ТОП-10 основных проблем при монтаже печатных плат
Обновлено: 6 февр. 2022 г.
ТОП-10 проблем с пайкой, которые могут испортить ваше электронное устройство
Если вы разработали серьезное устройство, то скорее всего, вы не будете паять компоненты вручную у себя в офисе. На этом этапе все зависит от вашего контрактного производителя,
который осуществит монтаж электронных компонентов на все ваши печатные платы. Хотя процесс монтажа с производителем все еще основывается на тех же принципах, которые вы использовали при ручной пайке в своих опытных образцах, существует несколько мощных видов оборудования, позволяющих выполнить данную работу эффективно. Но из-за того, что задействовано серьезное оборудование, еще не означает, что этот процесс менее подвержен ошибкам, чем ручной монтаж. Поверхностный монтаж на уровне производства все еще остается очень точной наукой, которую необходимо тщательно контролировать опытными технологами. В противном случае, вы столкнетесь с одной из этих 10 проблем с пайкой на печатные платы.
Пайка волной припоя
Если это ваш первый проект, где вы полагаетесь на контрактного производителя электроники, который будет изготавливать и собирать ваши устройства для вас, то пайка волной припоя будет для вас новым термином. Это процесс прохождения вашей печатной платы через гигантскую печь, где все электронные компоненты присоединяются к печатной плате в считанные секунды. Как вы можете себе представить, этот процесс более эффективен, чем ручная пайка компонентов вручную и задействованное оборудование может одновременно обрабатывать как сквозные, так и поверхностные компоненты.
Оборудование Сити Электроникс для пайки двойной волной, выглядит как гигантская печь! Процесс пайки волной припоя использует оборудование для пайки волной, как показано на рисунке выше. Это оборудование представляет собой автономную печь, которая берет пустую плату с размещенными элементами на одном конце и на другом конце вы получаете полностью спаянную плату. Между этой начальной и конечной точкой находятся несколько процессов, в том числе:
Применение флюса. Ваша печатная плата сначала помещается на ленточный конвейер в начале оборудования для пайки волной припоя и наносится слой флюса. Этот слой очищает все ваши электронные компоненты и гарантирует, что припой правильно прикрепиться к контактным площадкам на плате.
Прогрев. После прохождения через флюс, ваша плата располагается на подставке для подогрева. Этот процесс нагревает вашу плату ровно настолько, чтобы предотвратить любой тепловой удар, прежде чем она пойдет в сам процесс пайки волной.
Пайка волной. На этом последнем этапе, ваша плата проходит над жидкой паяльной волной. Нижний слой вашей печатной платы будет контактировать с жидкой волной припоя, образуя соединение между каждым элементом и связанным с ним отверстием или контактной площадкой.
Процесс пайки волной в визуальной форме (на картинке)
Как видите, этот автономный процесс пайки волной имеет много вариаций для ошибок, начиная от неправильного нанесения флюса, до самых финальных этапов процесса пайки волной. Ниже мы рассмотрим, как эти процессы могут взаимодействовать с вашей печатной платой, вызывая некоторые непреднамеренные проблемы.
Примечание. Если на вашей плате возникнут проблемы с пайкой, это не всегда ваша вина. Да, есть определенные решения, которые вам необходимо принять во время процесса проектирования, которые будут влиять на технологичность вашей платы, такие как расстояние между компонентами, ориентация и т.д., но помимо этого, многие проблемы возникают в процессе пайки волной из-за проблем вашего контрактного производителя, которые необходимо будет исправить.
Не сразу возлагайте вину на себя, если ваша плата испортилась из-за проблем при монтаже печатных плат. Процесс тестирования после изготовления плат покажет основную причину, будь то дефект вашей разработки или это проблема с процессом или материалами вашего производителя. Когда вы или ваш производитель ищете дефекты, всегда полезно иметь идеальный образ в голове как выглядит качественное паяное соединение. Посмотрите ниже на картинке.
Правильное соединение припоя с гладкой поверхностью и углами смачивания от 40-70 градусов. (на картинке)
№1 - Соединение припоя
Посмотрите первые два контакта на этой микросхеме; они связаны, образуя паяный мост. (на картинке) Соединение припоя происходит, когда два паяных соединения соединяются, образуя непреднамеренное соединение, которое может привести к коротким замыканиям на вашей плате. Как вы можете видеть на изображении с права, первые два контакта этой микросхемы соединены вместе. Это плохой знак! Некоторые причины паяных мостов могут быть по следующим причинам:
При разработке печатной платы были плохо распределены веса с крупными компонентами на одной стороне.
Не отставляете достаточно места между контактными площадками и слоем маски.
Не правильная ориентации компонентов одного типа в одном направлении.
№2 - Поднятые компоненты
Поднятый компонент, который поднялся во время пайки волной припоя (на картинке)
Наличие поднятого элемента означает, что он приподнят над основанием вашей печатной платы во время процесса пайки волной припоя. Это в конечном итоге выглядит как надгробная плита. Причины для этого типа проблемы могут быть в следующем:
Неправильная длина провода DIP компонента, который в итоге поднимается при входе в ванну для пайки.
Пайка волной припоя гибкой печатной платы, которая изгибается, в то время, как компоненты остаются плоскими.
Использование компонентов, которые имеют различные требования к термической или свинцовой паяемости.
№3 - Чрезмерный припой
Избыток припоя накапливается на этом стыке, обратите внимание на округлую форму. (на картинке)
Если ваша плата прошла через оборудование пайки волной и потребовала слишком много припоя, то вы получите избыточное накопление.
Обратите внимание на округлую форму на картинке и хотя этот избыточный припой все еще может образовывать электрическое соединение, становится уже трудно определить, что происходит внутри этой округленной массы. Причины чрезмерного припоя могут быть по следующим причинам:
Не правильная ориентации компонентов одного типа в одном направлении.
Использование неправильной длины свинца к коэффициенту площадки во время вашего процесса проектирования.
Со стороны производителя, конвейерная лента могла работать слишком быстро.
№4 - Шарик припоя
Шарик припоя прикрепляется к контакту компонента. (на картинке) Шарик припоя происходит, когда маленький кусочек припоя прикрепляется к поверхности вашей печатной платы в процессе пайки волной.
Причины образования iшарика припоя могут быть по следующим причинам:
Температура припоя слишком высока в оборудовании для пайки волной.
Припой падает обратно в волну припоя во время разделения и выплескивается обратно на вашу плату.
Газы, выделяющиеся при нагревании флюса, заставляют жидкость припоя выплескиваться обратно на вашу плату.
№5 - Отсутствие смачивания
Вы можете увидеть незащищенную медь от отсутствия смачивания. (на картинке справа)
Когда ваш припой "мокрый", это хорошо. Это означает, что ваш припой достиг идеального жидкого состояния и сможет правильно прикрепиться к проводнику компонента.
Может быть две проблемы с этим процессом смачивания. Первый - это отсутствие смачивание, когда расплавленный припой покрывает свинец или контактную площадку, а затем отступает, оставляя за собой припой странной формы, а второй -это когда припой только частично прикрепляется к поверхности, оставляя медь незащищенной . Причины обеих этих проблем смачивания могут быть по следующим причинам:
Склад производителя не меняется должным образом. Многие компоненты имеют срок годности пайки только около года.
У флюса, используемый вашим производителем, мог закончится срок годности, так как он должен быть заменен после сорока часов использования.
Покрытие, используемое на латунных штифтах, возможно, не было надлежащим образом покрыто медью.
№ 6 - Поднятые площадки
Эта поднятая площадка, возможно, была чрезмерно переработана. (на картинке) Если компонент по ошибке спаян и требует удаления, это может привести к подъему площадки указанного компонента с вашей печатной платы.
Причины для поднятой площадки могут быть по следующим причинам:
Чрезмерная переработка контактной площадки там, где слой между медью и вашей платой разрушен.
Платы разработанные с тонкими слоями меди более подвержены этой проблеме.
Возможно, ваша плата не получила равномерный слой медного покрытия для выводных компонентов со сквозными отверстиями.
№7 - Переходные отверстия
Переходное отверстие высвобождает некоторое количество избыточной влаги на плате. (на картинке) Данные отверстия с избыточной влагой легко можно определить, просто посмотрите на отверстие в паяном соединении.
Эта отверстие может идти от слоя, за которым вы наблюдаете, вплоть до внутренних слоев или даже нижней части вашей платы, вызывая проблемы с подключением. Причины этих отверстий могут быть по следующим причинам:
Избыточная влага накапливается на вашей плате, которая потом пытается выйти через тонкое медное покрытие.
Некорректно направленные компоненты схожего типа на плате, что может привести к плохому процессу меднения.
Во время процесса проектирования, сделано слишком малое или слишком большое отношение свинца к отверстию.
№8 - Отсутствие припоя
Нет припоя на контактной площадке SMD компонента. (на картинке) Отсутствие припоя происходит, когда припой проскакивает над поверхностью контактной площадки, не оставляя ничего на поверхности.
Причины отсутствия могут быть по следующим причинам:
Ваш производитель использует неверную высоту волны между вашей платой и волной припоя.
Выделение газов от флюса под вашей платой, приводит к тому, что припой неправильно прилипает к стыку.
Во время процесса проектирования были созданы неровные размеры площадок для SMD-компонентов.
№9 - Флаги припоя
Флаги припоя стоят на печатной плате. (на картинке) Хотя сами флаги припоя не влияют на корректное соединение на вашей печатной плате, они указывают на плохое применение флюса и проблемы с дренажем припоя и могут «помечать» проблемы с припоем в других местах на вашей плате. Причины этих выступов на плате могут быть по следующим причинам:
Припой стекает слишком медленно с оборудования пайки волной, что приводит к чрезмерной высоте припоя.
Непоследовательное применение флюса - это можно определить, если вы видите на вашей плате похожие на "усы" следы припоя.
Если ваш поставщик компонентов отрезает провода на ваших DIP компонентах и далее их хранит в течение длительного периода времени, это может вызвать окисление и припою будет сложно прикрепиться.
№10 - Изменение цвета припоя
Видите темные пятна на этой плате? (на картинке)
Эта последняя проблема, связанная с пайкой, носит чисто косметический характер, но ваш производитель должен найти время, чтобы выяснить причину. Обнаружение обесцвеченной маски можно обнаружить на припое, вашей печатной плате и даже на ленточном конвейере в оборудовании для пайки волной. Причины таких пятен на маске могут быть по следующим причинам:
Ваш производитель использует разные флюсовые материалы или более высокие температуры между разными участками пайки волной для одной платы.
Ваш производитель меняет тип или толщину паяльной маски в середине цикла пайки.
Ваш производитель смешивает партии печатных плат во время того же процесса пайки волной.
Оседлай волну
Вот вам и 10 самых распространенных проблем с монтажом печатных плат, которые могут испортить ваш готовый электронный модуль. Опять же, имейте в виду, что все описанные выше проблемы не обязательно являются вашей ошибкой, если они возникают. Если вы придерживаетесь набора передовых методов проектирования для производства плат (DFM), то проблема, скорее всего, ложится на вашего контрактного производителя. Конечно, все эти проблемы с пайкой должны быть определены вашим производителем на этапе проверки. Если проблема обнаружена, то следует процесс поиска основной причины, будь то проблема с процессом пайки волной или проблема с вашей разработкой. Чтобы всегда быть на чеку и избегать проблем с пайкой, всегда держите под рукой контрольный список DFM, чтобы убедиться, что вы соответствуете рекомендациям производителя. Таким образом, вы можете получить хорошую печатную плату с первого раза и после это каждый новый раз.
Если вы не желаете тратить деньги и время на поиск достойного контрактного производителя, то можете воспользоваться услугами нашей компании. Мы выполняем монтаж печатных плат на специализированном оборудовании премиум класса. Его применение гарантирует точность установки компонентов и высокую скорость операций. При этом удаётся избежать дефектов и гарантировать минимальный брак при помощи 3D рентгена. Ещё одна популярная методика — навесной монтаж печатных плат. Для её реализации применяются специализированные паяльные станции и пайка двойной волной припоя. Мы внедрили с 2019 года технологию бессвинцовой пайки компонентов.