Este blog explica por qué se produce el tombstoning en las líneas SMT y cómo reducirlo con mejores perfiles, diseño de pads, control de pasta y colocación para obtener placas más frías.
El Tombstoning parece pequeño, pero puede acabar rápidamente con su rendimiento SMT. Una resistencia de chip se levanta como una piedra diminuta, se suelda una almohadilla y el otro lado queda suspendido en el aire. La placa puede pasar la AOI, pero fallar en la prueba o incluso en el campo. Así que aquí hablaremos de forma sencilla: por qué ocurre, qué mandos se pueden girar y cómo detenerlo.
En el montaje superficial, el "tombstoning" significa que un extremo de una pieza pequeña de dos almohadillas se levanta durante el reflujo. Ocurre más en piezas 0603, 0402, 0201, donde el cuerpo es ligero y la fuerza de soldadura es fuerte. Para un controlador de cámara fría o un controlador de vitrina, una resistencia abierta ya puede romper todo el sistema de refrigeración. Su agradable estantería de alambre trasera sigue vacía, porque el frigorífico nunca arranca.
La raíz es sencilla: la pasta de soldadura de las dos almohadillas no se funde y humedece de la misma manera. Un lado tira con más fuerza, el chip gira, y ahora tienes un defecto.
La mayoría de los problemas se deben a un calentamiento desigual. Una almohadilla alcanza liquidus antes, su soldadura se humedece, y la tensión superficial tira de ese lado hacia arriba.
Si se ejecuta una rampa muy agresiva, una almohadilla alcanza el objetivo más rápido que la otra. Se ve más piedra sepulcral cerca del borde del panel o cerca de cobre grande. Un precalentamiento y un remojo más suaves dan a ambas pastillas tiempo para seguirse mutuamente.
Práctica común en muchas líneas:
No se necesitan cifras perfectas. La idea clave: compruebe el perfil térmico en producto real. Coloque termopares cerca de los conjuntos de virutas donde se vea la piedra sepulcral y ajuste las zonas o la velocidad del transportador.
El segundo factor importante es el desequilibrio de la pasta de soldadura. Si una almohadilla recibe más pasta, tiene más soldadura fundida, por lo que tira más fuerte cuando se humedece.
En la plantilla, las dos aberturas de un chip deben imprimir casi el mismo volumen. La vida real es complicada: rasqueta desgastada, esténcil sucio, tiempo de limpieza incorrecto. Aun así, se puede afinar el diseño:
Incluso se puede hacer una pequeña prueba en línea: aperturas normales frente a reducidas en el lado caliente, y luego comparar la tasa de tombstone. Un experimento rápido en el taller, no una gran investigación académica.
La disposición también desempeña un papel importante. Si las almohadillas y el cobre no están equilibrados, casi invitas al tombstoning.
Trampas de trazado típicas:
Todo esto cambia el calentamiento local y la humectación. Un lado se calienta más lentamente, pero tiene más cobre y más pasta, por lo que una vez que finalmente se funde tira con fuerza.
Buenos hábitos:
Es la misma lógica que diseñar un establo estantería de alambre trasera en nuestra fábrica de QIAO: si las patas y los cables transversales no son simétricos, el bastidor temblará. La placa de circuito impreso se comporta de forma similar bajo estrés térmico.
Los paquetes muy pequeños, como el 0402 y el 0201, son más sensibles. Su masa es baja, por lo que se levantan más fácilmente. Los distintos proveedores también pueden tener diferentes chapados y estructuras de estaño, lo que cambia la velocidad de humectación.
Tú puedes:
A veces los ingenieros culpan sólo al horno, pero el lote de componentes también forma parte de la historia.
La colocación también influye en el tombstoning. Si el chip ya está descentrado antes del reflujo, una terminación se asienta en una pequeña isla de pasta y la otra en un “charco” profundo.
Compruebe estos puntos en su camioneta:
Cuando los chicos de la línea de QIAO depurar una nueva placa de control del congelador, siempre funcionan primero a baja velocidad, con pines de soporte extra en la placa. Sólo cuando la velocidad de congelación está bajo control, empiezan a presionar para conseguir la cadencia.
Incluso con buenas reglas, el producto real es complejo. Así que necesitas herramientas de retroalimentación.
Piense que es como diseñar un sistema de rejilla a medida: no basta con soldar y enviar. Hay que probar la carga, la flexión y la vibración, y luego ajustar el calibre del cable y el patrón de soldadura. La misma mentalidad para el trabajo SMT.
| Factor principal | Síntoma típico en línea | Ideas de soluciones sencillas |
|---|---|---|
| Calentamiento desigual / mal perfil | Más lápida cerca del borde o cerca de cobre pesado | Suavizar la rampa, añadir remojo, ajustar las temperaturas de zona, volver a perfilar el producto real. |
| Volumen de pasta / plantilla | Una almohadilla con soldadura grande y brillante, el otro lado casi seco | Equilibrar las aberturas, utilizar esténciles más finos, mejorar la limpieza y el control de la pasta |
| Asimetría de almohadillas y cobre | Siempre el mismo componente en la misma zona de la placa de circuito impreso | Simetrizar las almohadillas, añadir alivio térmico, desplazar o reflejar las vías |
| Componente y material | Cierto lote o piezas de tamaño muy pequeño fallan más | Preferir mayor tamaño, cualificar a los proveedores, controlar el almacenamiento |
| Colocación y manipulación | Los chips se ven torcidos antes del reflujo, más defectos al aumentar la velocidad | Fijar la elección de la boquilla y la altura Z, mejorar el soporte del tablero, reducir la vibración |
Quizá piense: “Nos dedicamos a estanterías de alambre y piezas de refrigeración, ¿por qué hablamos tanto de SMT?”. En la vida real van unidos.
Componentes de cámaras frigoríficas, vitrina comercial controladores, pequeñas placas de circuito impreso ocultas cerca del malla de protección del compresor - todos ellos dependen de una calidad SMT estable. Si una pequeña resistencia se bloquea y se abre, las luces de su bonito armario se apagan, los ventiladores se paran o la temperatura se sale de las especificaciones. Los usuarios finales no se quejan de que se rompa una resistencia, sino de que la comida o la bebida están calientes.
En QIAO vemos los dos lados: construimos cestas a medida para congelador y malla trasera, componentes del congelador y otras piezas metálicas, y también hablamos a diario con los equipos de ingeniería de los clientes. Muchos de ellos preguntan ahora directamente a sus socios de PCB: ’Muéstrame tu tasa de lápida en pasivos pequeños“. Se ha convertido en un punto de dolor habitual en el lanzamiento de nuevos productos.
Así que, si diseñas hardware para congeladores de supermercado, refrigeradores de bebidas o cámaras frigoríficas de laboratorio, no trates el tombstoning como un pequeño defecto cosmético. Es una señal de que el equilibrio de fuerzas en su escena SMT es incorrecto. Arregle pronto los problemas térmicos, de pasta, almohadillas, piezas y colocación, y sus estanterías, bastidores y compresores tendrán una vida mucho más tranquila después.
