표면 실장 조립에서 툼스토닝을 방지하는 방법

툼스토닝은 작아 보이지만 SMT 수율을 빠르게 떨어뜨릴 수 있습니다. 하나의 칩 저항이 작은 돌처럼 세워지고 한쪽 패드는 납땜되고 다른 쪽은 공중에 매달려 있습니다. 기판이 AOI를 통과했다가 테스트나 현장에서 실패할 수도 있습니다. 그래서 여기서는 왜 이런 일이 발생하는지, 어떤 노브를 돌릴 수 있는지, 어떻게 멈출 수 있는지 간단하게 설명합니다.

SMT 조립에서 툼스토닝이란?

표면 실장 조립에서 툼스토닝은 리플로 중에 작은 두 개의 패드 부품의 한쪽 끝이 들리는 현상을 의미합니다. 본체가 가볍고 납땜력이 강한 0603, 0402, 0201 부품에서 더 많이 발생합니다. 콜드 룸 컨트롤러나 디스플레이 캐비닛 드라이버의 경우 저항이 하나만 열려도 냉각 시스템 전체가 망가질 수 있습니다. 당신의 좋은 후면 와이어 선반 냉장고가 시동되지 않기 때문에 여전히 비어 있습니다.

뿌리는 간단합니다. 두 패드의 솔더 페이스트가 녹지 않고 같은 방식으로 젖지 않습니다. 한쪽이 더 세게 당기면 칩이 회전하고 이제 결함이 생깁니다.

고르지 않은 가열 및 리플로우 프로파일 제어

대부분의 툼스톤은 고르지 않은 가열로 인해 발생합니다. 한쪽 패드가 리퀴더스에 더 일찍 닿으면 납땜이 젖고 표면 장력이 그 쪽을 위로 끌어올립니다.

램프 속도, 담금 영역 및 최고 온도

매우 공격적인 경사로를 실행하면 한 패드가 다른 패드보다 더 빨리 목표물에 도달합니다. 패널 가장자리나 큰 구리 근처에서 더 많은 툼스톤이 보입니다. 더 부드럽게 예열하고 담그면 두 패드가 서로를 따라갈 시간이 생깁니다.

많은 회선에서 흔히 볼 수 있는 관행입니다:

• 초당 약 1~2°C씩 상승합니다.
• 150-180°C 영역에 수십 초 동안 담가두면 작은 부품이 균일해집니다.
• 페이스트 사양에 맞게 충분히 높게 설정하고 리퀴더스보다 너무 높지 않게 설정합니다.

완벽한 수치는 필요 없습니다. 핵심 아이디어는 실제 제품의 열 프로파일을 확인하는 것입니다. 툼스톤이 보이는 칩 어레이에 열전대를 가까이 놓고 구역 또는 컨베이어 속도를 조정합니다.

솔더 페이스트 볼륨과 스텐실 디자인이 균형을 이루어야 합니다.

두 번째 큰 원인은 솔더 페이스트 불균형입니다. 한 패드에 페이스트가 더 많이 묻으면 용융된 땜납이 더 많아서 젖을 때 더 세게 당겨집니다.

소형 칩 부품을 위한 조리개 밸런스

스텐실에서는 하나의 칩에 대한 두 구멍이 거의 같은 부피를 인쇄해야 합니다. 스퀴지가 마모되거나 스텐실이 더러워지거나 청소 시간이 잘못되는 등 실생활은 지저분합니다. 그래도 디자인을 조정할 수 있습니다:

• 칩이 밀집된 영역에는 더 얇은 스텐실을 사용합니다.
• 큰 구리에 연결되는 “강한” 쪽의 조리개 영역을 줄입니다.
• 한 칩의 두 패드 사이에 브릿지를 붙여 넣지 마세요.

일반 조리개와 더운 쪽의 조리개 감소를 비교하는 작은 라인 테스트를 수행한 다음 툼스톤 비율을 비교할 수도 있습니다. 대규모 학술 연구가 아닌 빠른 현장 실험이 가능합니다.

패드 디자인, 대칭성 및 구리 균형이 중요합니다.

레이아웃도 큰 역할을 합니다. 패드와 구리의 균형이 맞지 않으면 툼스톤이 생길 수 있습니다.

비아, 열 릴리프 및 소형 0402 / 0201 부품

일반적인 레이아웃 함정:

• 한 패드는 두꺼운 파워 플레인에 연결되고 다른 패드는 얇은 흔적에만 연결됩니다.
• 컴포넌트의 한쪽 면에만 비아 인 패드가 있습니다.
• 부품의 한 면 아래에 실크스크린 또는 솔더 마스크 스텝을 놓습니다.

이 모든 것이 국부적인 가열과 습윤을 변화시킵니다. 한쪽은 더 느리게 가열되지만 구리와 페이스트가 더 많기 때문에 최종적으로 녹으면 단단하게 당겨집니다.

좋은 습관:

• 데이터시트 및 IPC 패턴에 따라 패드를 대칭으로 유지하세요.
• 큰 구리 부어에 연결해야 하는 경우 열 릴리프를 사용하세요.
• 비아를 대칭으로 배치하거나 작은 부품의 경우 패드 밖으로 이동합니다.

이는 안정적으로 설계하는 것과 같은 논리로 후면 와이어 선반 의 공장에서 QIAO발과 크로스 와이어가 대칭이 아닌 경우 랙이 흔들립니다. PCB는 열 스트레스를 받으면 비슷하게 작동합니다.

부품 크기, 기하학적 구조 및 야금학 중요성

0402 및 0201과 같은 매우 작은 패키지는 더 민감합니다. 질량이 적기 때문에 더 쉽게 들어올립니다. 또한 공급업체마다 도금과 주석 구조가 달라 습윤 속도가 달라질 수 있습니다.

할 수 있습니다:

• 공간이 허용되는 경우 0603 크기를 선호합니다.
• 중요한 패시브에 대해 최소 두 개의 공급업체를 검증하고 NPI 중에 툼스톤 데이터를 확인합니다.
• 부품과 페이스트를 적절한 습도와 온도에서 보관하세요.

간혹 엔지니어가 오븐만 탓하는 경우가 있는데, 부품 로트도 이야기의 일부입니다.

배치 정확도 및 라인 안정성

배치는 또한 툼스톤을 유발합니다. 리플로 전에 칩이 이미 중앙에서 벗어난 경우 한쪽 종단은 작은 페이스트 섬에, 다른 쪽 종단은 깊은 “풀'에 위치합니다.

픽 앤 플레이스에서 다음 사항을 확인하세요:

• 노즐 유형 및 진공.
• 속도와 Z 높이; 붙여넣기를 너무 세게 누르면 붙여넣기가 번질 수 있습니다.
• 보드 지지대; PCB가 처지면 붙여넣기 두께가 변경됩니다.

의 라인 담당자가 QIAO 새 프리저 제어 보드를 디버그하면 항상 보드 지원 핀을 추가하여 느린 속도로 먼저 실행합니다. 툼스톤 속도가 제어될 때만 테이크 시간을 늘리기 시작합니다.

DFM, NPI 빌드 및 검사로 루프 닫기

좋은 규칙이 있어도 실제 제품은 복잡합니다. 따라서 피드백 도구가 필요합니다.

• 대칭 패드, 비아 위치, 구리 밸런스 등 툼스토닝에 초점을 맞춘 DFM 검토를 수행합니다.
• 첫 번째 NPI 실행에서 패널에 최악의 영역을 표시하고 위치별로 결함을 추적합니다.
• AOI 데이터를 사용하여 보드를 거부할 뿐만 아니라 프로세스 창을 조정할 수도 있습니다.

맞춤형 와이어 랙 시스템을 설계한다고 생각하면 단순히 용접하고 배송하는 것이 아닙니다. 하중, 굽힘, 진동을 테스트한 다음 와이어 게이지와 용접 패턴을 조정합니다. SMT 작업도 마찬가지입니다.

예제 요약 표: 툼스토닝의 원인 및 수정 사항

냉각 하드웨어 및 선반 프로젝트에 이것이 중요한 이유

“우리는 와이어 선반과 냉장 부품을 만드는데 왜 이렇게 SMT 얘기를 많이 하지?”라고 생각할 수도 있습니다. 하지만 실생활에서는 서로 밀접하게 연관되어 있습니다.

냉장실 구성 요소, 상업용 디스플레이 캐비닛 컨트롤러, 소형 PCB 근처에 숨겨진 압축기 보호 메시 - 이 모든 것은 안정적인 SMT 품질에 달려 있습니다. 작은 저항이 툼스톤을 일으키고 열리면 멋진 캐비닛 조명이 꺼지거나 팬이 멈추거나 온도가 사양에 미치지 못합니다. 최종 사용자는 툼스톤에 대해 불평하는 것이 아니라 음식이나 음료가 따뜻하다고 불평합니다.

에서 QIAO 맞춤형 리어 메쉬, 냉동실 바구니를 제작하는 등 양쪽을 모두 봅니다, 냉동고 구성 요소 및 기타 금속 부품을 생산하고 있으며, 고객의 엔지니어링 팀과도 매일 소통하고 있습니다. 이제 많은 고객이 PCB 파트너에게 직접 묻습니다: ’소형 패시브의 툼스톤 비율을 보여 주세요.“ 이는 신제품 출시의 일반적인 고충이 되었습니다.

따라서 슈퍼마켓 냉동고, 음료 냉각기 또는 실험실 냉장실용 하드웨어를 설계하는 경우, 툼스톤을 작은 외관상의 결함처럼 취급하지 마세요. 이는 SMT 장면의 힘 균형이 잘못되었다는 신호입니다. 열, 페이스트, 패드, 부품 및 배치를 조기에 수정하면 나중에 선반, 랙 및 컴프레서의 수명이 훨씬 더 길어질 것입니다.