El ensamblaje de PCB es un proceso sumamente complejo, donde la precisión es siempre fundamental. Incluso la más mínima imperfección puede causar múltiples problemas en la electrónica. Existen diversos defectos que pueden afectar negativamente el funcionamiento de las PCB y su aplicación en electrónica; uno de los más comunes es el llamado "tombstone" o "tombstoning". Pero ¿sabe qué es? ¿Qué debe hacer para evitarlo? Profundicemos en la respuesta.
¿Qué es la lápida de PCB?
El efecto de desecho de PCB, también conocido como efecto Manhattan, efecto Stonehenge o efecto puente levadizo, es un defecto de soldadura que suele ocurrir durante el proceso de ensamblaje de componentes de montaje superficial. Se denomina así porque la pieza afectada parece una lápida en un cementerio. Cuando se produce un efecto de desecho, un extremo de una componente de montaje superficial (a menudo una parte pasiva como una resistencia, un condensador, etc.) se mantiene levantada del Almohadilla de PCBMientras que el otro extremo permanece soldado. Este problema suele ocurrir en componentes SMT más pequeños. Cuanto menor sea el tamaño, mayor será el riesgo.
7 causas principales de la lápida de PCB
En esencia, el efecto tombston se debe a un desequilibrio en las fuerzas que actúan sobre el componente durante el proceso. proceso de soldaduraPara comprender este fenómeno, es necesario explorar el concepto de "humectación" en el proceso de soldadura. La humectación se refiere al proceso mediante el cual la soldadura fundida forma una unión con las superficies metálicas tanto del conductor del componente como de la almohadilla de la PCB. Idealmente, la humectación ocurre de forma simultánea y uniforme en ambos extremos del componente. Sin embargo, si la humectación es desigual, puede provocar el efecto de la desintegración. Varios factores pueden contribuir al desequilibrio que causa el efecto de la desintegración:
Perfiles térmicos desiguales
Los gradientes de temperatura dentro de la PCB pueden provocar que un extremo de un componente se suelde antes que el otro. Esto se debe a la distribución irregular del calor en el horno de reflujo o a los cambios en las características térmicas del componente. Materiales de la placa PCB.
Aplicación inconsistente de pasta de soldadura
Si la cantidad de pasta de soldadura aplicada al pad es irregular, la humectación será desigual. Esto suele deberse a un diseño incorrecto de la plantilla o a un proceso de impresión inadecuado.
Problemas de diseño de las almohadillas
Si los tamaños de las almohadillas no coinciden o su disposición no es la correcta, es probable que se desarrollen diferentes fuerzas de tensión superficial. Incluso con pequeñas diferencias en las dimensiones de las almohadillas, es probable que se produzcan desgastes, especialmente en piezas pequeñas.
Geometría del componente
Algunas formas y dimensiones de los componentes pueden ser más propensas al tombstoning debido a sus características físicas. Por ejemplo, los componentes con diseños asimétricos o relaciones de aspecto mayores suelen ser más sensibles.
Propiedades del material de placa de circuito impreso
Fluctuaciones en conductividad térmica Las irregularidades en el calentamiento son una de las principales causas del calentamiento irregular. Esto es especialmente cierto en el caso de las placas multicapa, cuya densidad de cobre en las capas internas es irregular.
Variaciones en el acabado de la superficie
Algunos acabados de las placas de circuito impreso (PCB) influyen en la humectación de la soldadura. Los acabados convencionales de nivelación de soldadura por aire caliente (HASL) son más económicos; sin embargo, causan imperfecciones superficiales que favorecen el desprendimiento de la soldadura.
Problemas de colocación de componentes
La desalineación de las piezas en la PCB afectaría el proceso de soldadura, lo que generaría altos riesgos de daño a la PCB.
El impacto del Tombstoning de PCB
Aunque un componente dañado puede parecer un problema menor, sus consecuencias pueden ser graves y de gran alcance. En primer lugar, afecta el funcionamiento de toda la electrónica. Cuando se produce un daño, se forma un circuito abierto que, a su vez, provoca un fallo parcial o, en el peor de los casos, total del dispositivo. En segundo lugar, incluso si un componente dañado mantiene algún contacto, puede provocar conexiones intermitentes, lo que a la larga resulta en un rendimiento inestable. Por último, detectar y rehacer un daño en la PCB no es tarea fácil y aumenta los costes y el tiempo de fabricación.
¿Cómo evitar la lápida de PCB?
Afortunadamente, existen varias estrategias que los diseñadores y fabricantes de PCB pueden emplear para minimizar el riesgo de tombston:
- Optimizar el diseño de las almohadillas: diseñar las almohadillas con tamaños consistentes y asegurarse de que tengan el espacio adecuado para obtener una buena humectación de la soldadura.
- Ajuste el perfil de reflujo: durante el proceso de soldadura, es importante controlar las velocidades de calentamiento y enfriamiento para mantener el equilibrio térmico.
- Mejore la aplicación de la pasta de soldadura: utilice plantillas de alta calidad y optimice el proceso de impresión para una deposición uniforme de la pasta.
- Tenga en cuenta la orientación de los componentes: coloque los componentes en el horno de reflujo en una posición que esté a lo largo de la dirección de movimiento de la placa para garantizar un calentamiento uniforme.
- Utilice acabados de PCB adecuados: para aquellos componentes SMT pequeños que son propensos a sufrir desgaste, sería mejor elegir acabados como ENIG, estaño de inmersión u OSP que puedan proporcionar superficies más uniformes.
Otras lecturas: 8 acabados superficiales de PCB comunes: ¿cómo elegir el correcto?
- Refine la colocación de componentes: asegúrese de que todos los componentes estén ensamblados con alta precisión utilizando máquinas avanzadas de selección y colocación.
- Optimice la distribución de la PCB: En las capas internas, concéntrese en la distribución del cobre para que la distribución del calor sea uniforme. Las vías térmicas y los vertidos de cobre equilibrados facilitarán la distribución del calor en la placa.
Conclusión
El tombstone de PCB sigue siendo un problema que enfrentan muchas empresas de fabricación de productos electrónicos. Con la miniaturización de los dispositivos y la gran cantidad de circuitos, es importante encontrar soluciones a este problema. Al comprender las causas del tombstone de PCB y las medidas correspondientes, los fabricantes pueden prevenir o, al menos, reducir considerablemente los incidentes de tombstoning.
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