Управление пайкой снижает проблемы теплоотвода
Ноябрь 2022 года
Проблемы теплоотвода может быть трудно определить, особенно, когда скорость появления отказов мала. Но, даже если объём невелик, затраты быстро превращаются в тысячи долларов. Одна из первых причин проблемы теплоотвода заключается в неравномерной пайке тепловых площадок. Показана стоимость проблем надёжности, находя путь к критическому улучшению.
Неконтролируемая, непредсказуемая пайка
Обычная, производственная практика рекомендует для теплоотвода размещать большие медные площадки с обеих сторон платы под чипами. Эти площадки затем соединяются с отверстиями для отвода тепла, а для лучшего теплового контакта используется покрытие припойной пастой. К сожалению, этот приём может вызвать проблемы.
Проблема в том, что припой при расплавлении не предсказуем, приводя каждую плату к риску плохого теплообмена. Эта проблема столь распространена, что есть соблазн считать её неизбежной в бизнесе. Однако, есть пути решения. Существуют два основных механизма таких отказов: затекание припоя в сквозные отверстия и перемещение припоя под большими площадками.
Затекание припоя в сквозные отверстия
Если площадка заземления покрыта тонкими отверстиями, то расплавленный припой может просачиваться через них на обратную сторону платы. Это приводит к меньшему контакту припоя с площадкой, а остающийся припой распределяется неравномерно. Просачивание будет меняться от платы к плате, вызывая непредсказуемую однородность и слабую надёжность.
Обычные отверстия не прецизионные компоненты и количество меди на них различается. Некоторые могут быть шире, чем намечалось, а другие могут быть металлизированы частично или полностью закрыты. Одинаково сконструированные платы, прошедшие через тот же производственный процесс, могут существенно отличаться по тепловому режиму.
Перемещение припоя под большими площадками
Важно рассмотреть непредсказуемое движение припоя при оплавлении. SlugЕсли плата скручена или нет достаточно припоя под металлом, то капиллярность может вытянуть припой на одну сторону чипа. Попытка корректировки этого большим количеством припоя может привести к смещению чипа с сигнальных штырей. Избыток припоя может покинуть площадку, направляя шарики припоя к КЗ или формированию мостиков с другими областями платы.
Различное количество припоя, вытянутое через отверстия, только усугубляет проблему и мешает попыткам корректировки, регулируя количество используемой пасты.
Поиск решения
Подходящее решение требует фиксации двух различных проблем, но обе относятся к припою. Первая — припой необходимо предотвратить от проникновения через отверстия и появления на несоответствующих слоях платы. Вторая — припой необходимо остановить от перемещения из своей зоны применения.
Решение может быть найдено двумя различными методами:
- Первый — использование защитной маски на площадке заземления и открытых, круглых островков для пасты. Если припой не будет удерживаться на большой поверхности, разбейте эту область на сетку маленьких. Так как защитная маска ограничивает область применения пасты, это уменьшает количество припоя, контактирующего с чипом и платой, усиливая однородность. Круглые отверстия для припойной пасты способствуют более надёжному распределению припоя, чем остроугольные, предотвращающие от потери шариков припоя.
- Второй — окружающие островки с малыми отверстиями (менее 300 мкм), защищёнными и покрытыми защитной маской. Удаление переходных отверстий из области пайки и укрытие их предотвращает от проникновения припоя на другую сторону платы, обеспечивая хорошую теплопередачу к низлежащим площадкам. Добавьте такие отверстия к островкам как можно ближе. Защитная маска будет блокировать от проникновения припоя.
При использовании такого решения, помните несколько ключевых правил:
- Убедитесь, что площадка под чипом из толстой меди, передающей тепло.
- Максимально используйте теплопередачу металлу, используйте гексагональный рисунок для островков припоя.
- Укрытие защитной маской должно быть таким же по размеру, что и маска резиста на островках. Это гарантирует равномерное распределение припоя для скрепления чипа.
- Теплоотводящие спицы будут снижать теплопроводность, не стоит их использовать на любом слое отверстий.
- Отверстия должны быть защищены маской, а не закрыты или заполнены. Эпоксид защитной маски, закрывающий отверстие не может полностью отвердиться и будет иметь тенденцию к расширению и вытеканию при прогреве платы.
Освоение конструктива
Многие разработанные схемы CAD, к сожалению, не поддерживают прямую добавку отверстий и медных подложек к конструктиву. Одним из способов решения проблемы является создание квадратных
Если Вы связаны с отказами, вызванными проблемами пайки с тепловыми площадками, постарайтесь использовать это решение в следующем проекте. Результаты Вас порадуют. Успех говорит сам за себя: чем меньше отказов, тем более стабилен продукт и более счастливые клиенты.
**************************
Компания «БалтМедиа Партнёр» решает индивидуально с заказчиком как правильно выбрать необходимое оборудование и эффективно выстроить производственные процесс, сопровождая его поставками расходных и базовых материалов. В рамках политики импортозамещения обеспечивается плавный переход к поставкам от поставщиков «дружественных» стран, не нарушая сложившийся уклад российских производителей электроники.
Для совместной работы используется следующий контакт:
Тел. +7 (921) 895−1422, (921) 994−9502
Электронная почта:
office@bmptek.ru
https://bmptek.ru
Управляющий проекта — Алексей Леонов
