Сборка печатных плат — это очень сложный процесс, в котором точность всегда имеет решающее значение. Даже самое маленькое несовершенство может привести к многочисленным проблемам в электронике. Существует еще ряд различных дефектов, которые могут негативно повлиять на функционирование печатных плат и их применение в электронике; одним из самых распространенных из них является так называемый «надгробный камень печатных плат» или «надгробие». Но знаете ли вы, что это такое? Что нужно делать, чтобы избежать этой проблемы? Давайте углубимся в поиск ответа.
Что такое надгробие печатной платы?
Эффект «надгробия» на печатной плате, также известный как эффект Манхэттена, эффект Стоунхенджа или эффект разводного моста, представляет собой дефект пайки, который может возникнуть в процессе сборки компонентов поверхностного монтажа. Он получил такое название потому, что поврежденный компонент внешне напоминает надгробие на кладбище. При возникновении эффекта «надгробия» один конец компонента поверхностного монтажа (часто пассивного компонента, такого как резистор, конденсатор и т. д.) остается приподнятым над контактной площадкой печатной платы , в то время как другой конец остается в припаянном положении. Эта проблема обычно возникает на некоторых небольших компонентах поверхностного монтажа. Чем меньше размер, тем выше риск.
7 основных причин появления «надгробного камня» на печатных платах
По своей сути, эффект «надгробного камня» возникает из-за дисбаланса сил, действующих на компонент в процессе пайки . Чтобы понять это явление, необходимо рассмотреть понятие «смачивания» в процессе пайки. Смачивание — это процесс, при котором расплавленный припой образует связь с металлическими поверхностями как выводов компонента, так и контактных площадок печатной платы. В идеальном случае смачивание происходит одновременно и равномерно на обоих концах компонента. Однако, когда смачивание неравномерное, это может привести к эффекту «надгробного камня». Несколько факторов могут способствовать дисбалансу, вызывающему эффект «надгробного камня»:
Неравномерные тепловые профили
Температурные градиенты внутри печатной платы могут привести к тому, что один конец компонента припаяется раньше другого. Это происходит из-за неравномерного распределения тепла в печи оплавления или изменения тепловых характеристик материалов печатной платы.
Неравномерное нанесение паяльной пасты
Если количество паяльной пасты, нанесенной на контактную площадку, непостоянно, это приведет к неравномерному смачиванию. Причиной непостоянного количества паяльной пасты обычно является неправильная конструкция трафарета или неправильный процесс печати паяльной пасты.
Проблемы с конструкцией колодки
Если размеры контактных площадок не совпадают или расположение контактных площадок неправильное, то вероятно возникновение различных сил поверхностного натяжения. Даже при небольших различиях в размерах контактных площадок эффект могильного камня, скорее всего, возникнет, особенно если речь идет о мелких деталях.
Геометрия компонента
Некоторые формы и размеры компонентов могут быть более склонны к эффекту «надгробного камня» из-за их физических характеристик. Например, компоненты с асимметричным дизайном или большим соотношением сторон обычно более чувствительны.
Свойства материала печатной платы
Колебания теплопроводности по всей поверхности являются одной из основных причин неравномерного нагрева. Это особенно актуально для многослойных плат, имеющих неравномерную плотность меди во внутренних слоях.
Вариации отделки поверхности
Некоторые покрытия печатных плат влияют на смачивание припоя. Традиционные покрытия с выравниванием пайки горячим воздухом (HASL) дешевле; однако они вызывают дефекты поверхности, которые способствуют образованию «надгробных камней».
Проблемы с размещением компонентов
Несоосность деталей на печатной плате может повлиять на процесс пайки, что приведет к высокому риску образования дефекта на печатной плате.
Влияние захоронения печатных плат
Хотя компонент tombstone может показаться незначительной проблемой, его последствия могут быть серьезными и далеко идущими. Во-первых, это повлияет на работу всей электроники. Когда происходит tombstone, это приводит к образованию разомкнутой цепи, что в свою очередь приводит к частичному или в худшем случае к полному отказу устройства. Во-вторых, даже если компонент tombstone сохраняет какой-то контакт, это может привести к прерывистым соединениям, что со временем приведет к ненадежной работе. Наконец, обнаружение и переделка PCB tombstone — непростая работа, которая увеличит производственные затраты и время.
Как предотвратить появление «надгробного камня» на печатной плате?
К счастью, существует несколько стратегий, которые могут использовать проектировщики и производители печатных плат, чтобы свести к минимуму риск возникновения эффекта «надгробного камня»:
- Оптимизация конструкции контактных площадок: проектирование контактных площадок с постоянными размерами и обеспечением надлежащего расстояния между ними для обеспечения хорошего смачивания припоем.
- Точная настройка профиля оплавления: в процессе пайки важно контролировать скорость нагрева и охлаждения, чтобы поддерживать тепловой баланс.
- Улучшите нанесение паяльной пасты: используйте высококачественные трафареты и оптимизируйте процесс печати для равномерного нанесения пасты.
- Учитывайте ориентацию компонентов: располагайте компоненты в печи оплавления вдоль направления движения платы, чтобы обеспечить равномерный нагрев.
- Используйте соответствующие покрытия печатных плат: для небольших SMT-компонентов, склонных к образованию дефектов, лучше выбирать покрытия типа ENIG, иммерсионное олово или OSP, которые могут обеспечить более однородную поверхность.
Дополнительная информация: 8 распространенных видов поверхностного покрытия печатных плат: как выбрать подходящий?
- Уточните размещение компонентов: убедитесь, что все компоненты собраны с высокой точностью, используя современные подъемно-транспортные машины.
- Оптимизируйте схему печатной платы: Во внутренних слоях сосредоточьтесь на распределении меди, чтобы сделать распределение тепла равномерным. Тепловые переходы и сбалансированные медные заливки помогут с распределением тепла на вашей плате.
Заключение
PCB tombstone по-прежнему является проблемой, с которой сталкиваются многие компании-производители электроники. С миниатюризацией устройств и большим количеством схем решения этой проблемы становятся важными. Понимая причины PCB tombstone и соответствующие меры, производители могут предотвратить или, по крайней мере, значительно сократить случаи tombstone.
Компания MOKO Technology — одна из ведущих китайских компаний по производству печатных плат, обладающая почти двадцатилетним опытом в области сборки печатных плат. Наш опыт гарантирует высочайшее качество и надежность услуг по сборке печатных плат. Не позволяйте дефектам, характерным для старых плат, помешать вашему творчеству и инновациям. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как мы можем помочь в вашем проекте!
