3 główne przyczyny i środki zaradcze związane z niedoborem pasty lutowniczej w projektowaniu PCB

Istnieje kilka przyczyn i środków zaradczych dla niedoboru pasty lutowniczej w projekcie PCB. Należą do nich zimne połączenia lutowane, niedokładne umieszczenie, zbyt wysoka temperatura podczas lutowania i wycieki chemiczne. Oto niektóre z najczęstszych przyczyn i sposoby ich rozwiązania.

Połączenia lutowane na zimno

Aby uniknąć powstawania zimnych połączeń lutowniczych, projektanci PCB muszą zaprojektować płytkę w taki sposób, aby wszystkie komponenty były umieszczone w podobnych orientacjach i miały dobre ślady komponentów. Pomaga to uniknąć problemów z nierównowagą termiczną i asymetrią połączeń lutowanych. Ważne jest również, aby projektować płytki PCB w taki sposób, aby każdy element był umieszczony na podkładce w kształcie litery D. Ważne jest również, aby unikać stosowania wysokich komponentów, ponieważ tworzą one zimne strefy w projekcie PCB. Co więcej, komponenty znajdujące się w pobliżu krawędzi płytki są bardziej narażone na nagrzewanie się niż te znajdujące się w środku.

Wadliwe połączenie lutowane może być wynikiem różnych czynników, w tym braku topnika lub słabo związanego połączenia. Czysty obszar roboczy jest niezbędny dla dobrej jakości połączenia lutowanego. Ważne jest również ponowne cynowanie grotu lutowniczego, aby zapobiec utlenianiu.

Wyciek substancji chemicznych

Jeśli jesteś projektantem obwodów drukowanych, możesz być zainteresowany tym, jak uniknąć wycieków chemicznych. Problem ten jest powodowany przez kule lutownicze, które pojawiają się jako małe kule lutownicze, które przylegają do powierzchni laminatu PCB, rezystora lub przewodnika. Ze względu na generowane ciepło, wilgoć w pobliżu otworów przelotowych w PCB może zamienić się w parę i wycisnąć lut.

Mostkowanie lutowia to kolejny problem spowodowany niedoborem pasty lutowniczej. Gdy lut nie może oddzielić się od ołowiu przed zestaleniem, tworzy zwarcie. Zwarcia są często niewidoczne, ale mogą siać spustoszenie w komponencie. Problem ten może być spowodowany kilkoma czynnikami, w tym liczbą pinów na płytce PCB, odległością między nimi i ustawieniami pieca rozpływowego. W niektórych przypadkach zmiana materiałów może również powodować mostkowanie lutownicze.

Zbyt wysoka temperatura podczas lutowania

Pasta lutownicza może być podatna na deformacje, gdy osiągnie określoną temperaturę podczas lutowania. Zbyt wysoka temperatura podczas lutowania może skutkować kulkowaniem lutowia i dyskretnymi deformacjami. Zbyt duża ilość pasty lutowniczej może również prowadzić do nadmiernego odgazowania topnika. Czynniki te mogą przyczyniać się do powstawania kulek lutowniczych i deformacji w konstrukcji PCB.

Pasta lutownicza nigdy nie powinna wchodzić w interakcje z wilgocią. Maska lutownicza musi być prawidłowo umieszczona, a spód szablonu powinien być regularnie czyszczony. Innym powszechnym błędem w projektowaniu PCB jest efekt nagrobka lub "efekt Manhattanu", spowodowany brakiem równowagi sił podczas lutowania. Efekt ten przypomina kształt nagrobka na cmentarzu. Reprezentuje on jednak niedziałający projekt PCB z otwartym obwodem.

Prawidłowe czyszczenie materiału po wierceniu

Niedobór pasty lutowniczej jest wynikiem niewłaściwego czyszczenia materiału po wierceniu. Drut lutowniczy powinien mieć odpowiednią temperaturę i powinien być całkowicie zwilżony padami i pinami. Jeśli lut nie jest odpowiednio zwilżony, może to prowadzić do powstania mostka lutowniczego lub innych defektów. Odpowiednia ilość lutowia jest niezbędna do równomiernego zwilżenia padów i pinów. W przeciwnym razie na łączonym obiekcie może powstać warstwa tlenku metalu. Można to naprawić, dobrze czyszcząc materiał i używając odpowiedniej lutownicy.

Niewystarczająca ilość lutu może spowodować kilka problemów z płytką drukowaną. Niewystarczająca ilość lutowia może powodować powstawanie dziur, pękniętych linii, "dziur" lub "pustek w złączu lutowniczym". Niewystarczająca ilość pasty lutowniczej może również prowadzić do usunięcia cyny z komponentów. Ważne jest, aby uniknąć takich problemów, postępując zgodnie z procesem projektowania PCB.

Środki zapobiegawcze

Mostkowanie lutownicze występuje, gdy lut dostanie się do przestrzeni, do której nie powinien. Mostkowaniu lutowniczemu można zapobiec stosując większe wyprowadzenia komponentów. Gdy pady są zbyt małe, lut musi zwilżyć większy obszar i przepłynąć mniejszą objętość w górę przewodu. Powoduje to powstawanie kulek lutowniczych, które powodują zwarcia. Ważne jest, aby umieszczać pady w optymalnych miejscach i używać odpowiedniej pasty lutowniczej w procesie lutowania.

Brak pasty lutowniczej na płytce może również powodować, że wyprowadzenia komponentów będą cieplejsze niż pady, ponieważ wyprowadzenia komponentów mają mniejszą masę termiczną i większy przepływ powietrza wokół nich. Wydłużenie czasu namaczania pasty lutowniczej zapobiegnie temu problemowi i wyrówna temperaturę w całym zespole. Zmniejsza to również tendencję lutowia do spływania w kierunku cieplejszych powierzchni. Inną metodą zapobiegania jest optymalizacja projektu szablonu w celu zminimalizowania ilości pasty lutowniczej na problematycznych obszarach. Oprócz użycia szablonu, upewnienie się, że komponenty nie są uszkodzone przed umieszczeniem, może pomóc zmniejszyć ilość pasty lutowniczej w problematycznych obszarach. Równoważenie miedzi może być również wykorzystane do wyrównania ogrzewania i chłodzenia PCB.