PCB Tecnico - Che cosa sono le correnti di ritorno e il processo di riflusso del pcb

Cosa sono le correnti di ritorno? Si tratta di un fenomeno in cui l'area di contatto di un giunto di saldatura su un circuito stampato (PCB) cambia durante il riscaldamento e il raffreddamento, un processo che prevede la pianificazione del percorso prima della saldatura di componenti elettronici.

Il percorso di ritorno PCB è il percorso che la corrente prende dal carico di nuovo all'alimentazione in un circuito digitale. Questo design è fondamentale per l'integrità del segnale e la compatibilità elettromagnetica (EMC), in quanto un percorso di ritorno illogico può portare a perdita di segnale o interferenze elettromagnetiche.

Il principio di base del reflow PCB coinvolge il modello di propagazione dei segnali elettronici in un circuito e il percorso di ritorno della corrente. Quando un segnale digitale scorre da un cancello logico ad un altro, il segnale arriva all'estremità ricevente dal lato di uscita attraverso il filo, che sembra essere un flusso unidirezionale sulla superficie, ma in realtà una corrente di ritorno corrispondente è formata in ogni direzione del flusso del segnale.

Formazione del rendimento corrente

Corrente nel processo di trasmissione del segnale, necessariamente bisogno di un percorso di ritorno. Dal perno di terra del carico, la corrente ritorna alla sorgente del segnale attraverso il piano di posa del rame, formando un ciclo chiuso con la linea del segnale. Questo processo assicura che la corrente fluisca nel ciclo e quindi mantiene il normale funzionamento del circuito.

Percorsi di ritorno per segnali ad alta e bassa frequenza

Nella progettazione del pcb, i percorsi di ritorno per i segnali ad alta frequenza e bassa frequenza sono diversi. I segnali a bassa frequenza tendono a scegliere il percorso di impedenza, mentre i segnali ad alta frequenza sono più propensi a tornare lungo il percorso induttivo. Tali caratteristiche diverse richiedono particolare attenzione nella progettazione per garantire l'integrità e la stabilità del segnale.

Effetti loop e radiazioni correnti

I fili e i loro loop sul PCB formano loop di corrente e tali loop possono emettere radiazioni elettromagnetiche nel circuito. L'improvviso flusso di corrente attraverso i fili crea un campo elettromagnetico nello spazio che colpisce gli altri fili. Pertanto, controllare il percorso di ritorno corrente aiuta a ridurre al minimo gli effetti delle radiazioni.

Nella progettazione e nella produzione di circuiti stampati (PCB), il problema del reflow è una sfida tecnica significativa causata da tre fattori principali: interconnessioni dei chip, tagli della faccia in rame e salti over-hole. Ognuno di questi fattori può portare a distorsioni del segnale e guasti funzionali durante il funzionamento del circuito.

1.Interconnessione Chip

L'interconnessione del chip è una parte critica per realizzare la funzione del circuito.

La progettazione o i processi di produzione inadeguati dell'interconnessione possono causare l'accumulo di calore indesiderato alla connessione, il che può portare a problemi di riflusso. Questo calore interferisce con il flusso di corrente e può portare a danni del chip o degrado delle prestazioni.

2. Taglio superficiale di rame

I tagli faccia in rame si riferiscono a problemi di progettazione e produzione durante il routing PCB che possono influenzare il percorso di ritorno del segnale. Se tagliato in modo improprio, può portare alla degradazione dell'integrità del segnale, all'aumento dell'accoppiamento del rumore e ad altre interferenze, quindi il design deve prestare particolare attenzione alla gestione della superficie di rame.

3.Vias salto

Il problema del salto di vias è legato alla progettazione del PCB da uno strato di circuito a un altro disegno di connessione dello strato di circuito. Layout inefficaci possono portare a percorsi correnti indesiderati, con conseguente problemi di backflow. Gli ingegneri dovrebbero concentrarsi sul layout di ogni vias durante la progettazione per garantire che il flusso di ritorno del segnale sia regolare per evitare interferenze.

La saldatura a riflusso è un processo in cui i componenti elettronici vengono saldati su un circuito stampato (PCB), che comporta principalmente il riscaldamento della pasta di saldatura alla sua temperatura di fusione in modo che i componenti elettronici siano saldamente attaccati al PCB. Il processo di riscaldamento di solito consiste in tre fasi: preriscaldamento, riflusso e raffreddamento. In primo luogo, il PCB si riscalda nella fase di preriscaldamento per rimuovere l'umidità superficiale e prepararsi alla fusione della saldatura; Successivamente, la pasta di saldatura raggiunge una temperatura elevata nella fase di riflusso, fondendo e formando un giunto di saldatura; Infine, nella fase di raffreddamento, il giunto di saldatura si raffredda rapidamente e solidifica per garantire la qualità della saldatura.

Fattori che influenzano la saldatura a riflusso

La qualità della saldatura a riflusso è influenzata da una varietà di fattori, principalmente tra cui la progettazione del pad PCB, la qualità della pasta di saldatura, la velocità di riscaldamento, la temperatura di tenuta, il tasso di raffreddamento. Questi fattori interagiscono tra loro per determinare l'effetto complessivo della saldatura. Ad esempio, se il design del pad PCB è ragionevole o meno è direttamente correlato all'affidabilità e alla stabilità della saldatura. Inoltre, la composizione e la qualità della pasta di saldatura svolgono anche un ruolo chiave, pasta di saldatura di scarsa qualità può portare a giunti di saldatura scadenti e difetti di saldatura.

Parametri critici nel processo di riscaldamento

Durante il processo di riscaldamento a riflusso, è importante controllare la velocità di riscaldamento e il tempo di tenuta. Una velocità di riscaldamento troppo veloce può causare la fusione della pasta di saldatura non sufficiente, creando una falsa saldatura, mentre una velocità di raffreddamento troppo lenta può portare a difetti indesiderati nel giunto di saldatura, come sfere di saldatura e problemi di ponte. Inoltre, la pressione di elaborazione interna avrà anche un certo impatto sul processo di riscaldamento, quindi nella produzione effettiva, in base ai diversi componenti elettronici e caratteristiche del pad, per sviluppare le impostazioni appropriate dei parametri di saldatura di riflusso.

Il reflow PCB svolge un ruolo cruciale nel processo di saldatura e assemblaggio dei circuiti stampati. Progettando correttamente il percorso di riflusso e ottimizzando i parametri di processo, la qualità dei giunti di saldatura può essere efficacemente migliorata, garantendo così il collegamento stabile dei componenti elettronici e le prestazioni complessive del circuito. Inoltre, specialmente nei circuiti ad alta velocità, un'attenta considerazione del percorso di riflusso può ridurre significativamente l'interferenza del segnale e migliorare l'integrità del segnale. In futuro, con il continuo sviluppo della tecnologia elettronica, la ricerca e l'applicazione del reflow PCB saranno più approfonditi per soddisfare la crescente domanda del mercato e le sfide tecniche.