Kulka lutowa to glob lutu, który może służyć do podłączenia pakietu chipów i płytki drukowanej. Można również użyć płyt lutownica do łączenia skumulowanych skrzynek w panelach wieloprocesowych.
Można je montować na płytkach obwodów ręcznie lub za pomocą zautomatyzowanego sprzętu. Ich umieszczenie jest zwykle zabezpieczone przez lepki strumień.
Jednak kulki lutownica są mieczem obosiecznym. Kulki lutownicze są również najczęstszą wadą, która umniejsza procesy montażu SMT. Kulka lutowa umieszczona w odległości 0,13 mm śladów lub szersza niż 0,13 mm średnicy narusza zasadę minimalnego luzu elektrycznego.
Błędy, które mogą spowodować, że kula lutowa powoduje wady zmontowanego płytki drukowanej, są niezliczone. Według IPC kulki lutowniczych nie powodują wad, dopóki są mocno trzymane na swoim miejscu. Ten artykuł bada dobre, złe i brzydkie kulki lutowniczych.
1、Co to jest piłka lutownicza?
Kulki lutowniczych są również nazywane stłuczką lutowniczą lub kulą lutowniczą, ze względu na ich geometrię. Kulka lutownicza to kuliste używane do podłączenia pakietów chipów do PCB.
Kulki lutownicze są tworzone za pomocą procesów sekwencyjnego przepływu/ugasić lub ponownego wlania. Po przejściu przez te procesy, są one następnie odtłuszczone i klasyfikowane.
Możesz zwiększyć niezawodność kontaktową kulki lutowa, spłaszczając jej kształt kuli w kształt monety. Taką piłkę lutownica nazywamy kulą lutownica .
Kiedy kulki lutowniczych są złe wieści dla PCB
Kulka lutowa może również powodować wady płytki drukowanej. Mogą one podważyć niezawodność elektryczną elektronicznej płytki drukowanej. Kulki lutownica w odległości 0,13 mm śladów lub o średnicy szerszej niż 0,13 mm naruszają zasadę minimalnego luzu elektrycznego.
Standard IPC A 610 przewiduje, że nawet płyty lutowane o średnicy <=0,13 mm mogą powodować wady. Takie wady występują, gdy pięć kulek lutowa o określonej średnicy jest umieszczonych z 100mm^2.
Możesz przypadkowo utworzyć szkodliwe kulki lutownica podczas automatycznego ponownego wlania, a także podczas ręcznego. Gdy kulka lutowa nie jest wypaczane w niedozłotach lub powłoki konforemnej, staje się zmorą.
Jednakże, może być skomplikowane, aby ustalić, czy piłka jest uwięziony w nieczystej pozostałości lub powłoki konforemnej. Jednak jeden naturalny i niezawodny sposób, który można użyć do określenia, że jest przez szczotkę zamiatanie go.
Jeśli pozostanie na swoim miejscu po obrysu ich pędzlem, nie spowoduje żadnych wad. To jest podejście IPC do tej sprawy.
Istnieje kilka innych sposobów rozwiązywania problemów z problematyczną piłką lutownica. Najskuteczniejszą metodą rozwiązywania problemów najpierw próbuje się zidentyfikować etap, na którym występuje niezamierzona kula lutowa.
Wadliwa kulka lutowa może wystąpić podczas procesu drukowania, metody pick-and-place lub procesu ponownego wlania.
Kulki lutowniczych są integralną częścią większości elektroniki użytkowej. Jednak, jak konsumenci są coraz bardziej wymagający inteligentniejszy, wydajny i przenośny elektronika, to staje się bardziej istotne, aby to dobrze z płyt lutowanych.
Jednak kulki lutownicze pozostają jednym z najbardziej złożonych i delikatnych elementów obwodów elektrycznych. Jego stosowanie wymaga wysokiego stopnia sumienności.
Chcesz dowiedzieć się o najlepszym sposobie wdrażania kulek lutowa? Czytaj dalej.
Piłka lutownica
2、Lutowa zawór kulowy
Lutowa zawór kulowy może działać jako złącze między wieloma stosami wiórów w płytce drukowanej. Może służyć do regulacji przepływu elektronów i sygnałów między różnymi warstwami stosu.
Lutowa zawory kulowe są zwykle zawarte w Ball Grid Array (BGA). BGA zwykle zapewnia więcej wzajemnych połączeń niż podwójny pakiet in-line lub płaski.
Jak zawór kulowy
Opisana tutaj metoda polega na umieszczaniu lutownych zaworów kulowych na opakowaniach BGA za pomocą narzędzia do odbioru kulek. Głównym celem jest utworzenie tablicy kulek lutowanych na podłożu.
Użyjesz tego podłoża do połączenia miejsc przewodzących na innych podłożach.
Aby zaimplementować tę metodę, musisz narzędzie do podnoszenia piłki. To narzędzie do odbioru kulek wykorzystuje odsysanie próżniowe do podnoszenia kulek lutowniczych z fluidalizowanego zbiornika kulkowego. Oznacza to, że potrzebujesz zbiornika na kulki lutownicze, który zawiera kolekcję gotowych kulek lutowałch.
Zbiornik powinien być również wyposażony w środki mocujące. Oznacza to również, że potrzebujesz co najmniej jednej próżni. Oznacza to również, że potrzebujesz co najmniej jednego źródła podciśnienia, aby zapewnić otwór narzędzia z mocą ssania.
Narzędzie do ssania próżniowego ma co najmniej jeden otwór do podnoszenia gotowego narzędzia lutowniczego. Jest również wyposażony w gniazdo kulowe podłączone do źródła próżni i źródło ciśnienia, sterowane.
Narzędzie rozmieszcza strumień gazu, aby wstrzyknąć pobrane kulki lutownicze do miejsc przewodzenia podłoża.
W innym układzie technologii klocki podłoża są umieszczane w zbiorniku kulowym. Powłoka jest nakładana strumieniem lub klejem, który przyciąga i wiąże się z kulkami lutowniczymi w basenie.
Mimo to, chcesz dowiedzieć się więcej o najlepszych sposobów korzystania z kulek lutowa? Przekonasz się o tym w następnym rozdziale.
Piłka lutownica
3、Jak zrobić piłkę lutownicę?
Jedną z najstarszych i powszechnie stosowanych metod tworzenia kul lutowych jest konstrukcja 3-Orifice. W tej metodzie należy najpierw nabyć stały stop lutownicz, najlepiej syt63Pb37 lub lut bezołowiowy.
Spreparować stop lutowniczny w drut lutowa lub blachę lutownicę. W przypadku drutu pokrój drut na małe kawałki, a w przypadku arkusza lutowniczego wybij plamki. Wytnij kawałki i bity w miarach, które dokładnie uzyskują objętość kulki lutowniczej o średnicy 2 mm.
Następnie umieść kawałki i plamki w kolumnie gorącego oleju do stopienia. Górna część kolumny gorącej ropy naftowej powinna mieć temperaturę powyżej temperatury topnienia. Ponadto temperatura dolnej części powinna być niższa od temperatury topnienia.
Otrzymasz pożądane kulki lutowniczy, gdy kawałki i plamki w kolumnie gorącego oleju stopić. Następnie schłodzić kulki lepką cieczą.
Należy zauważyć, że obecność tlenków w kolumnie może zniekształcić kulisty kształt kulek. Można jednak umieścić folię z strumieniem na kolumnie, aby temu zapobiec.
Ta metoda jest bardzo wydajna i tania. Dzięki tej metodzie można utworzyć do 7000 wysokiej jakości kulek na sekundę w dowolnym otworze. Jednak technika ta ma również swoje wady.
Na początek technika może być obarczona zanieczyszczeniem i okazać się niechlujna. Każda z kulek będzie miała inną wagę, chociaż można zmierzyć ich wartości. Ponadto, jest to prawie niemożliwe, aby uzyskać kulki z tolerancją 1,5%.
Znaczenie opakowania na uformowanej kuli lutowniczej Jak wspomniano powyżej, obecność tlenków może zniekształcić kształt kuli lutowniczej. Jednym ze sposobów zapobiegania utlenianiu kulek lutownych jest opakowanie.
Opakowanie może nie tylko zapobiec usunięciu tlenu, ale może również przedłużyć okres przydatności do spożycia kulek lutowujących nawet po upływie daty ważności.
Chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak uniknąć wadliwych desek lutowanych? W następnym rozdziale znajdują się odpowiedzi.
Piłka lutownica
4、 Co powoduje kulki podczas ręcznego?
Oto niektóre z przyczyn kulek lutownych.
wilgoć
Obecność wilgoci w pastie lutowniczej może spowodować, że kulki lutownice eksplodują podczas ponownego wlania. Woda przedostanie się do pasty lutowanej podczas chłodzenia.
Jeśli pasta nie osiągnie temperatury pokojowej po wyjęciu jej z lodówki, wchłonie wilgoć. Można jednak wyeliminować wodę poprzez pieczenie.
Płytka
Sama deska może przynieść niepożądane kulki lutowniczy podczas ręcznego. Powietrze, wilgoć lub alkohol używany do czyszczenia płyty może sprawić, że deska daje niechciane kulki lutowniczy.
Zanieczyszczenia te mogą wkradać się między warstwami, otwierać przelotki i przez otwory płyty z pękniętym lub niekompletnym poszyciem. Co więcej, gdy płyta ulega przegrzaniu w ponownym przepływie, zanieczyszczenia te są wypychawane. Ich nagła ucieczka strzela gazami we wszystkich kierunkach i w konsekwencji ciecz lutowniczą po drugiej stronie planszy. Gazy topnikowe pasty mogą również powodować ten efekt, gdy wydostają się z sekcji panelu blisko powierzchni.
Jeśli twoja płyta dopuszcza zanieczyszczenia przez otwarte krawędzie i pęknięcia przelotowe i otwory przelotowe, nie ma zbyt wiele nadziei. Najprawdopodobniej będziesz musiał przerobić planszę, ponieważ nie możesz upiec uwięzionego powietrza.
Jeśli gazy pasty są odlatujące spod płyty, można rozwiązać ten problem, zmniejszając ilość pasty. Można również rozwiązać ten problem, minimalizując ilość lotnych w wklejanie.
Wzorniki rozmazane
Szablon może być deponowanie pasty lutowniczej dyskryminująco. Musisz upewnić się, że proces czyszczenia wzornika, którego używasz, jest wydajny i dokładny.
Może to być, że używasz nieodpowiednie pod wzornik wycierania rolki, która jest zbyt gruba. Niewłaściwa grubość rejestracji może spowodować, że kulki rozprzestrzenią się na spodzie wzornika. Co więcej, kiedy w końcu użyjesz wzornika na PCB, dodatkowe kulki zostają zdeponowane na planszy.
Niewłaściwa formuła pasty lutowej
Źle sformułowane pasty lutownicze mogą eksplodować podczas ponownego wyładowywanie ciepła i na ciecz losowo na całej planszy. Materiały lotne są zwykle najbardziej prawdopodobnymi przyczynami wybuchu.
W takich przypadkach można zapobiec takim wybuchom, zmniejszając szybkość rampy przedgrzaniem. Pozwala to na wypchnięcie lotnego materiału bez nagłego odgazowania. Musisz jednak upewnić się, że wystarczająco wolno się podgrzać.
Najlepsza technika rozwiązywania problemów z kulkami lutowniczymi, które występują podczas ręcznego
Najlepszym sposobem, aby dowiedzieć się przyczyny kulki lutownicze podczas ręcznego jest przetestowanie wielu produktów. Celem jest sprawdzenie, czy wada występuje w niektórych typach PCB. Uruchom różne płyty z tą samą pastą lutownicyjną i sprzętem, aby wskazać dokładne zmienne, z których pochodzi usterka.
W następnym rozdziale zagłębimy się w niezawodność kulek lutownych i jakie techniki rozwiązywania problemów użyć.
Piłka lutownica
5、 Niezawodność przegubu lutowniczego
Przeprowadzono badania mające na celu wykazwanie wpływu grubości folii Pd na niezawodność połączenia kulowego lutownicy. Przedmiotem badania było electroless Ni / Pd / Au poszycia na Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) przegubu kulowego. W badaniu wykorzystano test nożyc do piłki lutowej.
Grubość folii Pd między 0,05-0,02 mikrona była optymalna dla niezawodności połączeń lutowniczych po wielu cyklach ponownego wpływu. Badania wykazały również, że lutownice kulowe są bardziej niezawodne przy użyciu elektrod o grubości 0,02 mikrona.
Wynik ten jest jeszcze lepszy niż uzyskany przy użyciu elektronufitowego poszycia Ni/ Au.
Badanie pokazuje również, że kształt i grubość związków międzymetalicznych (IMC) określa niezawodność kulki lutowalnej. W szczególności stopień przyczepności w warstwie dendrytu interfejsu lutowniczego/lutownicy ogromnie wpłynął na niezawodność kulki lutowa.
Wykazano również, że (Cu, Ni, Pd)6Sn5 IMC, które zawierały niewielkie ilości Pd, daje doskonałą niezawodność sprężania kulek lutowych. Głównie ze względu na Pd hamował wzrost IMC.
Chcesz dalej badać problemy, które ograniczają niezawodność kulek lutowniczych? Czytaj dalej
6、Problemy i wady
Standard IPC A 610 przewiduje, że pięć kulek lutowanych o średnicy <=0,13 mm nie powinno być umieszczonych w granicach 100mm^2. Nie jest to jednak jedyny powód wadliwej piłki lutowa.
może działać na mokrym torze z powodu słabej powłoki oprzeć. Zaagosrowująca warstwa może nie przylegać do powłoki cyny/ołowiu toru. Powłoka może również zakończyć się niepowodzeniem w wyniku słabej kontroli grubości wydruku. Byłoby to pomocne, gdybyś był bardzo ostrożny podczas usuwania kulek lutowanych wynikających z powłoki o niskiej oporności wywołanej wilgocią. Można łatwo uszkodzić utwór w ten sposób.
na fali
Losowe kulki lutowniczych mogą wystąpić z powodu plucia z fali. Wada ta jest zatem bezpośrednio związana z parametrami falowego. W oddzieleniu zamka może uczestniczyć umieszczenie lutu w odległości od torów.
W takim przypadku lutowniczy może odbijać się od kąpieli.
Ponadto, piłka lutowa może spowodować, jeśli ustawisz podgrzewanie nieprawidłowo, lub zwiększyć ilość strumienia niewłaściwie. W takim przypadku rozpuszczalnik wydostanie się z strumienia wadliwie.
Ten problem można zidentyfikować, unosząc szklaną płytkę nad falą. Powinieneś zobaczyć kilka pęcherzyków na dnie szkła, jak szkło styka się z falą. Im mniej pęcherzyków na miejscu, tym lepiej.
Należy również potwierdzić, że odporność i strumień są kompatybilne.
Eksplodujące materiały lotne
Występowanie losowych połączeń lutownicych może być również spowodowane wybuchami spowodowanymi pozostałościami lotnych w strumieniu. Możesz rozwiązać ten problem, umieszczając kawałek białej karty nad falą, pozostawiając ją tam, gdy fala biegnie.
Byłoby to pomocne, gdybyś nie przetworzył zarządu robiąc to po raz pierwszy. Następnie uruchom deskę przez maszynę, podczas gdy kawałek białej karty pozostaje na swoim miejscu. Najprawdopodobniej zidentyfikujesz sprawcę stamtąd.
W podsumowaniu
Wiele przyczyn może powodować wadliwe płyty lutowane. Poniżej znajduje się podsumowanie najczęstszych przyczyn:
Brak masek lutowanych między sąsiednimi poduszkami.
Temperatura podgrzewania nie jest wystarczająco wysoka, aby aktywować strumień.
Brak odpowiedniej przestrzeni między sąsiednimi padami.
Niewłaściwe umieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Pozostałości lutownicze pozostawione na powierzchniach i podkładkach PCB.
Pasta lutownicza wyciśnięta z powodu zbyt wysokiego ciśnienia z miejsca docelowego.
Stosowanie pasty w ekscesach i występowanie spadku pasty.
Nieczysty wzornik rozmazany pastą lutownicę na spodzie.
Niewspółosiowość pasty lutowniczej podczas drukowania.
Najlepsze metody rozwiązywania problemów
1. Upewnij się, że mata i szablon są zgodne, a wymiary są odpowiednie.
2. Czyszczenie szablonów tak szybko i jak najdokładniej.
3. Wyregulować ciśnienie drukowania pasty lutowniczej.
4. Eliminacja odstępu między płytą drukowaną a wzornikiem.
5.Korzystanie z innej maski lutowniczej między klockami.
6. Wyregulować ciśnienie, aby wybrać i umieścić dyszę.
7. Oddzielenie nowego flexa od starego flexu.
Piłka lutownica
7、Wniosek
Jednym ze sposobów, aby upewnić się, że wszystko jest w porządku jest użycie wysokiej jakości narzędzi obserwacyjnych. Sprawdź w dowolnym miejscu pasta lutownicza jest używana podczas każdego procesu za pomocą mikroskopu lub promieniowania rentgenowskiego.
Niezależnie od rodzaju zainstalowanych komponentów i płytki drukowanej lub czy do czyszczenia panelu, można użyć tych narzędzi do obserwacji. Jednak, robiąc to, a także korzystając z informacji zawartych w tym przewodniku, będziesz najlepiej wykorzystać płyty lutowane.
Niemniej jednak, powinieneś być w stanie uzyskać pomoc od producenta. Należy jednak również upewnić się, że pomoc techniczna, którą otrzymujesz od producenta, pochodzi od wyprawionego technika. Nie wszyscy przedstawiciele producenta są wystarczająco kompetentni co do specyfiki elektroniki PCB.
Mamy jednak solidne osiągnięcia i pełen zakres doświadczenia z kulkami lutowa i PCB. Możesz wykorzystać nasz pogłębiony rezerwuar wiedzy procesów SMT już dziś.
