Dip Lehimleme ve SMD Lehimli Cihazlar

Daldırma lehimleme ve smd lehimli cihazlar, elektronik cihazları monte etmek için kullanılan iki farklı işleme yöntemidir. Her iki yöntem de lehim pastasının kademeli olarak ısıtılmasını içeren bir yeniden akış işlemi kullanır. Yeniden akıtma işlemi başarılı olduğunda, erimiş lehim pastası monte edilen bileşenleri PCB'ye etkili bir şekilde bağlayarak sabit bir elektrik bağlantısı oluşturur. İki yöntem birkaç ortak özelliği paylaşır.

Asimetrik dalga lehimleme

Asimetrik dalga lehimleme, parçayı çevreleyen ve onu çevreleyen havadan ayırabilen bir lehim halkası oluşturma işlemidir. Ayrıca lehim ve oksijen arasında bir bariyer oluşturur. Bu lehimleme yöntemi kolay ve çok yönlüdür, ancak özellikle yüzeye monte cihazlar kullanılırken önemli zorluklar ortaya çıkarabilir.

Dalga lehimleme işlemi en yaygın kullanılan lehimleme yöntemlerinden biridir. Üreticilerin çok sayıda devre kartını hızlı bir şekilde seri üretmesini sağlayan bir toplu lehimleme işlemidir. Devre kartları, bir tava içinde bir pompa tarafından oluşturulan erimiş lehimin üzerinden geçirilir. Lehim dalgası daha sonra PCB'nin bileşenlerine yapışır. İşlem sırasında, lehimin PCB'yi kirletmesini önlemek için devre kartı soğutulmalı ve üflenmelidir.

Akı bariyeri

Flux, erimiş lehimin akmasını sağlayan ve yüzeydeki oksitleri gideren bir sıvıdır. Üç tip flux vardır. Bunlar su bazlı, alkol bazlı ve solvent bazlıdır. Lehimleme işlemi sırasında, flaksı etkinleştirmek için kartın önceden ısıtılması gerekir. Lehimleme işlemi tamamlandıktan sonra, flux solvent bazlı veya su bazlı sökücüler kullanılarak çıkarılmalıdır.

Yüksek kaliteli bir flux, lehimleme işlemi sırasında istenen sonuçların elde edilmesi için kritik öneme sahiptir. Yüksek kaliteli bir flux lehimin ıslanma ve yapışma özelliklerini geliştirecektir. Bununla birlikte, yüksek aktivasyonlu bir flux, her zaman arzu edilmeyen oksitlenme riskini artırabilir.

Soğuk bağlantılar

Soğuk lehimlemede alaşım tam olarak erimez veya yeniden akmaz. Bunun elektronik bir cihazda ciddi sonuçları olabilir. Bu, lehimin iletkenliğini etkileyebilir ve başarısız bir devre ile sonuçlanabilir. Soğuk lehim bağlantılarını test etmek için terminallere bir multimetre bağlayın. Multimetre 1000 ohm'un üzerinde bir direnç gösteriyorsa soğuk bağlantı başarısız olmuş demektir.

Bir PCB'nin lehimlenmesi, ürünün işlevini sağlayan iyi lehim bağlantıları gerektirir. Genel olarak, iyi bir lehim bağlantısı pürüzsüz, parlak olacak ve lehimlenen telin ana hatlarını içerecektir. Kötü bir lehim bağlantısı PCB'nin kısa devre yapmasına ve cihazın hasar görmesine neden olur.

PCB'lere metal ekleme

Daldırma veya smd lehimleme ile PCB'lere metal eklemek, lehimlemeden önce PCB'ye bir dolgu metali eklemeyi içerir. Yumuşak lehimleme, küçük bileşenleri PCB'ye takmak için en yaygın yöntemdir. Geleneksel lehimin aksine, yumuşak lehimleme bileşeni eritmez, çünkü lehim oksitlenmiş yüzeye yapışamaz. Bunun yerine, genellikle kalay-kurşun alaşımı olan bir dolgu metali eklenir.

Bileşeni lehimlemeden önce, havyayı 400degC'ye hazırlamak önemlidir. Bu ısı, uçtaki lehimi eritmek için yeterince yüksek olmalıdır. Isının aktarılmasına yardımcı olmak için lehimlemeden önce ucun kalaylanması yararlıdır. Ayrıca, lehimlemenin stresli olmaması için bileşenlerin düzenli tutulmasına yardımcı olur.

Manuel ve otomatik dalga lehimleme

Dalga lehimleme ekipmanı robotik, manuel ve daldırma seçici sistemler dahil olmak üzere çeşitli şekillerde gelir. Her türün çeşitli avantajları ve dezavantajları vardır. Operasyonunuzun ihtiyaçlarına en uygun olanı satın almalısınız. Örneğin, yalın bir operasyon en basit modeli satın almayı düşünmelidir. Bununla birlikte, ekipmanın maliyetini de göz önünde bulundurmalısınız. Çoğu durumda, manuel dalga lehimleme ekipmanı otomatik bir makineden daha ucuza mal olacaktır.

Manuel lehimleme, otomatik dalga lehimlemeden daha yavaştır ve insan hatasına açıktır. Ancak seçici lehimleme, operatörün her bileşen için tam noktaları programlamasına olanak tanıyarak bu sorunları ortadan kaldırır. Ayrıca, seçici lehimleme tutkal gerektirmez. Ayrıca, pahalı dalga lehim paletleri gerektirmez ve uygun maliyetlidir.

SMD lehimleme ile ilgili sorunlar

Lehimleme sorunları çeşitli nedenlerle ortaya çıkabilir. Yaygın nedenlerden biri, lehim flaksı kullanırken yanlış macun şablonu veya yanlış montaj besleyici ayarıdır. Diğer sorunlar arasında yetersiz lehim ve parçaların veya pedlerin kötü lehimlenebilirliği yer alır. Bu hatalar kaynak noktasının beklenmedik şekiller oluşturmasına yol açabilir. Lehim topları, lehim buz sarkıtları ve delikler de yanlış lehimlemeden kaynaklanabilir.

Islanmayan lehim bağlantılarının bir diğer yaygın nedeni de yanlış temizliktir. Yetersiz ıslatma, lehimin bileşene tam olarak yapışmadığı anlamına gelir. Sonuç olarak, bileşenler bağlı değildir ve düşebilir.

Tek Taraflı ve Çift Taraflı SMT Montajı Hakkında Giriş

Tek taraflı ve çift taraflı SMT montajları bileşen yoğunluğu açısından farklılık gösterir. Tek taraflı SMT montajı, çift taraflı SMT montajından daha yüksek bir yoğunluğa sahiptir ve işlemek için daha yüksek miktarda ısı gerektirir. Çoğu montajcı önce daha yüksek yoğunluklu tarafı işler. Bu, ısıtma işlemi sırasında bileşenlerin düşme riskini en aza indirir. Yeniden akış montaj işleminin her iki tarafı da ısıtma işlemi sırasında bileşenleri yerinde tutmak için SMT yapıştırıcısının eklenmesini gerektirir.

FR4 PCB

Tek taraflı PCB'ler en yaygın olanlarıdır. Tek taraflı bir kartta, tüm bileşenler kartın bir tarafında bulunur ve montaj sadece o tarafta gereklidir. Çift taraflı kartlar, kartın her iki tarafında da izlere sahiptir, bu da ayak izlerini azaltır. Çift taraflı kartlar ayrıca daha iyi ısı dağılımı sağlar. Çift taraflı kartlar için üretim süreci, tek taraflı PCB'lerden farklıdır. Çift taraflı işlem sırasında, bakır çift taraflı karttan çıkarılır ve ardından bir aşındırma işleminden sonra yeniden yerleştirilir.

Tek taraflı PCB'lerin üretimi de daha kolay ve daha ucuzdur. Tek taraflı bir PCB üretimi; kesme, delik delme, devre işleme, lehim direnci ve metin baskısı gibi çeşitli aşamaları içerir. Tek taraflı PCB'ler ayrıca elektriksel ölçümlere, yüzey işlemine ve AOI'ye tabi tutulur.

PI bakır kaplı levha

PI bakır kaplı levha tek taraflı ve çift taraflı smt montaj işlemi, PCB'nin bir tarafına bakır lamine etmek için bir poliimid kapak filminin kullanılmasını içerir. Bakır kaplı levha daha sonra belirli bir konumda açılan yapışkan bir yapıştırıcı ile yerine bastırılır. Daha sonra, bakır kaplı levha kaynak önleyici dirençle desenlendirilir ve parça kılavuz deliği delinir.

Tek taraflı esnek bir PCB, genellikle haddelenmiş bakır folyo olan bir iletken katmana sahip PI bakır kaplı bir karttan oluşur. Bu esnek devre, devre tamamlandıktan sonra koruyucu bir film ile kaplanır. Tek taraflı esnek bir PCB, devreyi korumak için koruyucu bir bariyer görevi gören bir kapak katmanı ile veya olmadan üretilebilir. Tek taraflı PCB'lerin yalnızca bir iletken katmanı vardır, bu nedenle genellikle taşınabilir ürünlerde kullanılırlar.

FR4

FR4, PCB imalatında yaygın olarak kullanılan bir epoksi reçine sınıfıdır. Bu malzeme mükemmel ısı ve alev direnci sunar. FR4 malzemesi, yüksek hızlı uygulamalar için çok önemli olan yüksek bir cam geçiş sıcaklığına sahiptir. Mekanik özellikleri çekme ve kesme mukavemetini içerir. Boyutsal stabilite, malzemenin çeşitli çalışma ortamlarında şekil değiştirmemesini veya gücünü kaybetmemesini sağlamak için test edilir.

FR4 tek taraflı ve çift istifli çok katmanlı kartlar, bir FR4 yalıtım çekirdeği ve altta ince bir bakır kaplamadan oluşur. Üretim sırasında, alt tabakanın bileşen tarafına monte edilen delikli bileşenler, alt taraftaki bakır raylara veya pedlere doğru uzanan uçlarla monte edilir. Bunun aksine, yüzeye monte edilen bileşenler doğrudan lehim tarafına monte edilir. Yapı ve konstrüksiyon olarak çok benzer olsalar da, temel fark iletkenlerin yerleştirilmesindedir.

FR6

Yüzey Montaj Teknolojisi (SMT) montajı, elektronik bileşenleri deliklere ihtiyaç duymadan baskılı devre kartlarına takmanın etkili bir yoludur. Bu teknoloji türü hem kurşunlu hem de kurşunlu olmayan bileşenler için uygundur. Çift taraflı SMT tekniği ile baskılı devre kartının (PCB) biri üstte diğeri altta olmak üzere iki iletken katmanı vardır. Kartın her iki tarafındaki bakır kaplama, akım taşıyan bir malzeme görevi görür ve bileşenlerin PCB'ye bağlanmasına yardımcı olur.

Tek taraflı panolar için basit destek direkleri kullanmak kolaydır. Çift taraflı levhalar için ek destek gereklidir. Levhanın etrafındaki boş alan en az 10 mm olmalıdır.

FR8

FR8 tek taraflı ve çift smt montaj işlemi, birkaç farkla genel montaj işlemine benzer. Her iki işlemde de yapıştırıcı ve lehim pastası kullanılır. Bunları temizlik, inceleme ve test takip eder. Bitmiş ürün, tasarımcı tarafından belirtilen özellikleri karşılamalıdır.

Tek taraflı kartlar daha yaygındır ve daha küçük bir ayak izine sahiptir. Bununla birlikte, çift taraflı kartlar alan gereksinimlerini azaltır ve ısı dağılımını en üst düzeye çıkarır. Aşındırma işlemi sırasında bakır çift taraflı taraftan çıkarılır. İşlemden sonra tekrar yerleştirilir.

RF ve Mikrodalga Tasarımlarında Roger PCB Malzemesi Nasıl Seçilir ve Kullanılır

Bir sonraki RF veya mikrodalga tasarımınız için bir PCB malzemesi seçerken, göz önünde bulundurmanız gereken birkaç önemli nokta vardır. Bunlar, yatak sıcaklığını, maksimum ve minimum çalışma sıcaklıklarını ve malzemenin tersine çevrilebilirliğini içerir. Örneğin, projeniz yüksek bir yatak sıcaklığı gerektiriyorsa, muhtemelen Rogers PCB kullanmak isteyeceksiniz.
RF

Devre kartı tasarımınız yüksek frekanslı ve düşük dielektrik sabitli bir malzeme gerektiriyorsa, Roger PCB malzemesini nasıl seçeceğinizi ve kullanacağınızı merak ediyor olabilirsiniz. Neyse ki, birkaç seçeneğiniz var. Teflon bazlı çekirdekler birçok şirketten temin edilebilir. Bu malzemeler çok esnek olabilir. Bu, onları tek bükümlü uygulamalar için harika kılar. Ayrıca bir PTFE substrat ile ilişkili yüksek güvenilirlik ve elektrik performansı sunarlar.

Mikrodalga

RF veya mikrodalga tasarımınız için hangi PCB malzemesinin en iyi olduğuna karar verirken, kapsamanız gereken frekans türlerini göz önünde bulundurun. Genel olarak, bu uygulamalar için düşük dielektrik sabitli bir malzeme seçmelisiniz. Düşük dielektrik sabitli malzemeler düşük sinyal kayıplarına sahiptir ve RF mikrodalga devreleri için idealdir.

Yüksek hız

Doğru PCB malzemesinin seçimi, radyo frekansı ve mikrodalga tasarımları için çok önemlidir. Rogers PCB malzemesi, yüksek sıcaklıklara dayanmak ve güvenilirliği korumak için gerekli özelliklere sahiptir. Yaklaşık 280 santigrat derecelik yüksek bir cam geçiş sıcaklığına ve tüm devre işleme sıcaklığı aralığı boyunca kararlı genleşme özelliklerine sahiptir.

Dielektrik katman

RF veya mikrodalga PCB'leri tasarlarken, dielektrik katman önemli bir performans parametresidir. Malzeme, dielektrik kayıplara direnmek için düşük bir dielektrik sabitine ve en küçük teğete sahip olmalı ve yüksek termal ve mekanik stabiliteye sahip olmalıdır. Teflon bu amaç için mükemmel bir malzemedir. Teflon PCB'ler olarak da bilinir. Bir filtre veya osilatörün kararlılığı için düşük termal genleşme katsayısına sahip bir dielektrik malzeme gereklidir. Malzeme aynı zamanda X ve Z ekseni termal genleşme katsayılarına da sahip olmalıdır.

İz genişliği

Rogers PCB malzemesini kullanmak, tasarımlarınızın performansını artırmanın mükemmel bir yoludur. Bu dielektrik malzeme, çok çeşitli dielektrik sabit değerlerine sahiptir, bu da onu yüksek hızlı uygulamalar için mükemmel bir seçim haline getirir. Ayrıca FR-4 ile uyumludur.

Sinyal kaybı toleransı

PCB tasarımları daha karmaşık, daha küçük ve daha hızlı hale geldikçe, empedans üzerinde kontrol ihtiyacı giderek daha önemli hale gelmektedir. Alt tabaka empedansını kontrol etmek, sinyallerin iz veya referans düzlemi boyunca verimli bir şekilde ilerlemesine izin vermek için gereklidir. Uygun olmayan alt tabaka empedansı, sinyallerin belirtilen aralıklarının dışına çıkmasına neden olabilir. Tasarımcılar, Rogers 4000 Serisi bir laminat kullanarak empedans kontrolü sağlayabilir ve aynı zamanda genel tasarımı geliştirebilirler. Bu özellikle yüksek hızlı dijital uygulamalarda önemlidir.

PTFE

RF veya mikrodalga PCB'leri uygularken, devre kartı malzemesinin dielektrik sabiti (Dk) kritik öneme sahiptir. Dielektrik sabiti ne kadar yüksek olursa, devrenin dalga boyu o kadar kısa olur. Yüksek Dk'ye sahip bir PTFE Rogers PCB malzemesi, mikrodalga PCB'ler için mükemmel bir seçimdir.

Rogers RT/Duroid 5880

RT/Duroid 5880, düşük dielektrik sabiti ve düşük kaybı olan cam mikrofiber takviyeli bir PCB malzemesidir. Bu malzeme mikrodalga veya RF tasarımları için iyi bir seçimdir. Düşük yoğunluğa sahiptir ve yüksek sıcaklıkta lehimleme ile uyumludur.

Farklı PCB Lehimleme Prosesleri

When it comes to PCB soldering, you have a few options. There is reflow, surface mount technology, and wave soldering. Learn more about them. Each one has its benefits and drawbacks. Which one is best for your PCB?

Dalga lehimleme

Wave soldering processes are used to solder electronic components on printed circuit boards. The process passes the PCB through a pot of molten solder, generating standing waves of solder that are used to form joints that are electrically and mechanically reliable. This process is most commonly used for through-hole component assembly, but it can also be used for surface-mounting.

Initially, wave soldering was used to solder through-holes. This process allowed for the development of double-sided and multi-layer PCBs. It eventually led to hybrid PCB assemblies using both through-hole and SMD components. Some circuit “boards” today consist of flexible ribbons.

In the early days, the wave soldering process used fluxes with a high rosin concentration. Usually, these liquid fluxes were only used for wave-soldering assemblies without SMDs. This method required expensive post-soldering cleaning.

Surface mount technology

Surface mount technology is a popular way to manufacture PCBs. It allows for miniaturization of components, which can then be mounted closer together on a printed circuit board. This enables integrated circuits to be smaller and provide more functionality. However, it does require more capital investment.

Surface mount technology involves soldering components on the surface of the PCB. It has advantages over other PCB soldering processes, such as through-hole mounting and wave-soldering. Compared to through-hole mount, surface mount PCBs can achieve higher packaging density and reliability. They can also be more resistant to vibration and impact. They are commonly used in consumer electronics.

Surface mount technology was first introduced in the 1960s and has become very popular in electronics. Today, there are a wide range of components made using surface-mount technology. This includes a large variety of transistors and analogue and logic ICs.

Seçici lehimleme

Selective soldering for PCBs is a cost-effective process that enables manufacturers to sell their products more quickly and easily. Its advantages include the ability to protect sensitive components from heat and to reduce the amount of soldering time. Additionally, this process can be used to repair or rework boards once they have been soldered.

There are two main methods used for selective soldering. These include drag soldering and dip soldering. Each of these processes has its own advantages and disadvantages. As a result, it’s important to understand each of them before deciding which one is best for you.

Selective soldering has many benefits and is the preferred method for many PCB assemblies. It eliminates the need to manually solder all of the components of a circuit board, resulting in faster assembly. Furthermore, it reduces thermal abuse of the board.

Yüksek Frekans Tasarımında Topraklama ile Nasıl Başa Çıkılır?

Yüksek frekanslı tasarımların topraklama konusunu ele alması gerekir. Topraklama söz konusu olduğunda ele alınması gereken birkaç konu vardır. Bunlar arasında topraklama iletkenlerinin ve topraklama bağlarının empedansı, düşük frekanslı sinyallere hakim olan DC yolu ve tek noktadan topraklama yer alır.

Impedance of grounding conductors

The grounding electrode of a typical grounded electrical system is in parallel with the ground rods located on the line side of the service, transformers, and poles. The rod under test is connected to the grounding electrode. The equivalent resistance of the line side ground rods is negligible.

A single-point grounding method is acceptable for frequencies below one MHz, but it is less desirable for high frequencies. A single-point grounding lead will raise the ground impedance due to wire inductance and track capacitance, while stray capacitance will create unintended ground return paths. For high-frequency circuits, multipoint grounding is necessary. However, this method creates ground loops that are susceptible to magnetic field induction. Therefore, it is important to avoid using hybrid ground loops, especially if the circuit will contain sensitive components.

Toprak gürültüsü, yüksek frekanslı devrelerde, özellikle de devreler beslemeden büyük değişken akımlar çektiğinde önemli bir sorun olabilir. Bu akım ortak toprak dönüşünde akar ve hata voltajına veya DV'ye neden olur. Bu, devrenin frekansına göre değişir.

Bağlama iletkenlerinin empedansı

İdeal olarak, bağlama iletkenlerinin direnci bir mili ohm'dan az olmalıdır. Bununla birlikte, daha yüksek frekanslarda, bir bağlama iletkeninin davranışı daha karmaşıktır. Parazitik etkiler ve paralel olarak artık kapasitans sergileyebilir. Bu durumda, bağlama iletkeni paralel bir rezonans devresi haline gelir. Ayrıca, iletkenin dış yüzeyinden akım akışı olan deri etkisi nedeniyle yüksek direnç sergileyebilir.

İletilen parazit kuplajının tipik bir örneği, toprak dönüşü olan bir mikroişlemciye beslenen bir motor veya anahtarlama devresidir. Bu durumda, topraklama iletkeninin empedansı çalışma frekansından daha yüksektir ve devrenin rezonansa girmesine neden olması muhtemeldir. Bu nedenle, bağlantı iletkenleri tipik olarak farklı bağlantı uzunluklarıyla birden fazla noktada bağlanır.

Düşük frekanslı sinyaller için DC yolu baskındır

Düşük frekanslı sinyaller için DC yol hakimiyetinin yüksek frekanslı devrelere göre daha kolay uygulanabilir olduğu yaygın bir varsayımdır. Ancak, bu yöntemin özellikle entegre uygulamalarda çeşitli sınırlamaları vardır. Bu sınırlamalar arasında titreşim gürültüsü, DC akım ofsetleri ve büyük zaman sabitleri yer alır. Ayrıca, bu tasarımlar genellikle büyük termal gürültü üretebilen büyük dirençler ve kapasitörler kullanır.

Genel olarak, yüksek frekanslı sinyallerin dönüş akımı en az döngü alanı ve en az endüktans yolunu izleyecektir. Bu, sinyal akımının çoğunun sinyal izinin hemen altındaki dar bir yol üzerinden düzlemde geri döndüğü anlamına gelir.

Tek noktadan topraklama

Tek noktadan topraklama, iletişim sahalarının yıldırımdan korunmasında önemli bir unsurdur. Bu teknik, etkili bağlamanın yanı sıra yapısal yıldırım koruması da sağlar. Yıldırıma eğilimli alanlarda kapsamlı olarak test edilmiş ve etkili bir yöntem olduğu kanıtlanmıştır. Ancak, tek noktadan topraklama tek husus değildir.

Devreler arasındaki güç seviyesi farkı büyükse, seri tek noktalı topraklama kullanmak pratik olmayabilir. Ortaya çıkan büyük dönüş akımı düşük güçlü devrelerle etkileşime girebilir. Güç seviyesi farkı düşükse, paralel tek noktalı topraklama şeması kullanılabilir. Ancak bu yöntemin birçok dezavantajı vardır. Verimsiz olmasının yanı sıra, tek noktalı topraklama daha fazla miktarda topraklama gerektirir ve ayrıca toprak empedansını artırır.

Tek noktalı topraklama sistemleri genellikle düşük frekanslı tasarımlarda kullanılır. Ancak devreler yüksek frekanslarda çalıştırılıyorsa çok noktalı topraklama sistemi iyi bir seçim olabilir. Yüksek frekanslı bir devrenin toprak düzlemi iki veya daha fazla devre tarafından paylaşılmalıdır. Bu, manyetik döngü olasılığını azaltacaktır.

Güç paraziti

Güç parazitleri bir devrenin performansını düşürebilir ve hatta ciddi sinyal bütünlüğü sorunlarına neden olabilir. Bu nedenle, yüksek frekans tasarımında güç parazitleriyle başa çıkmak zorunludur. Neyse ki, bu sorunlarla başa çıkmak için yöntemler vardır. Aşağıdaki ipuçları, yüksek frekanslı tasarımlarınızda güç paraziti miktarını azaltmanıza yardımcı olacaktır.

İlk olarak, elektromanyetik parazitlerin nasıl oluştuğunu anlayın. İki ana parazit türü vardır: sürekli ve ani. Sürekli parazit insan yapımı ve doğal kaynaklardan kaynaklanır. Her iki parazit türü de bir bağlantı mekanizması ve bir yanıt ile karakterize edilir. Darbe gürültüsü ise aralıklı olarak ve kısa bir süre içinde meydana gelir.