Методы пайки корпусов микросхем печатных плат и технологические процессы

Пайка является критически важной частью упаковки микросхем для печатных плат. В процессах пайки используется комбинация методов, включая сфокусированный ИК-излучение, конвекцию и несфокусированное ИК-излучение. Каждый метод предполагает постепенный нагрев пакета, а затем охлаждение всей сборки.

Процесс пайки

Пайка - это процесс соединения шариков припоя и других паяльных материалов с корпусами микросхем печатных плат. Этот процесс осуществляется с помощью двух типов методов. Конвекционный метод и метод пайки оплавлением. Первый тип включает в себя процесс нагрева с использованием флюса, который образует жидкость. В обоих процессах пиковая температура контролируется. Однако процесс пайки должен выполняться с достаточной осторожностью, чтобы предотвратить образование хрупких паяных соединений.

В зависимости от компонентов, используемых в печатной плате, процесс пайки может быть мягким или твердым. Тип используемого паяльника должен соответствовать типу компонентов. Этот процесс должен выполняться поставщиком услуг по сборке и производству печатных плат, который имеет большой опыт работы с печатными платами и знает точный способ осуществления каждого процесса.

Размеры паяльных площадок

Размеры площадок для пайки в корпусе микросхемы на печатной плате имеют решающее значение для обеспечения оптимальных характеристик компонента. Это особенно актуально в высокочастотной области, где размещение компонентов и методы пайки могут быть не столь точными, как требуется. Стандарт IPC-SM-782 является ценным справочным документом для оптимального размещения и пайки компонентов. Однако слепое следование требованиям этого документа может привести к неоптимальным высокочастотным характеристикам или проблемам с высоким напряжением. Чтобы избежать этих проблем, PCBA123 рекомендует использовать небольшие площадки для пайки и располагать их в один ряд.

Помимо размеров площадок, важны и другие факторы, такие как размещение и выравнивание компонентов. Использование площадок неправильного размера может привести к электрическим проблемам, а также ограничить технологичность платы. Поэтому важно соблюдать рекомендуемые промышленностью размеры и формы площадок для печатных плат.

Флюсование

Флюс является важным компонентом процесса пайки. Он удаляет металлические примеси и окислы с поверхности пайки, чтобы создать чистую поверхность для высокопрочных паяных соединений. Остатки флюса удаляются на заключительном этапе очистки, который зависит от типа используемого флюса.

Существует множество различных флюсов, используемых в процессе пайки. Они варьируются от смолы до канифоли. Каждый из них служит для разных целей и классифицируется по уровню активности. Уровень активности раствора флюса обычно обозначается как L (низкая активность или отсутствие галогенидов), M (средняя активность, содержание галогенидов от 0 до 2%) или H (высокая активность, содержание галогенидов до 3%).

Одним из наиболее распространенных дефектов являются шарики припоя в середине кристалла. Распространенным решением этой проблемы является изменение дизайна трафарета. Другие методы включают использование азота в процессе пайки. Это предотвращает испарение припоя, позволяя пасте образовывать более прочное соединение. Наконец, этап промывки помогает удалить с платы остатки песка и химикатов.

Инспекция

Существует несколько различных типов инструментов для тестирования, которые можно использовать для проверки корпусов микросхем печатных плат. Некоторые из них включают внутрисхемное тестирование, при котором используются щупы, подключаемые к различным контрольным точкам на печатной плате. Эти щупы могут обнаружить некачественную пайку или неисправность компонентов. Они также могут измерять уровни напряжения и сопротивления.

Неправильная пайка может привести к проблемам со схемой печатной платы. Открытые цепи возникают, когда припой не доходит до площадок должным образом или когда припой поднимается на поверхность компонента. В этом случае соединения будут неполными, и компоненты будут работать неправильно. Часто этого можно избежать, тщательно очистив отверстия и убедившись, что расплавленный припой равномерно покрывает выводы. В противном случае избыточное или неполное покрытие припоем может привести к обезвоживанию или несмачиванию выводов. Для предотвращения обезвоживания используйте высококачественный припой и качественное монтажное оборудование.

Другим распространенным способом обнаружения дефектов на печатных платах является автоматизированная оптическая инспекция (AOI). Эта технология использует камеры для получения HD-снимков печатной платы. Затем она сравнивает эти изображения с запрограммированными параметрами, чтобы определить состояние дефектов компонентов. Если обнаружен какой-либо дефект, машина наносит на него соответствующую маркировку. Оборудование AOI обычно удобно для пользователя, с простыми операциями и программированием. Однако AOI может оказаться непригодным для структурных проверок или для печатных плат с большим количеством компонентов.

Ректификация

Процессы пайки, используемые при производстве электронных изделий, должны соответствовать определенным стандартам и рекомендациям. Как правило, толщина паяльной маски должна быть не менее 75%, чтобы гарантировать надежность паяных соединений. Паяльные пасты следует наносить на печатные платы непосредственно, а не трафаретным способом. Лучше всего использовать трафарет и приспособление, подходящее для конкретного типа корпуса. В таких трафаретах используется металлический скребок для нанесения паяльной пасты на поверхность пакета.

Использование процесса пайки волной вместо традиционного метода напыления флюса имеет ряд преимуществ. При пайке волной используется механический процесс пайки волной для приклеивания деталей к печатным платам с высокой степенью стабильности. Этот метод более дорогой, но обеспечивает безопасный и надежный способ крепления электронных компонентов.

How to Do a PCB Impedance Calculation Model

Using a Smith chart

The Smith chart is a useful tool when you want to determine the impedance of a circuit. It is a visual representation of the complex resistance versus frequency of an electrical circuit. It also shows the locus of impedance versus frequency, which is necessary for stability analysis and oscillation avoidance. Many PCs have the ability to display impedance values numerically, but the Smith chart helps you visualize the possibilities.

The Smith chart can be used to evaluate the signal path between a PC board’s contact pads and an electronic device. This device may be an IC, a transistor, or a passive component. It can also contain internal circuitry. By using this chart, you can determine the impedance of a circuit board and use it to design an electrical circuit.

The Smith chart can be used to identify the different types of impedance models encountered in pcb design. It has three shapes: bounded, unbounded, and inverted. A point in the center of a Smith chart represents an unbounded impedance model, whereas a point on the outer circle represents an inverted impedance model.

By using a Smith chart to calculate impedance, you can easily match the source and destination impedances. You can then calculate the size of your matching network. The size of the matching network depends on the amount of shift required between the source and the destination impedance. In addition, the series and parallel L and C values shift a point along the constant resistance and reactance curves. If the resistance decreases, you can add more R values to the end of the line.

Using a 3D field solver

PCB impedance calculation is a necessary step during the PCB design process. It involves calculating the transmission line or trace impedance on the PCB based on the design configuration. If the PCB is complex or contains multiple layers, the use of a 3D field solver can yield the most accurate impedance calculation.

Impedance calculation models usually assume that the cross-section is rectangular and that the current is perfectly returned. However, real cross-sections may be polygonal and can even cross gaps in the reference layer. This can cause significant distortions on the signals, especially in high-speed nets.

The solver supports two types of ports: wave ports and lumped ports. In both cases, you must explicitly define which type of port you want to use. You can either specify a plane for the wave port by using the geometry or define it manually by using the Wave Custom Size type.

Most 3D field solvers generate S-parameter behavioral models. These models are a simplified schematic representation of the actual device. As such, they require many iterations. For instance, you can create a simulation with many circuit models and compare their results.

PCB impedance calculations are essential for PCB design. It is important to model the regulated impedance of your PCB, so that you can avoid impedance mismatches. In addition, it is important to work closely with your PCB manufacturer. Your PCB manufacturer may have a dedicated CAM department that can provide appropriate indications for solving impedance-related design questions. However, it is important not to completely hand over control of impedance issues to an external party.

Как собираются двухсторонние SMD-платы? Полный процесс и сравнение

В этой статье мы сравним стоимость и процесс монтажа двусторонних и односторонних SMD-плат. В ней также будут рассмотрены преимущества и недостатки обоих типов плат. Кроме того, она поможет понять разницу между пайкой и печатью паяльной пастой.

Односторонние и двусторонние smd-платы

Односторонние и двусторонние SMD-платы отличаются друг от друга по многим параметрам. Двусторонние платы имеют большую площадь и способны вместить большее количество компонентов и соединений. Они являются отличным выбором для сложной электроники. Двусторонние печатные платы, как правило, дороже и сложнее в монтаже. Тем не менее, они имеют ряд преимуществ.

Односторонние печатные платы имеют более простой процесс изготовления. Они не требуют использования паяльника и большого количества сложных инструментов. Односторонние печатные платы выпускаются из широкого спектра материалов и в большинстве случаев имеют более низкую стоимость. Кроме того, такие платы могут быть более гибкими, что приводит к снижению производственных затрат.

Двусторонние платы имеют большую площадь поверхности и часто предпочтительны для сложных схем. Односторонние платы могут быть изготовлены как со сквозными отверстиями, так и с компонентами для поверхностного монтажа. Однако в двухсторонних платах компоненты устанавливаются либо с верхней, либо с нижней стороны.

Двусторонние платы обеспечивают большую гибкость при работе со сложными схемами, однако односторонние платы являются хорошим вариантом, когда проблема заключается в пространстве. На односторонних платах можно разместить более крупные схемы, чем на двусторонних печатных платах, но односторонняя плата может оказаться слишком большой. Если необходимо создать сложную схему с большим количеством соединений, может потребоваться установка проволочных перемычек между компонентами.

К преимуществам двухсторонних плат относятся большая сложность разводки схем и экономичность. Двусторонние печатные платы также более дороги, поскольку требуют большего количества трафаретов и дополнительного оборудования. Кроме того, двусторонние печатные платы могут иметь более высокие накладные расходы. В зависимости от конструкции платы для двухсторонних печатных плат может потребоваться более сложный дизайн схемы и большее количество отверстий.

Печать паяльной пасты в сравнении с пайкой

Печать паяльной пастой - это процесс нанесения паяльной пасты на оголенные платы и участки, где установлены компоненты. Этот процесс может быть сложным и требует детальной проработки. Для обеспечения точности паяльная паста измеряется в трехмерном пространстве, что позволяет уменьшить погрешность. После нанесения паяльной пасты на голую плату следующим этапом является размещение компонентов для поверхностного монтажа. Для этого идеально подходят машины, обеспечивающие точный и безошибочный процесс.

Паяльная паста бывает различных типов и качества и может приобретаться в промышленных объемах на крупных заводах по сборке печатных плат. Ее также можно приобрести в небольших количествах у поставщиков трафаретов и паяльных паст. Оба вида паяльной пасты требуют правильного хранения и должны находиться в герметичной таре. Поскольку паяльная паста имеет большую площадь поверхности, окисление может стать серьезной проблемой.

В связи с усложнением электронных изделий платы PCBA становятся все меньше. Кроме того, многие PCBA содержат более одного типа компонентов. Большинство PCBA содержит комбинацию SMD- и сквозных компонентов.

Слишком большое количество различных компонентов может повлиять на процесс пайки.

Печать паяльной пастой требует точного процесса печати. Скребок, используемый для печати паяльной пастой, должен быть изготовлен из нержавеющей стали и находиться под углом 45-60 градусов. Угол наклона сквиджа определяет количество паяльной пасты, наносимой на поверхность. Кроме того, давление на скребок также определяет форму наносимой пасты. Скорость движения трафаретной ленты также влияет на объем наносимой паяльной пасты. Слишком высокая скорость может привести к образованию высоких краев вокруг отложений.

Стоимость монтажа двухсторонней smd-платы

Сборка двухсторонней SMD-платы дороже и сложнее, чем стандартных односторонних плат. Точная стоимость зависит от конкретной установки. Основными отличиями являются количество сквозных отверстий и расположение проводников. Сравнив эти два варианта, можно получить более полное представление о стоимости.

Процесс монтажа двухсторонних SMD-плат начинается с обработки первой стороны платы. Затем припаивается вторая сторона. В процессе пайки паяльником необходимо учитывать вес компонентов. Если компоненты тяжелые, то перед пайкой их можно зафиксировать клеем.

Средняя стоимость сборки печатных плат составляет от трех-четырех долларов до сотен долларов. Однако цена зависит от сложности конструкции и накладных расходов. Кроме того, если печатная плата требует сверления, то стоимость изготовления и сборки будет выше средней.

Общая стоимость монтажа двухсторонней SMD-платы зависит от сложности конструкции и требований к производительности изделия. Сборка печатной платы - очень сложный процесс, в котором задействован как квалифицированный человеческий труд, так и автоматизированное оборудование. Поскольку процесс включает в себя множество слоев, общая стоимость увеличивается с ростом числа компонентов.

Типы и функции печатных плат

Печатные платы в медицинской промышленности

Медицинский сектор в значительной степени опирается на печатные платы при производстве различных изделий, включая мониторы артериального давления, инфузионные насосы и пульсометры. Эти устройства доставляют пациентам точное количество жидкости с помощью крошечных электронных компонентов. По мере совершенствования технологий медицинская промышленность будет продолжать находить новые области применения печатных плат.

Печатные платы

Печатные платы являются неотъемлемой частью многих отраслей промышленности. Они используются в самых разных изделиях - от массивной техники до потребительских устройств. Вот некоторые общие области применения этих плат. В промышленных приложениях они должны выдерживать высокую мощность и экстремальные температуры. Кроме того, они могут подвергаться воздействию агрессивных химикатов и вибрации оборудования. Поэтому многие промышленные печатные платы изготавливаются из более толстых и термостойких металлов.

Сферы применения печатных плат разнообразны: от питания холодильника до обеспечения Интернета вещей. Даже в тех устройствах, которые ранее не были электронными, теперь используются электронные компоненты. Печатные платы также широко используются в промышленности, где они питают большую часть оборудования в распределительных центрах и на производстве.

Воздействие на окружающую среду

ПХБ - это пластичные химические вещества, широко используемые в производстве многих продуктов. Впервые они были получены в 1929 г. и широко использовались в герметиках, красках и смазочно-охлаждающих жидкостях. В 1966 г. они были обнаружены в Великих озерах, что привело к запрету на их производство и импорт по всей Северной Америке. Уровень ПХБ начал снижаться до конца 1980-х годов, когда он вновь начал расти.

Помимо химических соединений, ПХБ содержат аналоги, вызывающие эндокринные нарушения и нейротоксичность у человека. Эти аналоги являются полибромированными бифенилами и имеют много общих экологических проблем. Они обладают сходными химическими свойствами, устойчивы к гидролизу, воздействию кислот и изменению температуры. Кроме того, при воздействии высоких температур и химических веществ они могут образовывать дибензодиоксины.

Многослойные печатные платы

Многослойные печатные платы являются популярным типом печатных плат и применяются в самых различных областях. Многослойная конструкция идеально подходит для электроники, требующей гибкости, малого веса и прочности. Эти платы могут выполнять функции как гибких, так и жестких печатных плат и используются практически во всех современных сложных электронных устройствах.

ПХБ также широко используются в медицинской промышленности. Они используются в рентгеновском и томографическом оборудовании, а также в приборах для измерения артериального давления и уровня сахара. Многослойные печатные платы особенно полезны в этих приложениях, поскольку они могут иметь очень малые размеры и при этом обеспечивать высокую производительность.

Влияние на здоровье

Низкие уровни воздействия ПХБ вряд ли окажут какое-либо негативное влияние на здоровье. Однако значительное воздействие может привести к повышению риска неблагоприятных последствий для здоровья. Особому риску подвержены аборигены, охотники и рыболовы, а также семьи. К счастью, существует несколько способов уменьшить воздействие ПХБ. К ним относятся употребление в пищу продуктов, не содержащих ПХБ, частое мытье рук и отказ от загрязненной воды и рыбы.

Исследования показали, что ПХБ могут вызывать негативные последствия для здоровья людей и животных. Они классифицированы как вероятный канцероген и могут влиять на развитие мозга и неврологические функции. Воздействие ПХБ может также привести к ухудшению кратковременной памяти и снижению IQ.

Анализ дефектов пайки на печатных платах с погружным лужением

Soldering defects are a common cause of PCB failure. There are several different types of defects that can lead to PCB failure. The article below explores three types of defects: Wetting, Plating through hole barrel cracking, and Liquid fluxes.

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.