly complex process that involves skilled human labor as well as automated machinery. Because the process involves many layers, the total cost increases with the number of components.

PCB típusok és funkciók

PCB az orvosi iparban

Az orvosi ágazat nagymértékben támaszkodik a NYÁK-okra számos termék esetében, beleértve a vérnyomásmérőket, infúziós pumpákat és szívritmus-monitorokat. Ezek az eszközök apró elektronikus alkatrészeken keresztül pontos folyadékmennyiséget juttatnak a betegekhez. A technológia fejlődésével az orvosi ipar továbbra is új felhasználási lehetőségeket talál a NYÁK-ok számára.

Nyomtatott áramköri lapok

A nyomtatott áramköri lapok számos iparág létfontosságú részét képezik. Számos termékben használják őket, a hatalmas gépektől a fogyasztói eszközökig. Íme néhány gyakori felhasználási módja ezeknek a lapoknak. Az ipari alkalmazásokban nagy teljesítményt és szélsőséges hőmérsékleteket kell elviselniük. Kemény vegyi anyagoknak és vibráló gépeknek is ki lehetnek téve. Ezért sok ipari NYÁK vastagabb és hőálló fémekből készül.

A nyomtatott áramköri lapok felhasználási területei változatosak, a hűtőszekrény táplálásától a tárgyak internetének lehetővé tételéig. Ma már olyan eszközök is használnak elektronikus alkatrészeket, amelyek korábban nem voltak elektronikusak. A nyomtatott áramköri lapokat széles körben használják ipari környezetben is, ahol az elosztóközpontok és a gyártóüzemek berendezéseinek nagy részét ezek táplálják.

Környezeti hatás

A PCB-k olyan műanyag vegyi anyagok, amelyeket széles körben használnak számos termék gyártása során. Először 1929-ben állították elő őket, és széles körben használták tömítőanyagokban, tintákban és vágóolajokban. 1966-ban a Nagy-tavakban mutatták ki őket, és ez a gyártásuk és importjuk betiltását eredményezte Észak-Amerikában. A PCB-szint az 1980-as évek végéig csökkent, majd ismét emelkedni kezdett.

A kémiai vegyületek mellett a PCB-k olyan analógokat is tartalmaznak, amelyek az emberben endokrin zavarokat és neurotoxicitást okoznak. Ezek az analógok a polibrómozott bifenilek, és számos környezeti problémával azonosak. Hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, és ellenállnak a hidrolízisnek, a savaknak és a hőmérsékletváltozásnak. Ezenkívül magas hőmérsékletnek és vegyi anyagoknak való kitettség esetén dibenzodioxinokat hozhatnak létre.

Többrétegű PCB-k

A többrétegű nyomtatott áramköri lapok a nyomtatott áramköri lapok népszerű típusa, és számos alkalmazásban használják őket. A többrétegű kialakítás ideális a rugalmasságot, kis súlyt és tartósságot igénylő elektronikához. Ezek a lapok mind a rugalmas, mind a merev NYÁK funkcióit képesek ellátni, és szinte minden modern, összetett elektronikus eszközben használják őket.

A PCB-ket gyakran használják az orvosi iparban is. Röntgen- és CAT-berendezésekben, valamint vérnyomás- és cukormérő készülékekben használják őket. A többrétegű NYÁK különösen hasznosak ezekben az alkalmazásokban, mivel rendkívül kis méretűek lehetnek, miközben nagy teljesítményt nyújtanak.

Egészségügyi hatások

Az alacsony szintű PCB-expozíciónak valószínűleg nincsenek negatív egészségügyi hatásai. A nagymértékű expozíció azonban a káros egészségügyi hatások nagyobb kockázatát eredményezheti. Az őslakosok, a vadászok és horgászok, valamint a családok különösen veszélyeztetettek. Szerencsére számos módja van a PCB-expozíció csökkentésének. Ezek közé tartozik a PCB-mentes élelmiszerek fogyasztása, a gyakori kézmosás, valamint a szennyezett víz és halak kerülése.

Tanulmányok kimutatták, hogy a PCB-k káros egészségügyi hatásokat okozhatnak emberekben és állatokban. Valószínűleg rákkeltőnek minősülnek, és befolyásolhatják az agy fejlődését és az idegrendszeri funkciókat. A PCB-knek való kitettség rossz rövid távú memóriához és csökkent IQ-hoz is vezethet.

A forrasztási hibák meghibásodásának elemzése a merülő ón PCB párnákon

A forrasztási hibák a NYÁK meghibásodásának gyakori okai. Több különböző típusú hiba vezethet a NYÁK meghibásodásához. Az alábbi cikk a hibák három típusát vizsgálja: A nedvesedés, a galvanizáláson keresztül a lyukhordó repedése és a folyékony folyasztószerek.

Wetting defects

Exposure to environmental factors during the manufacturing process can affect the wetting ability of immersion tin pcb pads. This can reduce assembly yield and second level reliability. Therefore, it is important to avoid or correct poor wetting defects. This research explored the effects of different temperature conditions on the wetting ability of these pads.

Immersion tin pads exhibit a variety of defects that can cause the assembly process to fail. Unlike dewetting, which is a defect in which the soldering joint is not formed, wetting defects occur when the molten solder does not adhere to the wettable surface of the PCB pads or components. This can result in holes or voids in the solder joints.

Non-wetting defects can also cause serious structural issues. In addition, they may result in poor electrical conductivity, loose components, and poor PCB pad performance.

Plating through hole barrel cracking

This study evaluated the reliability of immersion tin pcb pads through a failure analysis of soldering defects. To do this, we studied the behavior of the intermetallics inside solder joints by SEM. We compared the results of the aged and non-aged assemblies to understand how the intermetallics affect joint reliability.

The results of the investigation show that the electroless nickel coating on immersion tin PCB pads is characterized by deep crevasses and fissures. These open boundaries are attributed to the corrosive environment generated during ENIG plating. This problem can be solved by introducing a nickel controller into the plating process. This countermeasure helps to maintain good wettability in the pad and prevent oxidation.

Liquid fluxes

This failure analysis of soldering defects also includes the analysis of the flux used in the process. The use of different liquid fluxes in the reflow process may lead to different results. One method used for analyzing the effects of flux on soldering defects on immersion tin PCB pads is to assemble the flip-chip assemblies with readout chips on the bottom.