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Fiabilidad de la Asamblea de PCB
Sep 30, 2017

Con el rápido desarrollo de la tecnología de la información, especialmente en el sistema de armas modernas, el contenido y el estado se han convertido en el factor clave para determinar la fortaleza general de las armas y el equipo, y la calidad de los productos electrónicos determina directamente la efectividad de las armas y Por lo tanto, en la actualidad, es particularmente urgente mejorar la calidad de montaje de los productos electrónicos, especialmente para mejorar la confiabilidad del ensamblaje de placas de PCB. Este documento describe cómo mejorar la confiabilidad del ensamblaje de placas PCB a partir de los cinco aspectos de la selección racional de componentes, la elección del diseño del sustrato, diseño y diseño de dirección de componentes, impresión de pasta de soldadura SMT y control de calidad de reflujo.

2. Elección razonable del diseño de los componentes

Elección razonable de los componentes El diseño del conjunto de placa PCB es una parte clave del anillo. La forma y la estructura del paquete SMC / SMD se seleccionan para el rendimiento eléctrico y función de los componentes identificados de acuerdo con el proceso, el equipo y los requisitos generales de diseño, que desempeñan un papel decisivo en la densidad del diseño de línea, fabricación, capacidad de prueba y fiabilidad [1]. Los componentes SMT son ahora del tamaño y la estructura diversa, para lograr la misma función del circuito integrado puede existir en una variedad de paquetes; en el diseño del circuito de PCB, debe basarse en los proveedores del mercado para proporcionar los componentes de las especificaciones y la capacidad y precisión del equipo de producción existente, hacer una elección razonable.

2.1 componentes rectangulares en forma de hoja

Para resistencias de chip, condensadores de chip e inductores de chip, el problema común es que el diseño del panel y el tamaño del componente no coinciden. El tamaño de la almohadilla es mucho más grande que el tamaño del componente, y la soldadura está conectada por soldadura. Es probable que cause que el elemento se agriete en el momento de la vibración, y el tamaño de la almohadilla es más pequeño que las dimensiones externas del componente.

2.2 paquete SOP esquema pequeño y paquete SOJ

Es decir, el circuito integrado del paquete DIP del tipo reducido, el ala principal europea principal, en forma de J y en forma de I. Preguntas frecuentes No existe una marca de PCB en el diseño de la placa impresa, que no puede confirmar la dirección cuando se produce la soldadura. Debido a la oxidación de las clavijas del dispositivo, es fácil causar soldadura después de la soldadura por reflujo.

2.3 Portador de virutas con forma de PLCC

El área de componentes ocupados es pequeña, el pasador no es fácil de deformar de alta resistencia, pero la soldadura de la reparación no es conveniente. El problema común es que el programa no está escrito antes de ensamblar. Después de ensamblar el dispositivo, es necesario eliminar el programa nuevamente. Sin embargo, después de quitar el dispositivo, solo se puede soldar manualmente. No existe una soldadura de reflujo de una sola vez en la confiabilidad de la soldadura.

2.4 QPF cuadrado, portador de chips de paquete plano

Utilizado principalmente en circuitos integrados de ASIC. La distancia de centro de plomo más común es de 0,80 mm, 0,65 mm y 0,5 mm, en forma de bandeja. El problema común es que el dispositivo en el proceso de cribado y transporte puede dañar fácilmente la deformación del pin del dispositivo, el pin del dispositivo no es coplana, después de soldar la forma de la junta de soldadura y la resistencia de la soldadura es inconsistente a altas y bajas temperaturas. soldado La fiabilidad de los efectos adversos.

2.5 paquete de matriz de rejilla BGA ball

Principalmente PBGA y CBGA dos categorías, es una alternativa al paquete QPF, por lo que el área de la unidad de los terminales de E / S de chip más [2]. El problema común es que el dispositivo de la detección, desmontaje, embalaje, reinspección para el transbordo, la soldadura, debido al tiempo en el aire es demasiado largo, junto con el clima húmedo, la humedad de la oxidación de bola grande y la humedad del dispositivo absorción, que se soldará La fiabilidad causó un gran impacto, condujo fácilmente a la soldadura.

Dispositivo de inserción de 2,6 agujeros pasantes

El problema común es que el tamaño del pin del dispositivo es mayor que el tamaño del orificio pasante de la placa de circuito impreso, lo que provoca la imposibilidad de ensamblar. Instalación del dispositivo de inserción a través del orificio (paquete de metal), los requisitos técnicos deben ser el ensamblaje de la placa transparente o el ensamblaje de la placa y la carcasa debe estar conectada a tierra. En los requisitos del conjunto de la placa, no puede estar en el suelo de la placa de PCB debe apartarse con suficiente espacio para evitar el flujo de soldadura causada por cortocircuito de soldadura. Para un zócalo de paso fino de alta densidad (espaciado inferior a 50mil), debido a la pequeña separación, es probable que la soldadura provoque el flujo de soldadura a través del orificio después de la instalación del dispositivo en cortocircuito, la PCB debe procesarse en el dispositivo de montaje revestimiento superficial Solución de soldadura.

3. PCB diseño de selección de sustrato

El rendimiento del sustrato es una parte importante del componente de PCB, afectará en gran medida a los componentes electrónicos de las propiedades eléctricas, propiedades mecánicas y fiabilidad, se debe seleccionar cuidadosamente.

3.1 Material de sustrato

En general, el coeficiente de expansión térmica (CTE) es lo más pequeño posible y la consistencia es buena. El sustrato debe tener una resistencia al calor de 260 ° C / 50 s. Para los requisitos generales del tablero de tela de vidrio epoxi revestido de cobre FR-4, apto para tapones, pega productos mixtos. Cuando la instalación de IC de paso fino, la densidad es grande, se puede utilizar tablero de tela de vidrio de poliimida revestida de cobre, común en placas multicapa, proceso de reflujo a doble cara o requiere productos electrónicos de alta confiabilidad [3].

3.2 Requisitos básicos para placas de circuitos impresos

SMT placa de circuito impreso en los requisitos de urdimbre que la placa de circuito impreso tradicional más estricta, volteada al máximo 0,5 mm, debajo de la Alicia para el 1.2 mm. Lado del proceso, de acuerdo con la fabricación de SMB, máximo de trabajadores de instalación, generalmente desde el lado largo de la PCB dentro de 5 mm [4]. Con el fin de garantizar que PCB en el equipo de producción automática SMT en la transmisión suave, PCB 4 esquinas deben utilizarse arco (<10.0mm de=""> La placa de PCB desde la reinspección hasta el ensamblaje, debido a su empaque original al vacío, se demolió en el tiempo de exposición del aire, la placa de PCB se oxidó, lo que ocasionó una reducción de la capacidad de soldadura de PCB, que podría causar soldadura. mantenido en el vacío antes del empaque.

4. diseño de componentes y dirección de componentes de PCB

La distribución de los componentes de la placa de circuito debe ser uniforme, el dispositivo de potencia en la placa para dispersar la distribución, a fin de evitar el sobrecalentamiento de la placa local causado por la deformación de la placa de circuito impreso y el impacto adverso sobre la fiabilidad. La calidad del dispositivo no se centra en la colocación, para evitar que la capacidad de calor sea demasiado grande para formar una temperatura local alta (los dispositivos de alta calidad también pueden considerarse después de la carga). La dirección de la disposición de los elementos es la mejor, para facilitar la soldadura y la inspección de los componentes; Al mismo tiempo, los diferentes métodos de soldadura deben tener un diseño diferente.

Método de soldadura por soldadura de onda 4.1

Para eliminar el "efecto de sombra" para tomar un diseño especial, como la dirección de la mejor disposición de componentes consistentes, los componentes del chip de los dos extremos metalizados de la conexión deben ser perpendiculares a la dirección de la soldadura por onda, alto, grande componentes de chips y pequeños De los componentes deben colocarse alternativamente, SOP y SOT eje largo deben estar dispuestos en paralelo con la dirección del flujo de estaño, SMC / SMD Extensión de la longitud de la almohadilla, mientras extiende la almohadilla de componentes (generalmente extendida 2.0mm) a aumentar el área de contacto de la soldadura, el fenómeno de Soldadura y soldadura perdida [5]. Con el fin de eliminar la tensión superficial de la soldadura fundida para tener un diseño especial, como la dirección de la mejor disposición de componentes consistente; las partes más densas de las juntas de soldadura, en la soldadura por ola para reducir y eliminar el fenómeno de puente deberían usarse para usar almohadilla de soldadura de estaño. Para componentes de una o dos filas de múltiples pies (como SOP, conectores, etc.), los componentes pueden estar a lo largo de la dirección de soldadura de ola de la última área de la plataforma de pie duplicada. Para componentes QFP, el elemento QFP puede colocarse a 45 ° y las almohadillas de soldadura robadas necesarias se pueden usar para soldar con fiabilidad los componentes QPF con un paso mayor o igual a 0,65 mm (la soldadura de onda ordinaria solo puede soportar pasos mayores o iguales a 1.00mm de los componentes QPF).

4.2 Método de soldadura por reflujo

Para eliminar el "efecto Manhattan", adopte un diseño especial, como la dirección de la mejor alineación de componentes; componentes de chips de los dos extremos metalizados de la conexión deben ser perpendiculares a la dirección de soldadura por reflujo, para evitar que el chip en ambos extremos del tiempo de fusión sea diferente, los polos causados ​​por los componentes desiguales de los componentes en posición vertical o desplazamiento. Cuando el SMC / SMD cerca de la segmentación de PCB o el borde del proceso, debe prestar atención a la dirección del componente y la tensión de la junta de soldadura para evitar la división del rompecabezas o el borde del proceso causado por el daño de los componentes del chip. No hay vias permitidas en las almohadillas o bordes de los componentes del chip para evitar la pérdida de soldadura y la distancia de seguridad entre las vías y las almohadillas es mayor a 0.635 mm [6].

4.3 Factores de referencia para el diseño de almohadillas de componentes

En el diseño de componentes de PCB también debe tener en cuenta los principales factores son los siguientes cuatro puntos: (1) tamaño de la almohadilla de tamaño de componente y coincidencia de tamaño de componente, que es el diseño de almohadilla debe seguir los principios básicos. El tamaño de los componentes producidos por diferentes fabricantes es levemente diferente, por lo que debemos establecer los datos de la plataforma estándar de acuerdo con el tamaño de los diferentes componentes para ajustes menores. (2) La densidad de cableado de PCB no afecta la brecha de cableado de PCB y la densidad de instalación bajo la premisa de que el tamaño de la almohadilla debe ser tan grande como sea posible para la tolerancia grande cercana. (3) los factores del proceso de soldadura en el proceso de reflujo pueden ocurrir durante el puente, Alicia y el proceso de soldadura por ola puede ocurrir en el efecto de protección y así sucesivamente, el diseño debe tomar algunas medidas preventivas, de acuerdo con el proceso diferente en la información se corrige en consecuencia. (4) soldadura de la junta con la fiabilidad del diseño de la almohadilla, el proceso de soldadura casi sin soldadura, puente y otros problemas; por el contrario, un diseño de almohadilla deficiente (especialmente QFP de paso fino, CSP y otros dispositivos del diseño de la almohadilla) dará lugar a uniones de soldadura poco fiables, como soldadura, etc.

Impresión de pasta de soldadura 5.SMT

Plantilla 5.1

Las plantillas son la herramienta básica para la impresión de pasta de soldadura y se pueden dividir en tres tipos principales: encofrado de pantalla, encofrado de metal y encofrado de metal flexible.

5.2 impresión de pasta de soldadura

Las ventajas y desventajas de la pasta de soldadura son una parte importante de la producción de pasta de superficie. La selección de pasta de soldadura suele tener en cuenta los siguientes aspectos: buena capacidad de impresión, buena soldabilidad, bajo residuo. En general, utilizamos la composición de aleación de pasta de soldadura para la pasta de soldadura de tipo de residuo bajo Sn63 / Pb37. La Tabla 1 muestra cómo se selecciona la pasta de soldadura correspondiente de acuerdo con el paso de pin del componente. De la tabla se puede ver, cuanto mayor es el pasador entre los componentes, las partículas de polvo de la pasta de soldadura son más pequeñas, relativamente buenas para la impresión. Pero no quiere decir que la elección de soldadura en polvo de estaño partículas de polvo lo más pequeño posible, porque desde el efecto de soldadura, las partículas de estaño en polvo de soldadura soldadura efecto de soldadura en polvo de estaño pequeña pasta de soldadura buena [7]. Por lo tanto, en la elección de los factores de todos los aspectos de la consideración integral.

Paso de alfiler / mm1.2710.80.650.50.4

Forma de bola de estaño no esférica bola de tipo diámetro de partícula / m22 ~ 6322 ~ 6322 ~ 6322 ~ 685.3

5.3 Configuración de los parámetros del proceso de impresión

5.3.1 ángulo y presión del rascador

Varias pruebas de impresión han demostrado que el raspador se imprime en la dirección de 45 °, lo que puede mejorar significativamente el desequilibrio de la apertura de los diferentes moldes de la pasta de soldadura, al tiempo que reduce el daño a la apertura de la plantilla de paso fino. La presión del rascador no solo depende de la carrera del cilindro, para ajustarse a la mejor presión del raspador, sino que también debe prestar atención al paralelismo del raspador. La presión es generalmente de 30 N / mm2.

5.3.2 Velocidad de impresión

La pasta de soldadura avanzará sobre la plantilla con la escobilla de goma. La velocidad de impresión es propicia para el springback de la plantilla, pero al mismo tiempo impedirá la soldadura de pasta a la PCB en la transferencia; y la velocidad es demasiado lenta, la pasta de soldadura no se enrollará en la plantilla, lo que hace que la almohadilla de la soldadura pegue una mala resolución. Por lo general, para un IC de paso fino cuando la velocidad de impresión de 25 ~ 30 mm / s, para solo un IC de tono grande cuando la velocidad de impresión de 25 ~ 50 mm / s.

5.3.3 método de impresión

En la actualidad, el método de impresión más común se divide en impresión de contacto e impresión sin contacto. Entre la plantilla y la PCB hay un espacio entre el método de impresión para impresión sin contacto, el valor de brecha general de 0.5 ~ 1.5 mm, la ventaja es adecuada para pasta de soldadura de viscosidad diferente. La pasta de soldadura se introduce en la abertura de la plantilla mediante el raspador y la almohadilla de PCB. Después de que la cuchilla se retira lentamente, la plantilla se separa automáticamente de la PCB. Esto puede reducir el problema de la contaminación de la plantilla debido a fugas de vacío. Con el envasado de componentes para la miniaturización, dirección de alta densidad, la impresión por contacto debido a su alta precisión de impresión es ampliamente utilizada. Y el 70% del problema de calidad de la soldadura se debe al proceso de impresión de pasta de soldadura generado, por lo tanto, con el fin de mejorar la confiabilidad del ensamblaje de placas de PCB se debe fortalecer la calidad del control de impresión de pasta de pasta.

6. Control de calidad del reflujo

La soldadura por reflujo es el paso más difícil en el proceso de ensamblaje de PCB, por lo que obtener un mejor perfil de reflujo es la clave para obtener una buena soldadura de PCB.

6.1 Fase de precalentamiento

En este período de tiempo para hacer que la PCB se caliente uniformemente y estimular la actividad de flujo, la temperatura general de la temperatura no debe ser demasiado rápida para evitar que la placa esté demasiado caliente y produzca una gran deformación. Intentamos controlar la velocidad de calentamiento por debajo de 3 ℃ / s, la velocidad de calentamiento ideal de 2 ℃ / s, el control de tiempo entre 60 ~ 90s.

6.2 fase de infiltración

Esta etapa comenzó a volatilizar el flujo, la temperatura entre 150 ℃ ~ 180 ℃ debe mantenerse entre 60 ~ 120s, por lo que el flujo puede dar rienda suelta a su papel. La temperatura del calentamiento generalmente es de 0.3 ~ 0.5 ℃ / s [8].

6.3 etapa de retorno

La temperatura de esta etapa ha excedido el punto de fusión de la pasta de soldadura, la pasta de soldadura se disuelve en líquido y la clavija de componente es estaño. La temperatura en el período de 183 ℃ por encima del tiempo debe controlarse entre 60 ~ 90 s. Si el tiempo es demasiado corto o demasiado largo causará la calidad de los problemas de soldadura, cuya temperatura entre 210 ℃ ~ 220 ℃ de control de tiempo es bastante crítica, generalmente en control de 10 ~ 20 s para mejor.

6.4 etapa de enfriamiento

Esta etapa comenzó a solidificar la pasta de soldadura, los componentes se fijaron en la placa de circuito, la velocidad de enfriamiento no debería ser demasiado rápida, generalmente controlada a 4 ℃ / s por debajo, la tasa de enfriamiento ideal de 3 ℃ / s. Debido a la velocidad de enfriamiento excesiva, la placa producirá deformación en frío y concentración de tensión, lo que provocará problemas de calidad en la soldadura de PCB. Al medir el perfil de temperatura de la soldadura de reflujo, el punto de medición debe colocarse entre su pin y la placa de circuito. Trate de no usar cinta de alta temperatura, pero se debe usar soldadura de soldadura de alta temperatura y fijación de termopar para garantizar datos de curva más precisos. En resumen, la soldadura de PCB es un proceso muy complejo, también es por el diseño de la placa de circuito, la capacidad del equipo y otros factores, si solo se tiene en cuenta un cierto aspecto es suficiente, también necesitamos en el proceso de producción real. Investigación y exploración continua , esfuerzos para controlar el impacto de la soldadura de los diversos factores, de modo que la soldadura pueda lograr los mejores resultados.