Как избежать шариков припоя в производстве поверхностного монтажа
(эксперт OurPCB)
Октябрь 2023 года
Производство поверхностного монтажа (SMT) является неотъемлемой частью сборки печатной платы (ПП). Необходимо быть особо аккуратным, работая по процессу, чтобы он стал успешным. Иными словами, ПП плата таит различные угрозы и создаёт проблемы.
Одна из таких угроз — образование шариков припоя при производстве SMT.
Шарики припоя появляются на ПП по различным причинам. Они могут повреждать электронику, приводя к браку. Ниже приведены наиболее частые причины появления шариков припоя и даны возможные решения проблем.
Влага печатной платыzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
В некоторых случаях ПП содержит влагу. Временами, при хранении во влажных условиях ПП удерживает влагу. В иных случаях, предварительный прогрев недостаточен. В результате — флюс полностью не высыхает.
Меры
Чтобы избежать проблем нужно хранить ПП в сухих условиях. Выдержите ПП при 120ºС в течении 4 часов перед сборкой SMT. Размер отверстий ПП также важен, чтобы предотвратить удержание воды. В процессе разработки конструктива следует уделить внимание размеру площадок и зазорам.
Выдержка платы в печи для удаления влаги
Избыток флюса в припойной пастеzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Флюс удаляет окислы металлов и очищает поверхности. Можно откачать воздух и уменьшить окисление. Флюс способствует образованию паяного соединения.
Меры
Это помогает при дозировке флюса в припойной пасте. Слишком много — ведёт к образованию шариков припоя. Всегда нужно добавлять флюс в правильных количествах. Необходимо быть осмотрительным при выборе соответствующего флюса. Флюс с низкой активностью — часто приводит к шарикам припоя. Также, нужен достаточный прогрев для качественного расплавления припоя.
Очистка жала паяльника от припойной пасты
Неподходящая температура подогреваzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Полезен подогрев ПП перед сборкой SMT. Процесс снижает тепловое воздействие на плату. В результате припойная паста может испаряться. Если этого не происходит, то могут образовываться припойные шарики на ПП.
Меры
Повышайте температуру по 1.5−2ºС, начиная с комнатной до 150ºС. Не следует повышать температуру подогрева слишком быстро. Это ведёт к тепловому удару. Малая скорость подогрева снимает риск образования шариков припоя на плате, способствуя равномерному распределению припойной пасты. Даже флюс может успешно вытекать из пасты.
Медленно подогревайте плату перед сборкой SMT
Проблемы печати припойной пастыzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Ряд проблем печати припойной пасты может привести к шарикам припоя. Большинство известных проблем связаны с неочищенным трафаретом, приводя к воздействию на поверхность и формированию шариков припоя.
Меры
Чистый трафарет должен качественно печатать припойную пасту. Перед производством монтажа SMT необходимо удалить все загрязнения и пасту припоя с трафарета. Существует проблема прилипания трафарета к зелёной маске ПП. Это происходит при наличии припойной пасты под трафаретом. Чтобы избежать этого, устраните зазор между платой и трафаретом для печати. Также, следует сделать минимальным давление ракеля при печати.
Очистка паяльной пасты на трафарете SMT
Пропуск защитной маски между прилегающими площадкамиzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Это простейшая ошибка в SMT производстве. Отсутствие защитной маски может привести к припойным шарикам.
Меры
Решение этой простой проблемы также просто. Необходимо аккуратно нанести припойную пасту на ПП и убедиться в отсутствии пропусков пространств между площадками. Полезно, также, использовать медленный подогрев. Это поможет распределить припойную пасту по поверхности платы и уменьшить вероятность создания разрывов.
Не забывайте нанести защитную маску между близлежащими площадками
Неправильный зазор между площадкамиzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Правильное размещение площадок критично для успешности поверхностного монтажа. Иначе это приведёт к браку. Есть риск появления припойных шариков. Они могут вызвать короткое замыкание или даже брак.
Меры
Необходима тщательность при разводке схемы. Конструкция площадок поддержит необходимый зазор между близлежащими. Используйте отработанный конструктив. Открытые части трафарета также должны соответствовать конструктиву платы. Иначе припойная паста попадёт в ненужное место.
Конструктив платы поверхностного монтажа с компонентами
Частицы, оставленные на поверхности платы и площадкахzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Поверхность платы и площадки могут быть загрязнены или содержать частицы. Часто можно увидеть остаточный флюс на плате или наплывы. Это приводит ко многим проблемам, включая шарики припоя.
Меры
Помогает очистка печатной платы, используя стандартные производственные процессы удаления остатков. Далее идёт процесс оплавления припоя, гарантирующий отсутствие излишнего припоя, приводящего к остаткам. Всегда следует контролировать плату на чистоту при нахождении остатков.
Проверяйте чистоту платы
Проблемы размера трафаретаzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Толщина трафарета очень важна. Слишком толстый препятствует припою, приводя к шарикам.
Меры
Пересмотрите конструктив поверхностного монтажа для выбора соответствующей ширины трафарета. Старайтесь использовать относительно тонкие трафареты. Обращайте внимание на проёмы трафарета и их форму. Любое несоответствие может привести к припойным шарикам.
Компоненты и интегральные схемы смонтированы на плате
Несовпадение отпечатка припойной пасты и компонентовzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Следует подобрать подходящую структуру трафарета для успешного монтажа. Необходимо убедиться в плотном прилегании к печатной плате.
Меры
Размещение компонентов также немаловажный аспект. Любое смещение или неправильное размещение могут мешать успеху монтажа. Могут появиться шарики припоя в процессе. Всегда проверяйте правильность структуры и прилегания.
Правильно помещайте трафарет при поверхностном монтаже
Неправильное усилие при монтажеzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Монтажное давление на компоненты определяет, какой получится печатная плата. Не прикладывайте слишком много усилий, а то припой выдавится с боков площадки. Затем он превращается в шарики припоя во время пайки оплавлением.
Меры
Обычно, требуется отрегулировать правильное давление монтажа на плате. Определите достаточную прочность после проверки компонентов. Не делайте давление слишком высоким. Также следует отрегулировать мощность насадок для отбора компонентов и их установки. Приложите достаточное давление, чтобы просто плотно закрепить элементы на печатной плате.
Ручной монтаж компонентов
Окисление припойной пастыzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Некоторые паяльные пасты подвержены окислению. Водорастворимые паяльные пасты, в основном, относятся к этой категории. Паяльная паста может усилить окисление и привести к образованию шариков припоя.
Меры
Необходимо правильно подобрать припойную пасту для поверхностного монтажа. Храните её в холодном месте и следуйте рекомендациям при подготовке. Также, не используйте старые пасты. Утилизируйте их по истечению срока годности. Дополнительно не смешивайте в производстве старые и новые припойные пасты.
**************************
Компания «БалтМедиа Партнёр» участвует в индивидуальном решении заказчика при рассмотрении того, как правильно выбрать необходимое оборудование и эффективно выстроить производственные процесс, сопровождая его поставками расходных и базовых материалов. В рамках политики импортозамещения осуществляется плавный переход к обеспечению от поставщиков «дружественных» стран, не нарушая сложившийся уклад российских производителей электроники.
Для совместной работы используется следующий контакт:
Тел. +7 (921) 895−1422, (812) 994−9502
Электронная почта: office@bmptek.ru
https://bmptek.ru
Управляющий проекта — Алексей Леонов
