В этом блоге рассказывается о том, почему в SMT-линиях возникает "томбстоун" и как его сократить за счет улучшения профилей, дизайна площадок, контроля пасты и размещения для более холодных плат.
Tombstoning выглядит маленьким, но он может быстро убить ваш выход SMT. Один чип-резистор стоит, как маленький камень, одна площадка припаяна, а другая висит в воздухе. Плата может пройти AOI, а затем провалиться при тестировании или даже в полевых условиях. Поэтому здесь мы поговорим о простом: почему это происходит, какие ручки вы можете повернуть и как это остановить.
При сборке методом поверхностного монтажа "томбстонинг" означает, что один конец небольшой двухпакетной детали поднимается во время пайки. Чаще всего это происходит на деталях 0603, 0402, 0201, где корпус легкий, а сила припоя сильная. Для контроллера холодильной камеры или драйвера витрины один открытый резистор уже может вывести из строя всю систему охлаждения. Ваш хороший задние проволочные стеллажи по-прежнему пуст, потому что холодильник так и не включается.
Причина проста: паяльная паста на двух площадках плавится и смачивается не одинаково. Одна сторона тянется сильнее, чип поворачивается, и вот уже дефект.
В большинстве случаев отслоение происходит из-за неравномерного нагрева. Одна площадка достигает ликвидуса раньше, ее припой размокает, и поверхностное натяжение тянет эту сторону вверх.
Если вы используете очень агрессивную рампу, одна площадка достигает цели быстрее, чем другая. Вы увидите больше надгробных камней у края панели или вблизи большой меди. Более плавный предварительный нагрев и замачивание дают обеим накладкам время следовать друг за другом.
Обычная практика на многих линиях:
Вам не нужны идеальные цифры. Основная идея: проверьте тепловой профиль на реальном продукте. Поместите термопары рядом с массивами чипов, где вы видите надгробную плиту, и настройте зоны или скорость конвейера.
Второй важный фактор - дисбаланс паяльной пасты. Если на одну площадку попадает больше пасты, то на ней больше расплавленного припоя, поэтому она сильнее тянется при смачивании.
На трафарете обе апертуры для одного чипа должны печатать почти одинаковый объем. Реальная жизнь грязная: изношенный скребок, грязный трафарет, неправильное время очистки. Тем не менее, вы можете настроить дизайн:
Вы даже можете провести небольшой тест на линии: нормальная диафрагма против уменьшенной на горячей стороне, а затем сравнить скорость образования надгробий. Быстрый эксперимент в цеху, а не большое академическое исследование.
Компоновка также играет большую роль. Если прокладки и медь не сбалансированы, то вы практически исключаете возможность образования гробниц.
Типичная схема расположения ловушек:
Все это изменяет локальный нагрев и смачивание. Одна сторона нагревается медленнее, но в ней больше меди и больше пасты, поэтому, когда она наконец расплавляется, ее сильно тянет.
Хорошие привычки:
Это та же логика, что и при проектировании стабильных задние проволочные стеллажи на нашем заводе в ЦЯОЕсли ножки и поперечные провода не симметричны, то стойка будет трястись. Аналогично ведет себя печатная плата при тепловом напряжении.
Очень маленькие упаковки, такие как 0402 и 0201, более чувствительны. Их масса мала, поэтому они легче поднимаются. Разные поставщики также могут иметь различное покрытие и структуру олова, что изменяет скорость смачивания.
Вы можете:
Иногда инженеры винят только печь, но партия компонентов также является частью истории.
Размещение также влияет на формирование “могилы”. Если перед оплавлением чип уже смещен от центра, один вывод окажется в небольшом островке пасты, а другой - в глубоком "бассейне".
Проверьте эти пункты на своем пикапе:
Когда парни из ЦЯО При отладке новой платы управления морозильником они всегда сначала работают на низкой скорости, с дополнительными контактами поддержки платы. Только после того, как скорость работы морозильной камеры находится под контролем, они начинают добиваться соблюдения тактового времени.
Даже при наличии хороших правил реальный продукт сложен. Поэтому вам нужны инструменты обратной связи.
Подумайте об этом, как о разработке индивидуальной системы проволочных стоек: вы не просто свариваете и отправляете. Вы проверяете нагрузку, изгиб, вибрацию, а затем настраиваете калибр проволоки и схему сварки. То же самое можно сказать и о SMT.
| Главный фактор | Типичный симптом на линии | Простые идеи исправления |
|---|---|---|
| Неравномерный нагрев / плохой профиль | Больше надгробий у края или рядом с тяжелой медью | Сгладить темп, добавить замачивание, отрегулировать температуру в зоне, перепрофилировать реальный продукт |
| Объем пасты / трафарет | Одна площадка с большим блестящим припоем, другая сторона почти сухая | Сбалансировать отверстия, использовать более тонкий трафарет, улучшить очистку и контроль пасты |
| Асимметрия колодок и меди | Один и тот же компонент всегда располагается в одной и той же области печатной платы | Сделайте прокладки симметричными, добавьте терморазгрузку, переместите или зеркально отразите проходы |
| Компонент и материал | Определенная партия или детали очень маленького размера выходят из строя чаще | Предпочитайте большие размеры, квалифицируйте поставщиков, контролируйте хранение |
| Размещение и обработка | Микросхемы выглядят перекошенными до расплавления, больше дефектов при увеличении скорости | Исправьте выбор насадки и высоту Z, улучшите поддержку платы, уменьшите вибрацию |
Вы можете подумать: “Мы занимаемся проволочными стеллажами и деталями для холодильников, почему мы так много говорим о SMT?”. В реальной жизни они связаны друг с другом.
Компоненты холодильной камеры, торговая витрина контроллеры, маленькие печатные платы, спрятанные рядом с защитная сетка компрессора - Все они зависят от стабильного качества SMT. Если крошечный резистор забьется и откроется, в вашем красивом корпусе выключится свет, остановятся вентиляторы или температура выйдет за пределы нормы. Конечные пользователи не жалуются на обрыв резистора, они жалуются на то, что их еда или напитки теплые.
На сайте ЦЯО Мы видим обе стороны: мы изготавливаем на заказ задние сетки, корзины для морозильных камер, компоненты морозильника и других металлических деталей, а также ежедневно общаемся с инженерными командами клиентов. Многие из них теперь напрямую спрашивают своих партнеров по PCB: ’Покажите мне ваши показатели по малым пассивам“. Это стало распространенной болевой точкой при запуске новых продуктов.
Поэтому, если вы разрабатываете оборудование для морозильных камер в супермаркетах, холодильников для напитков или лабораторных холодильных камер, не относитесь к наплывам как к небольшому косметическому дефекту. Это сигнал о том, что баланс сил на вашей SMT-сцене неправильный. Заранее исправьте проблемы с термозащитой, пастой, прокладками, деталями и размещением, и ваши полки, стойки и компрессоры будут жить гораздо спокойнее.
