Vir slike: pexels
Pri delu s sklopi tiskanih vezij se srečujete s številnimi težavami. Napake selektivnega spajkanja lahko izdelki postanejo manj zanesljivi. Zaradi njih so lahko izdelki tudi dražji. Avtomatizacija pri selektivnem spajkanju pomaga preprečiti napake, ki jih delajo ljudje. Prav tako izboljša kakovost. Oglejte si, kako različne so stopnje napak v posameznih panogah:
| Industry Sector | Sprejemljiva stopnja napak (ppm) |
| ————————- | ————————————————————————————– |
| Entertainment Electronics | 1000 |
| Automotive | 20 |
Tehnologija selektivnega spajkanja lahko nižja stopnja napak do 30% v primerjavi z ročnim delom. Natančno varjenje pomaga preprečiti kratke stike. Prav tako ohranja trdne električne povezave.
Ključne ugotovitve
- Zaradi napak pri selektivnem spajkanju so lahko izdelki manj zanesljivi. Zaradi teh napak so lahko izdelki tudi dražji. Poznavanje teh napak pomaga izboljšati izdelke.
- Pri selektivnem spajkanju upoštevajte pomembne korake. Koraki, kot sta priprava in preverjanje dela, pripomorejo k trdnim povezavam. Ti koraki pomagajo tudi preprečiti nastanek napak.
- Nadzorujte, kot sta temperatura spajkanja in način uporabe fluksa. To pomaga zmanjšanje števila napak.. Prav tako izboljša stanje sklepov.
- Zgodaj ugotovite pogoste napake, kot sta premostitev in prevelika količina spajke. Tako lahko težave zaustavite, še preden se poslabšajo. Pomembno je pogosto preverjanje in uporaba dobre zasnove.
- Na spletni strani redno vzdrževanje in usposabljanje. za dobro delovanje opreme. S tem zmanjšate možnost nastanka napak.
Postopek selektivnega spajkanja
Ključni koraki
Za dokončanje postopka selektivnega spajkanja morate opraviti več korakov. Z vsakim korakom lahko na tiskanem vezju ustvarite močne in dobre povezave. Tukaj je preprost seznam glavni koraki:
- Priprava - Vse dele postavite na prava mesta. Stroj programirajte s pravilnimi datotekami.
- Uporaba fluksa - Dodajte fluks, da odstranite oksidacijo. Tako so površine pripravljene za spajkanje.
- Maskiranje komponent - Pokrijte vse dele, ki se ne smejo spajkati.
- Programiranje selektivnega spajkanja - Stroj nastavite z ustreznimi nastavitvami.
- Uporaba spajke - Robotska roka postavi vročo spajko samo tja, kjer jo potrebujete.
- Postopek spajkanja - Spajko segrejte, da se strdi in naredi močne spoje.
- Hlajenje in pregled - Pustite PCB, da se ohladi. Preverite, ali je dobro.
- Čiščenje - Odstranite morebitno dodatno tekočino ali umazanijo.
Nasvet: Če ste pozorni na vsak korak, lahko preprečite pogoste napake pri selektivnem spajkanju. Tako bodo vaši sklopi dobro delovali.
Parametri procesa
Za zmanjšanje napak in boljše spajkane spoje morate nadzorovati nekatere procesne parametre. Vsak parameter je pomemben za končni rezultat. V spodnji preglednici so prikazani najpomembnejši parametri in kako spreminjajo stopnjo napak:
| Process Parameter | Influence on Defect Rates |
| ———————– | —————————————————————————————————————————————————————————— |
| Flux Application | Makes sure the solder sticks well and stops solder bridges |
| Preheating | Gets the right heat and lowers stress from heat |
| Soldering Temperature | Changes joint quality; too hot or cold can cause defects |
| Real-time Monitoring | Let’s you fix things fast to keep solder flow steady |
| Nitrogen Atmosphere | Stops oxidation and makes joints stronger |
| Adjustable Nozzles | Controls how much solder is used, stopping bridges or weak joints |
| Programmable Parameters | Keeps the process the same, zmanjšanje števila napak do 30% |
Pozorno morate spremljati temperaturo, dušik in predgrevanje. Tudi majhna sprememba, kot je npr. 5°C, lahko povzroči napake pri selektivnem spajkanju. S preverjanjem in spreminjanjem teh parametrov lahko poskrbite, da bodo spajkani spoji močni, stopnja napak pa nizka.
Pogoste napake pri selektivnem spajkanju
Napake selektivnega spajkanja se lahko med izdelavo tiskanih vezij pokažejo na različne načine. Te težave morate odkriti zgodaj. Tako bodo vaše plošče dobro delovale in ostale varne. Tukaj so najbolj najpogostejše vrste, ki jih lahko vidite.:
- Premostitev spajke
- Presežek spajke
- Kroglice spajke (kroglice spajke)
- Trak
Spoznajmo vsako napako, kako jo prepoznati in kaj jo povzroča.
Premostitev
Premostitev se zgodi, ko se spajka spoji dve ali več ploščic ali nožic, ki se ne smejo dotikati. Tako pride do kratkega stika, ki lahko prepreči delovanje plošče. Premostitev lahko odkrijete tako, da med nožicami poiščete svetleče lise ali preizkusite ploščo za kratke stike.
Do premostitve pogosto pride, če se uporabi preveč spajke ali če so zatiči preblizu drug drugemu. Včasih se stroj premika prehitro ali pa je toplota prenizka. Drugi vzroki so:
- Čepi so predolgi
- Preveč delov blizu skupaj
- Slaba zasnova blazinice
- Premalo predgretja
- Umazana površina plošče
- Slab tok
- Prevelik padec v spajki
- Deska je upognjena
Nasvet: Premostitve lahko preprečite tako, da preverite zasnovo podloge, uporabite pravo hitrost in poskrbite za čistočo plošče.
Odvečna spajka
Presežek spajke pomeni, da je na spoju več spajke, kot je potrebno. Tako lahko nastanejo okrogle kapljice ali dvignjene oblike. Prevelika količina spajke lahko povzroči tudi premostitev ali oteži preverjanje spoja.
Odvečno spajko lahko opazite tako, da poiščete:
- Velike, okrogle kapljice na dnu zatičev
- Spajka pokriva preveliko površino
- Kapljanje spajke ali ustvarjanje ledenih sipin
Pogosti vzroki so:
- Uporaba spletne strani preveč spajke
- Slaba zasnova šablone
- Slabe veščine spajkanja
- Prepozno izvlečenje šobe
- Slabo ločevanje spajke
- Razpoke v sodu
Če vidite preveč spajke, preverite postopek. Prepričajte se, da uporabljate pravo količino in da šobo potegnete ob pravem času.
Trak
Trak je videti kot tanke črte ali plošče spajke med ploščicami ali nad masko. Ta težava lahko zadrži umazanijo ali vodo in povzroči težave.
Tkanine lahko najdete v:
- Opazovanje linij spajkanja ali listov na maski
- Veliki, okrogli ledeniki
- Grobe lise v bližini spajkalnih spojev
- Mostovi z grobimi površinami
Do nastanka mrežnih povezav pogosto pride zaradi:
- Slab pretok fluksa
- Premalo ali preveč predgretja
- Premalo časa v spajki
- Napačna toplota spajke
- Pretesne luknje za vodila
- Debele plošče ali trde palete
- Brez toplotnih razbremenilnikov
Trak lahko poiščete na naslednje načine:
| Method | Description |
| ———————————- | ———————————————————– |
| Root Cause Analysis (RCA) | Find out where the problem starts and fix it there. |
| Statistical Process Control (SPC) | Watch your data to catch problems before they get worse. |
| Design for Manufacturability (DFM) | Check your board design to fix issues before making boards. |
Opomba: Trak pogosto pomeni, da ima vaš postopek ali zasnova plošče težave. Če želite preprečiti to napako, preverite oboje.
Kroglice spajke
Kroglice spajke so majhni, okrogli koščki spajke, ki se odcepijo od glavnega spoja. Te kroglice lahko povzročijo kratke stike ali okvaro plošče.
Kroglice za spajkanje lahko najdete po:
- Iskanje majhnih svetlečih kroglic na plošči
- Preverjanje dodatne spajke v bližini spojev ali med podložkami
- Opazovanje trakov ali mostov z nalepljenimi majhnimi kroglicami.
Glavni vzroki za spajkanje kroglic so:
- Preveč vode v spajkalni pasti ali ploščah
- Spajkalna pasta je pretanka
- Stara ali zarjavela spajkalna pasta
- Slab tok
- Blazinice so napačno oblikovane ali imajo slabo površino
- Napačne nastavitve ogrevanja
- Premalo dušika v zraku
Za znižanje spajkalnih kroglic morate:
- Pazite na segrevanje lonca za spajkanje, da preprečite zgodnje strjevanje.
- Spreminjajte čas zadrževanja in kapljanja za nadzor pretoka spajke.
- Uporabite dobro topilo in svežo spajkalno pasto.
Kroglice spajke so ena najpogostejših napak pri selektivnem spajkanju. Tveganje lahko zmanjšate tako, da postopek ohranjate čist in uporabljate dobre materiale.
Selektivno spajkanje Napake, kot so premostitev, odvečna spajka, trakovi in spajkalne kroglice, lahko škodujejo kakovosti vašega tiskanega vezja. Te težave lahko zgodaj odkrijete tako, da preverite svoje plošče in spremljate postopek. Odpravljanje glavnega vzroka vam pomaga preprečiti enake težave naslednjič.
Analiza in preprečevanje napak
Analiza temeljnih vzrokov
Preden lahko odpravite vsako napako, morate najti glavni razlog zanjo. Začnite s preverjanjem kazalnikov procesa. Poglejte, koliko časa traja posamezen korak in koliko plošč hkrati izvajate. To vam pomaga pri odkrivanju vzorcev in ugotavljanju, kje gre kaj narobe.
| Configuration | Number of Soldering Pallets | Čas obdelave (h) |
| ————- | ————————— | —————————————————————- |
| 6-3 | 12 | 10.69 |
| 6-4 | 12 | 10.69 |
| 8-6 | 12 | 10.69 |
| 8-4 | 8 | 10.69 |
S posebnimi testi lahko odkrijete skrite težave. Testiranje ionske kontaminacije vam pomaga ugotoviti, ali težave povzročajo ostanki fluksa. Včasih lahko fluks, ki ostane na plošči, povzroči hitro rast dendritov. To povzroči napake pri selektivnem spajkanju. Morda boste morali spremeniti metode testiranja, da boste bolje izmerili kontaminacijo za svoje plošče.
- S testiranjem ionske kontaminacije so ugotovljeni ostanki fluksa.
- Pospešeno testiranje življenjskega cikla pokaže, kako lahko tok povzroči rast dendritov.
- Za selektivno spajkanje morate prilagoditi ionsko testiranje.
Pravila oblikovanja
Dobra zasnova prepreči veliko napak, še preden se začnejo. Da bodo vaše plošče varne in enostavne za izdelavo, morate upoštevati pravila načrtovanja.
| Design Rule | Description |
| ———————————– | ———————————————————————————————————————————- |
| Adequate spacing between components | Gives enough room to stop premostitev spajke. |
| Proper solder mask design | Covers the right spots to avoid shorts between features. |
| Optimized land patterns | Shapes pads so solder flows well and does not bridge. |
Prav tako morate:
- Prostorske komponente tako da jih lahko zlahka spajkate in predelujete.
- Postavite vodnike naravnost v smer valovanja.
- Za vsak del uporabite ustrezen odtis.
- Uravnotežite kovino na blazinicah, da preprečite udarce.
- Izberite pravilno velikost luknje za dobre spajkane spoje.
- Oblikujte masko paste, da preprečite kratke stike.
Slaba poravnava blazinice in neenakomerne velikosti blazinic lahko povzročijo okvare. Tombstoning se zgodi, ko se del dvigne s podloge, ker se spajka ne navlaži enakomerno. Če ne dodate dovolj toplotnega reliefa, se toplota širi neenakomerno. Zaradi tega so spajkani spoji šibki.
Metode popravil
Večino napak lahko odpravite, če veste, kaj storiti. Tukaj so najboljši načini za odpravljanje najpogostejših težav:
- Če želite, da je sklep moten, ga segrejte in pustite, da se ohladi, ne da bi ga premikali.
- Če opazite zaledenel spoj, ga dobro zlepite z vročim likalnikom.
- Pri pregretih spojih strgajte zažgano topilo ali ga očistite z alkoholom.
- Če v spoju ni dovolj spajke, jo dodajte še več in ponovno segrejte.
- Odstranite odvečno spajko iz pretirano spajkanih spojev in jih pravilno oblikujte.
- Obrežite dolge vodnike, da preprečite kratke stike.
Nasveti za preprečevanje
Okvare lahko preprečite, še preden se pojavijo. Vsakič očistite šobe in površine plošč. Šobe pogosto preglejte in ponovno okovite. Zamenjajte obrabljene dele in kalibrirajte stroje.
- Pred uporabo očistite šobe in plošče.
- Preglejte šobe in jih ponovno začinite, da spajka teče.
- Zamenjajte stare dele in umerite opremo.
Redno vzdrževanje omogoča boljše delovanje strojev. Imeli boste manj izpadov in prihranili denar. Študije kažejo, da lahko pogostejše vzdrževanje prekinitev izpadov z 25% vsako leto za posamezno vezje.
Pozorno spremljajte parametre postopka. Temperatura spajkanja, višina šobe, pretok spajke in zaščita z dušikom vplivajo na kakovost.
| Parameter | Effect on Soldering Quality |
| ——————— | ———————————————————————————- |
| Soldering temperature | Changes how solder joints form; too low means bad melting, too high causes damage. |
| Solder nozzle height | Needs to be right to avoid weak joints or damage. |
| Solder flow | High flow gives too much solder; low flow leaves joints incomplete. |
| Coking time | Controls heating to stop bubbles and cracks. |
| Coking rate | Fast heating adds stress; slow heating can cause oxidation. |
| Nitrogen protection | Lowers oxygen damage and makes connections stronger. |
Kontrolni seznam za odpravljanje težav
S kontrolnim seznamom lahko zgodaj odkrijete težave in poskrbite, da bo vaš postopek učinkovit.
| Best Practice | Description |
| —————————— | ———————————————————- |
| Systematic Adherence | Follow the steps to lower mistakes. |
| Regular Equipment Calibration | Make sure machines work within set limits to stop defects. |
| Thorough Training of Personnel | Train your team well to improve quality. |
- Dodajanje najboljših praks vašemu delovnemu procesu.
- Pogosto preverjajte svoj postopek.
- Usposabljanje ekipe.
- Uporabite napredna orodja za pregledovanje.
Napake selektivnega spajkanja lahko zmanjšate z naslednjimi koraki. Z dobro analizo, dobro zasnovo, pametnimi popravili in rednim preprečevanjem boste zagotovili zanesljivost svojih plošč.
Selektivne napake pri spajkanju lahko preprečite, če veste, kaj jih povzroča. Uporabite pametne načine za odpravo teh težav. V spodnji preglednici so navedeni nekateri pogosti vzroki in načini za njihovo odpravo.:
| Cause | Solution |
| ————————- | ———————————————————— |
| Component Solderability | Clean your PCBs and dry them to help the solder stick. |
| Pad Solderability | Work with your suppliers to get better PCBs. |
| Metal Holes/Through-holes | Make sure holes are the right size to hold solder. |
| Program | Teach your team and test programs before making many boards. |
Pogosto preverjajte svoj postopek in poslušajte povratne informacije. Tako boste lahko zgodaj odkrili težave. Pridobili boste močnejše sklepe in manj toplotnih poškodb. Vaše delo bo tudi hitrejše. Še naprej preverjajte in izboljšujte svoje plošče. Tako boste vsakič izdelali varne in močne tiskane plošče.
POGOSTA VPRAŠANJA
Kaj povzroča premostitev spajke pri selektivnem spajkanju?
Do premostitve pride, ko spajka poveže nožice, ki bi morale ostati ločene. To se pogosto zgodi, če so zatiči preblizu ali če uporabite preveč spajke. Premostitev lahko preprečite tako, da preverite zasnovo podložke in nadzorujete pretok spajke.
Kako preprečite nastanek spajkalnih kroglic na tiskanem vezju?
Plošče morajo biti suhe in uporabljati svežo spajkalno pasto. Pazite na temperaturo spajkanja in uporabljajte dobro topilo. Pogosto čistite delovno površino. S temi ukrepi se izognete spajkalnim kroglicam.
Zakaj se na spojih pojavi odvečna spajka?
Odvečna spajka se pokaže, ko uporabite preveč spajke ali prepozno potegnete šobo. To lahko popravite tako, da prilagodite količino spajke in čas. Vedno preverite nastavitve stroja.
Kaj so trakovi in kako jih lahko popravite?
Trak je videti kot tanke linije spajke med podložkami. Trak lahko popravite tako, da izboljšate pretok fluksa, prilagodite predgrevanje in preverite zasnovo plošče. Pred spajkanjem očistite plošče.
Kako pogosto morate čistiti in umerjati opremo za selektivno spajkanje?
Morali bi clean and calibrate your equipment before each production run. Regular maintenance keeps your machines working well and lowers defect rates.
Nasvet: Določite urnik čiščenja in umerjanja, da ga ne zamudite.