A montagem de PCBs é um processo altamente complexo, no qual a precisão é sempre essencial. Mesmo a menor imperfeição pode resultar em múltiplos problemas em componentes eletrônicos. Ainda existem diversos defeitos que podem afetar negativamente o funcionamento dos PCBs e sua aplicação em eletrônicos; um dos mais comuns é o chamado "PCB Tombstone" ou "tombstoning". Mas você sabe o que é? O que fazer para evitar esse problema? Vamos nos aprofundar para encontrar a resposta.
O que é lápide PCB?
O efeito tombstone de PCB também é comumente conhecido como efeito Manhattan, efeito Stonehenge ou efeito ponte levadiça, que é um defeito de solda que pode ocorrer durante o processo de montagem de componentes de montagem em superfície. É chamado assim porque uma peça afetada se assemelha a uma lápide em um cemitério. Quando ocorre o tombstone, uma extremidade de uma componente de montagem em superfície (geralmente uma parte passiva, como um resistor, capacitor, etc.) é mantida levantada do Placa de circuito impresso, enquanto a outra extremidade permanece na posição soldada. Esse problema geralmente ocorre em alguns componentes SMT menores. Quanto menor o tamanho, maior o risco.
7 principais causas para PCB Tombstone
Em sua essência, o tombstone em si é causado por um desequilíbrio nas forças que atuam no componente durante o processo de soldagemPara entender esse fenômeno, precisamos explorar a ideia de "umedecimento" no processo de soldagem. Umedecimento refere-se ao processo em que a solda derretida forma uma ligação com as superfícies metálicas tanto do terminal do componente quanto da placa de circuito impresso. Em um cenário ideal, o umedecimento ocorre simultânea e uniformemente em ambas as extremidades de um componente. No entanto, quando o umedecimento é irregular, pode ocorrer tombstoning. Vários fatores podem contribuir para o desequilíbrio que causa o tombstoning:
Perfis térmicos irregulares
Gradientes de temperatura dentro da placa de circuito impresso podem fazer com que uma extremidade de um componente seja soldada antes da outra. Isso é causado pela distribuição inconsistente de calor no forno de refluxo ou por alterações nas características térmicas do componente. Materiais de placa PCB.
Aplicação inconsistente de pasta de solda
Quando a quantidade de pasta de solda aplicada à almofada é inconsistente, isso causa umedecimento irregular. A razão para a quantidade inconsistente de pasta de solda geralmente é devido ao design inadequado do estêncil ou ao processo de impressão inadequado da pasta de solda.
Problemas de design do bloco
Se os tamanhos das pastilhas forem incompatíveis ou se o layout das pastilhas não estiver correto, é provável que se desenvolvam diferentes forças de tensão superficial. Mesmo com pequenas diferenças nas dimensões das pastilhas, é provável que ocorra tombstoning, especialmente quando se trata de peças pequenas.
Geometria dos componentes
Alguns formatos e dimensões dos componentes podem ser mais propensos à marcação para exclusão devido às suas características físicas. Por exemplo, componentes com designs assimétricos ou proporções maiores costumam ser mais sensíveis.
Propriedades do material PCB
Flutuações em condutividade térmica em toda a placa são uma das principais causas de aquecimento irregular. Isso é especialmente verdadeiro no caso de placas multicamadas, que apresentam densidade irregular de cobre nas camadas internas.
Variações de acabamento de superfície
Alguns acabamentos de PCB influenciam a molhabilidade da solda. Os acabamentos convencionais de nivelamento de solda por ar quente (HASL) são mais baratos; no entanto, causam imperfeições superficiais que promovem o tombstoning.
Problemas de posicionamento de componentes
O desalinhamento de peças no PCB afetaria o processo de soldagem, o que levaria a altos riscos de tombamento do PCB.
O impacto do tombstoning de PCB
Embora um componente tombstone possa parecer um problema menor, suas consequências podem ser graves e abrangentes. Primeiro, afetaria o funcionamento de toda a eletrônica. Quando ocorre o tombstone, ele leva à formação de um circuito aberto, o que, por sua vez, leva à falha parcial ou, no pior dos casos, completa do dispositivo. Segundo, mesmo que um componente tombstone mantenha algum contato, pode levar a conexões intermitentes, resultando em desempenho não confiável ao longo do tempo. Por fim, detectar e retrabalhar o tombstone de PCB não é uma tarefa fácil, o que aumentará os custos e o tempo de fabricação.
Como evitar a lápide do PCB?
Felizmente, existem várias estratégias que os projetistas e fabricantes de PCB podem empregar para minimizar o risco de tombstoning:
- Otimizar o design do pad: projetar o pad com tamanhos consistentes e garantir que eles tenham espaçamento adequado para obter uma boa molhabilidade da solda.
- Ajuste fino do perfil de refluxo: durante o processo de soldagem, é importante controlar as taxas de aquecimento e resfriamento para manter o equilíbrio térmico.
- Melhore a aplicação da pasta de solda: use estênceis de alta qualidade e otimize o processo de impressão para uma deposição uniforme da pasta.
- Considere a orientação dos componentes: coloque os componentes no forno de refluxo em uma posição que esteja ao longo da direção de movimento da placa para garantir aquecimento uniforme.
- Use acabamentos de PCB apropriados: para aqueles pequenos componentes SMT que são propensos a tombstoning, seria melhor escolher acabamentos como ENIG, estanho de imersão ou OSP que podem fornecer superfícies mais uniformes.
Leitura adicional: 8 acabamentos comuns de superfície de PCB: como escolher o certo?
- Refine o posicionamento dos componentes: certifique-se de que todos os componentes sejam montados com alta precisão utilizando máquinas avançadas de coleta e colocação.
- Otimize o layout da PCB: nas camadas internas, concentre-se na distribuição do cobre para uniformizar a distribuição do calor. Vias térmicas e vazamentos de cobre balanceados ajudarão na distribuição do calor na sua placa.
Conclusão
A desativação de PCBs ainda é um problema enfrentado por muitas empresas fabricantes de eletrônicos. Com a miniaturização de dispositivos e o grande número de circuitos, soluções para esse problema são importantes. Ao compreender as causas da desativação de PCBs e as medidas correspondentes, os incidentes de desativação podem ser prevenidos ou, pelo menos, reduzidos significativamente pelos fabricantes.
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