Leiterplattentechnisch - Analyse von Fehlern beim Schweißen von Leiterplatten

1 Introduction

Welding is actually a chemical treatment process. A Leiterplatte (PCB) is a support for circuit elements and devices in electronic products, und es stellt elektrische Verbindungen zwischen Schaltungselementen und Geräten zur Verfügung. Mit der rasanten Entwicklung der elektronischen Technologie, Die Dichte der Leiterplatte wird immer höher, und es gibt immer mehr Schichten. Sometimes all the designs may be correct (such as the circuit board is not damaged, das Leiterplattendesign ist perfekt, etc.), Es gibt Probleme im Schweißprozess, die zu Schweißfehlern und Verschlechterung der Schweißqualität führen, die die Durchlaufrate der Leiterplatte beeinflusst, was wiederum zur unzuverlässigen Qualität der gesamten Maschine führt. Daher, Es ist notwendig, die Faktoren zu analysieren, die die Schweißqualität des Leiterplatte, Analyse der Gründe für die Schweißfehler, und verbessern Sie die Schweißqualität der gesamten Leiterplatte.

2. Gründe für Schweißfehler

2.1 PCB Design beeinflusst Schweißenqualität

Im Layout, wenn die Leiterplattengröße ist zu groß, obwohl das Löten leichter zu kontrollieren ist, die gedruckten Linien sind lang, die Impedanz steigt, die Anti-Lärm-Fähigkeit wird reduziert, und die Kosten steigen; Störung, wie elektromagnetische Störungen von Leiterplatten. Daher, das Leiterplattendesign muss optimiert werden:

(1) Verkürzen Sie die Verbindung zwischen Hochfrequenzkomponenten und reduzieren Sie EMI-Störungen.

(2) Komponenten mit schwerem Gewicht (wie mehr als 20g) sollten mit Klammern befestigt und dann geschweißt werden. (3) Das Wärmeableitungsproblem sollte für Heizelemente in Betracht gezogen werden, um Defekte und Nacharbeiten zu verhindern, die durch große ΔT auf der Oberfläche des Elements verursacht werden, und das thermische Element sollte weit von der Wärmequelle entfernt sein. (4) Die Anordnung der Komponenten ist so parallel wie möglich, was nicht nur schön, sondern auch einfach zu schweißen ist und für die Massenproduktion geeignet ist. Die Leiterplatte ist am besten als 4:3 Rechteck ausgelegt. Ändern Sie die Drahtbreite nicht, um Verkabelungsausfälle zu vermeiden. Wenn die Leiterplatte lange erhitzt wird, ist die Kupferfolie leicht auszudehnen und abzufallen. Vermeiden Sie daher die Verwendung großflächiger Kupferfolie.

2.2 Die Lötbarkeit von Leiterplattenlöchern beeinflusst die Lötqualität

Schlechte Lötbarkeit der Leiterplattenlöcher führt zu falschen Lötfehlern, die die Parameter der Komponenten in der Schaltung beeinflussen, was zu einer instabilen Leitung der mehrschichtigen Leiterplattenkomponenten und inneren Drähten führt, wodurch die gesamte Schaltung ausfällt. Die sogenannte Lötbarkeit ist die Eigenschaft, dass die Metalloberfläche durch geschmolzenes Lot benetzt wird, das heißt, auf der Metalloberfläche, an der sich das Lot befindet, wird ein relativ gleichmäßiger kontinuierlicher glatter Haftfilm gebildet. Die wichtigsten Faktoren, die die Lötbarkeit von Leiterplatten beeinflussen, sind:

(1) Die Zusammensetzung des Lots und die Art des Lots. Das Löten ist ein wichtiger Teil des schweißenden chemischen Behandlungsprozesses. Es besteht aus chemischen Materialien, die Flussmittel enthalten. Häufig verwendete niedrig schmelzende eutektische Metalle sind Sn-Pb oder Sn-Pb-Ag. Der Verunreinigungsgehalt muss um einen bestimmten Anteil kontrolliert werden, um zu verhindern, dass die durch die Verunreinigungen erzeugten Oxide durch das Flussmittel gelöst werden. Die Funktion des Flusses besteht darin, dem Lot zu helfen, die Oberfläche des zu lötenden Stromkreises zu benetzen, indem Wärme übertragen und Rost entfernt wird. Weißes Kolophonium und Isopropanol-Lösungsmittel werden im Allgemeinen verwendet.

(2) Die Schweißtemperatur und die Sauberkeit der Metallplattenoberfläche beeinflussen auch die Schweißbarkeit. Wenn die Temperatur zu hoch ist, erhöht sich die Lötdiffusionsgeschwindigkeit. Zu diesem Zeitpunkt hat es eine hohe Aktivität, die dazu führt, dass die Leiterplatte und die geschmolzene Oberfläche des Lots schnell oxidieren, was zu Lötfehlern führt. Verunreinigungen auf der Oberfläche der Leiterplatte beeinflussen auch die Lötbarkeit und verursachen Defekte. Diese Defekte einschließlich Zinnperlen, Zinnkugeln, offene Schaltkreise, schlechter Glanz, etc.

2.3 Schweißfehler verursacht durch Verzug

Leiterplatten und Komponenten verziehen während des Schweißprozesses und Defekte wie virtuelles Schweißen und Kurzschluss aufgrund von Spannungsverformung. Warpage wird oft durch das Temperaturungleichgewicht des oberen und unteren Teils der Leiterplatte verursacht. Bei großen Leiterplatten kommt es auch zu Verformungen aufgrund des Abfalls des Eigengewichts der Leiterplatte. Normale PBGA-Geräte sind etwa 0,5mm von der Leiterplatte entfernt. Wenn das Gerät auf der Leiterplatte groß ist, werden die Lötstellen für eine lange Zeit unter Spannung stehen, wenn die Leiterplatte abkühlt und in normale Form zurückkehrt. Wenn das Gerät um 0.1mm angehoben wird, wird es ausreichen, um eine virtuelle Schweißnaht zu verursachen, um den Stromkreis zu öffnen.

Während sich die Leiterplatte verzieht, können sich die Komponenten selbst auch verziehen, und die Lötstellen, die sich in der Mitte der Komponenten befinden, werden von der Leiterplatte abgehoben, was zu leerem Löten führt. Diese Situation tritt oft auf, wenn nur Flussmittel verwendet wird und keine Lötpaste verwendet wird, um die Lücke zu füllen. Bei Verwendung von Lötpaste werden aufgrund von Verformungen die Lötpaste und die Lötkugel miteinander verbunden, um einen Kurzschlussfehler zu bilden. Ein weiterer Grund für den Kurzschluss ist die Delamination des Bauteilsubstrats während des Reflow-Prozesses. Dieser Defekt zeichnet sich durch die Bildung von Blasen unter dem Gerät durch interne Expansion aus. Unter Röntgeninspektion kann man sehen, dass der Schweißkurzschluss oft in der Mitte des Geräts liegt.

3. Schlussbemerkungen

Zusammenfassend, durch Optimierung der PCB-Design, Verwendung von ausgezeichnetem Lot zur Verbesserung der Lötbarkeit der Leiterplattenlöcher, und Verhinderung von Verzug, um Defekte zu verhindern, Die Lötqualität der gesamten Platine kann verbessert werden.