SMT Süresinde Lehimli Mercek Oluşumunun Nedenleri ve Çözümleri

Kaynatma boncukları fenomeniYüzey Montaj Teknolojisi (SMT) üretimindeki en büyük kusurlardan biridir. Çoklu nedenleri ve kontrol zorluğu nedeniyle, genellikle SMT mühendisliği teknisyenlerini rahatsız eder.

Kaynatma boncuklarının ve kaynatma toplarının oluşum mekanizmaları farklıdır ve bu nedenle gerekli karşı önlemler de farklıdır.

Kaynatma boncukları esas olarak çip dirençlerinin ve kondansatörlerin bir tarafında yoğunlaşır ve bazen IC pinlerinin yakınında görünür.

Peçete boncukları sadece tablo düzeyinde ürünlerin görünümünü etkilemekle kalmaz, daha da önemlisi, basılı devre kartındaki bileşenlerin yüksek yoğunluğu nedeniyle,Kullanım sırasında kısa devreye neden olma riskini oluştururlar., böylece elektronik ürünlerin kalitesini etkiler.

Kaynatma boncuklarının birçok nedeni vardır ve genellikle bir veya birden fazla faktörün sonucudur. Bu nedenle, etkili bir kontrol elde etmek için her neden için önleme ve iyileştirme önlemleri alınmalıdır.

Peçete ve peçete toplarının mekanizmaları

1. Lehim toplarının oluşum mekanizması

Lehim toplarının ana nedeni, çeşitli nedenlerden dolayı lehim ekleminin oluşumu sırasında erimiş metal alaşımının "pırıltısı"dır.Eklemin etrafında dağılmış kaynak topları.

Genellikle bileşen uçları veya yastıkları çevresinde akım kalıntılarında sıkışmış kümelenmiş, ayrı küçük parçacıklar olarak görünürler.Özellikle kurşunsuz yüksek sıcaklıklı işlemlerde, bu da lehim top oluşumuna yol açabilir. geri akış lehimleme sırasında, erimiş akışın aşırı hızlı buharlaşması, akış bileşiminde yüksek bir çözücü oranı,Yüksek kaynama noktası olan çözücülerin fazlası, uygunsuz ısıtma vb., lehim topu oluşma olasılığını artırabilir.Kaynatılan yüzeylerin veya kaynatma pastaındaki teneke maddesinin aşırı oksidasyonu, kaynatma sırasında kaynatma kütlesinde tutarlı olmayan ısıtmaya ve erimeye neden olabilir., böylece akışın ısı iletkenliği ve ısı aktarım davranışını etkiler, aynı zamanda lehim top oluşumu olasılığını arttırır.örneğin uygun olmayan lehimli pasta ısıtıcı, nem emilimine yol açar (akıştaki higroskopik bileşenlerden dolayı), lehimleme sırasında lehimleme pastasının sıçramasına neden olabilir ve lehimleme topları oluşturabilir.

2- Lehimli boncukların oluşum mekanizması

Lehimli boncuklar nispeten büyük lehimli toplara atıfta bulunur. Lehimlemeden önce, lehimli pasta çökme, sıkıştırma veya diğer nedenlerden dolayı basılı lehimli yastıkların ötesine uzanabilir.Bu fazladan lehimli pasta, yastıklardaki lehimli pasta ile birleşemez ve bağımsız hale gelir.Bununla birlikte, çoğu lehim boncukları çip bileşenlerinin her iki tarafında da bulunur (Şekil 1'e bakın).

Çip bileşenini kare yastıklarla örnek alarak (Şekil 2), yazım sonrası lehimli pasta yastığın ötesine uzanırsa, lehimli boncukların oluşması muhtemeldir.

Padın ötesine uzanan lehimli pasta iki bölümden oluşur: dış uzantı (mavi alan) ve iç uzantı (sarı alan). Kırmızı alan gerçek pad alanıdır.filenin oluşumunda lehimleme sırasında paddaki lehimli pasta ile birleştiğinde lehimli boncuklar oluşmaz.

İç uzantı için, lehim hacmi küçük olduğunda, lehim hamuru bileşen sonu ile uygun bir file oluşturabilir.bileşen yerleştirme basıncı bileşen gövdesinin (izoler) altına lehim pasta sıkabilirGeri akış sırasında, erimiş lehim, yüzey enerjisi nedeniyle küresel bir şekil oluşturur.Bileşen ağırlığı yerine bileşen her iki tarafa doğru lehim topu sıkıştırırEğer bileşen ağırlığı yüksekse ve büyük miktarda lehimli pasta sıkılırsa, birden fazla lehimli boncuk bile oluşabilir.

3- Lehimletikler ve Lehimletikler Arasındaki Farklar

İnsanlar genellikle kaynak boncuklarını ve kaynak toplarını karıştırırlar, ancak bunlar farklıdır.

Asıl fark, oluşum mekanizmasında yatıyor.

Ayrıca, görünüm ve boyut açısından, lehim boncukları, tipik olarak 5 milden (0.127 mm) daha büyük çaplı lehim toplarından daha büyüktür.

Yerleşim açısından, lehim boncukları esas olarak çip bileşenlerinin ortasında ve bileşen gövdesinin alt taraflarında yoğunlaşmıştır.Halbuki lehim topları akış kalıntısı içinde herhangi bir yerde görünebilir..

Mültecilik açısından, lehim boncuklarının sayısı genellikle 1 ila 4'tür, lehim toplarının sayısı ise değişkendir, genellikle çoktur.

Lehimli boncuk oluşumunu etkileyen faktörler

Lehim boncuk oluşumunun nedenlerine dayanarak, ana etkisi olan faktörler şunlardır:

• Şablon açısı ve bant desen tasarımı

• Şablon temizliği

• Makine tekrarlanabilirliği doğruluğu

• Geri akış lehimleme sıcaklık profili

• Yerleştirme basıncı

• Padın dışındaki lehimli pasta miktarı

Lehimletileri azaltmak için karşı önlemler ve deneyimler

1. Standartlara göre şablon açıları tasarlamak

Uygun şablon kalınlığını seçin ve IPC-7525A standartlarına göre diyafram boyut oranını sıkı bir şekilde kontrol edin.PCB'deki gerçek bileşenlere dayanarak standart aralık içinde daha ince bir seçenek seçinÖrneğin, QFP/Pin 0.5 mm pitch için, 0.125mm-0.15mm kalınlığı izin verilir.12mm diğer parçaların lehimlenmesini etkilemez., daha kalın seçeneklere göre 0.12 mm seçin. Tipik diyafram boyut oranı 1:1Daha fazla lehimli pasta gerektiren bileşenler için oran 1'e biraz artırabilir:1.05 veya 1:1.2Bununla birlikte, 1: 1'den fazla boyut oranına sahip şablonlar, baskı sırasında sık ve etkili bir alt temizlik gerektirir; aksi takdirde, altındaki lehimli pasta birikimi lehim toplarına neden olabilir.Daha az lehimli pasta gerektiren bileşenler için, oran 1'e düşebilir:0.9Çip bileşenleri için, 0402'den küçük boyutlar için lehimleyici anti-kuyrukluk dişlileri gerekli olmayabilir, ancak 0603 ve üstü için seçici olarak uygulanmalıdır.Lehimli boncuklar ve iç yastık uzantı yapısı arasındaki ilişkiyi göz önünde bulundurarak, iç yastık uzantısı ortadan kaldırılabilir veya negatif bir değerle bile tasarlanabilir.

2. Uygun Pad Deseni ve Boyut Tasarımını Seçin

Yanlış bant boyutu tasarımı da lehim boncuklarına yol açabilir. Bantları tasarlarken, PCB'yi, gerçek bileşen paketi boyutunu ve kapama boyutlarını belirlemek için ilgili bant boyutlarını düşünün.Şirketler tedarikçilerden gelen bileşenlerin ölçülen boyutlarına dayanan kendi bant tasarım standartlarını belirlemelidir.IPC-SM-782A'ya göre, bir lehimli eklemin üç referans değeri vardır:

• Jt = ayak parmağındaki lehimli file

• Jh = Topuklu peçey

• Js = Yan tarafta lehimleme fileti

Çip bileşenleri için (örnek olarak 0402 kullanılarak), Şekil 3 bir direnç pad tasarım şemasını gösterir (gerçek desenler bileşenlere göre değişir),ve Şekil 4 karşılıklı direnç alt boyut şema gösterirFUJI 143E yüksek hızlı yerleştirme makinesi (doğruluğu 0.001mm) kullanarak ölçülen PCB bant boyutları Tablo 1'de gösterilmiştir.Ölçülen bileşen boyutları (FUJI 143E kullanılarak) ve tedarikçi tarafından sağlanan boyutlar arasındaki karşılaştırma Tablo 2'de gösterilmiştir.Ölçülen boyutlar tedarikçi tarafından belirtilen aralıklara girer.

Üç referans değeri için hesaplama formülleri şunlardır:

• Jt = (Z - L) / 2

• Jh = (S - G) / 2

• Js = (X - W) / 2

Eğer Jh pozitif ise, yerleştirildikten sonra bitiş noktasında fazla kaynak pasta olmadığını gösterir; bazı kaynak pastalar "büyük" olacaktır.Lehimleme sırasında aşırı hızlı ısıtma hızı gibi faktörler, bitiş veya pad'in zayıf lehimlenebilirliği veya aşırı yerleştirme aşağı basıncı lehim boncuklarına neden olabilir.

Saldırma boncukları sorunları için deneysel analiz ve iyileştirme önlemleri

IPC-SM-782A uyarınca Fenghua'dan (teminatçı) alınan ölçüm verilerinin analizi:

• Direnç Jh = (0.46 - 0.4) / 2 = 0.03mm

• Kondansatör Jh = (0,56 - 0,4) / 2 = 0,08mm

Her iki Jh değeri de pozitif olmasına rağmen, iyi topuk fileri ve lehim boncukları oluşturmadan ıslatma açılarını sağlayan küçüktür.Ve lehim kalitesi iyi.. Jh için deneysel aralık -0,1 ila 0,15 mm'dir. Tablo 2'de S değer aralığı geniştir. Pratikte tedarikçilerden bu aralığı kontrol etmelerini istemek gerekir; kondansatörler ve dirençler için iyi bir aralık 0'dur.35-0..65mm. Aksi takdirde, şablon tasarımı buna göre ayarlanmalıdır. Jt, Js vb., benzer şekilde analiz edilebilir.

IC bileşenleri için, tedarikçi tarafından sağlanan desenlere/boyutlara dayalı tasarım. Çip bileşenleri için, önerilen kurşunsuz bant şekilleri dış veya iç yarı eliptiktir.Ana düşünce, kare bantların tipik gerginlik konsantrasyonunu ve yüksek yerleştirme basıncı altında köşelerde lehimli pasta ekstrüzyonunu önlemektir, bu da kaynak boncuklarına neden olabilir.

3. Stencil Temizlik Kalitesini Artırmak

Daha iyi şablon temizliği baskı kalitesini arttırır. Yetersiz temizlik, açıklıkların altındaki lehimli pasta kalıntılarının birikmesine izin verir ve fazla lehim ve lehimli boncuklara neden olur.Yazıcılarda otomatik şablon temizliği kullanırken, ıslak temizlik, kuru temizlik ve vakum kombinasyonu en etkili yöntemdir. Bileşen düzenine göre temizlik sıklığını artırın. Etkinliği izleyin ve gerekirse manuel temizlik ekleyin.

4. Ekipmanın Tekrarlanabilirliği Doğruluğunu Sağlayın

Yazdırma sırasında, şablon ve yastıklar arasındaki hizalama, yapıştırmanın yastıkların ötesine sürülmesine neden olabilir ve ısıtıldığında lehim boncuklarına neden olabilir. Yerleştirme doğruluğu da süreci etkiler.3σ veya daha iyisi gereklidir.Aksi takdirde, lehimli boncuk olasılığı artar.

5Kontrol Yerleştirme Makinesi Yerleştirme Basıncı

Bileşen yerleştirme sırasında Z ekseninin yüksekliği, yerleştirme basıncı veya bileşen kalınlığı kontrolü ile kontrol edilir. Bu bileşenin lehim pastalarına ne kadar basdığını belirler,Peçeyler için önemli bir faktörDüzgün olmayan kontrol, yerleştirme sırasında pastayı sıkabilir ve boncuklara neden olabilir. Kontrol yönteminden bağımsız olarak, boncukları önlemek için ayarlar optimize edilmelidir.İlke, bileşeni pastadan sıkılmaması için sadece yeterli basınçla pasta üzerine koymaktır.Gerekli basınç tedarikçiye, modele ve pakete göre değişir; üretim sırasında gerektiği gibi ayarlayın.

6. Sıcaklık Profilini Optimize Et

Geri akış lehimleme sırasında, ramp ve emmek aşamaları, PWB ve bileşenlere termal şoku azaltmayı ve lehimli pastadan kısmi çözücü uçuşa izin vermeyi amaçlamaktadır.Bu, aşırı çözücülerin geri akış aşamasında düşüşe veya sıçramaya neden olmasını önler.Geri akış profilini kontrol edin: ramp hızının 2,0°C/s'den biraz daha düşük olduğundan emin olun (Not: orijinalde 20°C/S, muhtemelen bir yazım hatası,Tipik 2°C/s veya daha az olarak düzeltilmiştir.Kullanıcı metninde 20 °C/S'nin olduğu söylense de (ama olası hatayı not edin) ve ıslatma süresi 60-120 saniye arasında kontrol edilir, bu da çoğu çözücüye istikrarlı bir platformda uçuşa izin verir.

Özet ve İşbirliği Önerileri

Peçete mermilerinin birçok nedeni vardır. Şirketimiz tasarım sırasında önlemeye odaklanır.İlk olarak, istatistiksel olarak bileşen boyutlarını analiz ediyoruz ve bant tasarımı ve şablon diyafram seçimini yönlendirmek için bant tasarımlarıyla eşleşmeleriEğer kaynak boncukları hala görülüyorsa, daha fazla analiz yaparak, baskıdan yerleştirmeye kadar tüm süreci denetlemek, nedenleri belirlemek ve iyileştirmeleri uygulamak.Bu oldukça etkili oldu., üretim sırasında lehim boncuklarının düşük olasılığına neden olur.

Fikir alışverişinde bulunmayı ve kaynak boncuklarıyla ilgili deneyimli meslektaşlarımızdan öğrenmeyi umuyoruz ve bu makaledeki herhangi bir eksikliği belirtmeyi memnuniyetle karşılıyoruz.

SMT süreç kontrolü birçok yönü içerir; herhangi bir alanda arıza sorunlara neden olabilir.Alışveriş ve malzeme kontrol departmanları, süreç mühendisleriyle proaktif olarak koordinasyon yapmalıdır.Malzeme değişiklikleri veya değiştirmeleri ile ilgili iletişim, malzeme değişimleri nedeniyle süreç parametrelerindeki değişikliklerden kaynaklanan kusurların önlenmesi için gereklidir.PCB düzeni tasarımcıları da süreç mühendisleriyle daha fazla iletişim kurmalıdır, referans ve mümkün olduğunda geliştirme önerilerini uygulamak.