PCB-assemblage is een zeer complex proces, waarbij nauwkeurigheid altijd essentieel is. Zelfs de kleinste onvolkomenheid kan leiden tot meerdere problemen in de elektronica. Er zijn nog steeds een aantal verschillende defecten die de werking van PCB's en hun toepassing in de elektronica negatief kunnen beïnvloeden; een van de meest voorkomende is de zogenaamde "PCB tombstone" of "tombstoning". Maar weet u wat het is? Wat kunt u doen om dit probleem te voorkomen? Laten we erin duiken om het antwoord te vinden.
Wat is PCB-tombstone?
PCB-grafsteeneffect staat ook wel bekend als het Manhattan-effect, Stonehenge-effect of ophaalbrugeffect. Het is een soldeerdefect dat vaak optreedt tijdens de assemblage van componenten voor oppervlaktemontage. Het wordt zo genoemd omdat een aangetast onderdeel eruitziet als een grafsteen op een kerkhof. Bij een grafsteeneffect is één uiteinde van een oppervlakte-gemonteerde component (vaak een passief onderdeel zoals een weerstand, condensator, etc.) wordt van de PCB-pad, terwijl het andere uiteinde gesoldeerd blijft. Dit probleem doet zich meestal voor bij kleinere SMT-componenten. Hoe kleiner de afmetingen, hoe groter het risico.
7 belangrijkste oorzaken van PCB-grafstenen
In de kern wordt het grafstenen zelf veroorzaakt door een onevenwicht in de krachten die op het onderdeel werken tijdens de soldeerproces:Om dit fenomeen te begrijpen, moeten we het concept van "bevochtiging" in het soldeerproces onderzoeken. Bevochtiging verwijst naar het proces waarbij gesmolten soldeer een verbinding vormt met de metalen oppervlakken van zowel de componentaansluiting als de PCB-pad. In een ideaal scenario vindt bevochtiging gelijktijdig en gelijkmatig plaats aan beide uiteinden van een component. Wanneer de bevochtiging echter ongelijkmatig is, kan dit leiden tot tombstoning. Verschillende factoren kunnen bijdragen aan de onbalans die tombstoning veroorzaakt:
Ongelijke thermische profielen
Temperatuurverschillen binnen de printplaat kunnen ervoor zorgen dat het ene uiteinde van een component eerder soldeert dan het andere. Dit wordt veroorzaakt door de inconsistente warmteverdeling in de reflowoven of door veranderingen in de thermische eigenschappen van de printplaat. printplaat materialen.
Inconsistente toepassing van soldeerpasta
Wanneer de hoeveelheid soldeerpasta op de soldeerpad niet consistent is, zal dit leiden tot een ongelijkmatige bevochtiging. De reden voor een inconsistente hoeveelheid soldeerpasta is meestal een onjuist stencilontwerp of een onjuist drukproces.
Problemen met het padontwerp
Als de afmetingen van de pads niet overeenkomen of de lay-out van de pads niet klopt, is de kans groot dat er verschillende oppervlaktespanningen ontstaan. Zelfs bij kleine verschillen in de afmetingen van de pads is er kans op tombstoneing, vooral bij kleine onderdelen.
Componentgeometrie
Sommige vormen en afmetingen van componenten kunnen door hun fysieke eigenschappen gevoeliger zijn voor tombstone-effect. Componenten met een asymmetrisch ontwerp of grotere aspectverhoudingen zijn bijvoorbeeld meestal gevoeliger.
PCB-materiaaleigenschappen
Fluctuaties in thermische geleidbaarheid Over de hele linie zijn een van de belangrijkste oorzaken van onregelmatige verhitting. Dit geldt met name voor meerlaagse printplaten met een onregelmatige koperdichtheid in de binnenlagen.
Oppervlakteafwerkingsvariaties
Sommige PCB-afwerkingen beïnvloeden de bevochtiging van het soldeer. Conventionele HASL-afwerkingen (Hot Air Solder Leveling) zijn goedkoper, maar veroorzaken oppervlakte-imperfecties die tombstoneing bevorderen.
Problemen met de plaatsing van componenten
Een verkeerde uitlijning van onderdelen op de printplaat heeft invloed op het soldeerproces, wat een groot risico op PCB-tombstone oplevert.
De impact van PCB-tombstoning
Hoewel een tombstoned component misschien een klein probleem lijkt, kunnen de gevolgen ernstig en verstrekkend zijn. Ten eerste heeft het invloed op de werking van de gehele elektronica. Wanneer tombstoneing optreedt, leidt dit tot de vorming van een onderbreking, wat op zijn beurt leidt tot gedeeltelijke of in het ergste geval volledige uitval van het apparaat. Ten tweede kan, zelfs als een tombstoned component nog enigszins contact maakt, dit leiden tot onderbroken verbindingen, wat op den duur resulteert in onbetrouwbare prestaties. Ten slotte is het detecteren en aanpassen van PCB-tombstones geen eenvoudige klus die de productiekosten en -tijd verhoogt.
Hoe voorkom je een PCB-Tombstone?
Gelukkig zijn er verschillende strategieën die PCB-ontwerpers en -fabrikanten kunnen gebruiken om het risico op tombstoning te minimaliseren:
- Optimaliseer het pad-ontwerp: Ontwerp de pad met consistente afmetingen en zorg ervoor dat ze voldoende ruimte hebben om een goede bevochtiging van het soldeer te garanderen.
- Pas het reflowprofiel nauwkeurig aan: Tijdens het soldeerproces is het belangrijk om de verwarmings- en afkoelsnelheid te regelen om de thermische balans te behouden.
- Verbeter het aanbrengen van soldeerpasta: gebruik sjablonen van hoge kwaliteit en optimaliseer het printproces voor een gelijkmatige pasta-afzetting.
- Houd rekening met de positie van de componenten: zorg dat de componenten in de reflow-oven in de bewegingsrichting van de printplaat liggen, zodat de componenten gelijkmatig worden verwarmd.
- Gebruik de juiste PCB-afwerking: voor kleine SMT-componenten die gevoelig zijn voor tombstoneing, kunt u beter kiezen voor afwerkingen zoals ENIG, immersietin of OSP. Deze kunnen voor een gelijkmatiger oppervlak zorgen.
Verder lezen: 8 veelvoorkomende PCB-oppervlakteafwerkingen: hoe kiest u de juiste?
- Verfijn de plaatsing van componenten: zorg dat alle componenten met grote nauwkeurigheid worden gemonteerd door gebruik te maken van geavanceerde pick-and-place-machines.
- Optimaliseer de PCB-layout: concentreer je in de binnenste lagen op de koperverdeling om de warmteverdeling gelijkmatig te maken. Thermische via's en gebalanceerde kopergietstukken helpen bij de warmteverdeling op je printplaat.
Conclusie
PCB-tombstone is nog steeds een probleem waar veel elektronicafabrikanten mee te maken hebben. Gezien de miniaturisatie van apparaten en het grote aantal circuits, zijn oplossingen voor dit probleem belangrijk. Door de oorzaken van PCB-tombstone en de bijbehorende maatregelen te begrijpen, kunnen fabrikanten dit soort gevallen voorkomen of in ieder geval aanzienlijk verminderen.
MOKO Technology is een van China's toonaangevende PCB-bedrijven, met bijna twintig jaar ervaring in de assemblage van PCB's. Onze expertise garandeert de hoogste kwaliteit en betrouwbaarheid in PCB-assemblage. Laat defecten uw creativiteit en innovatie niet in de weg staan. GNeem contact met ons op om erachter te komen hoe wij u kunnen helpen met uw project!
