Montaż

8 przyczyn mostkowania

offerings-mobile

Powstawanie mostków lutowniczych jest jednym z najczęściej pojawiających się defektów - artykuł przedstawia osiem najważniejszych przyczyn tego zjawiska.

Przykład mostkowania

Zdjęcie: © SparkFun

  1. Brak maski lutowniczej pomiędzy sąsiednimi padami. Umieszczenie maski lutowniczej pomiędzy sąsiednimi padami może zapobiegać  powstawaniu mostków lutowniczych. Maska lutownicza to warstwa epoksydu, którą nakłada się na te części PCB, w których projektant nie chce, aby lut przywierał. Istotne jest, aby projektant umieścił maskę lutowniczą pomiędzy sąsiednimi padami elementów SMD. Projektant powinien zachować przynajmniej 2 mil (0,002 cala) szerokości maski lutowniczej.
  2. Nieodpowiednie odstępy między padami lub niewłaściwa konstrukcja padów. Bardzo ważne jest, aby projektant przestrzegał standardów projektowych podczas określania rozmiaru i odstępów między sąsiednimi padami. Przestrzeganie sugestii producenta, dotyczących rozmiaru padów niezbędnych dla konkretnego IC, jest zwykle najbardziej optymalną praktyką, zgodną z wytycznymi IPC. Zazwyczaj projektanci umieszczają wokół padów pewien odstęp, przestrzeń o szerokości 3-8 milicali pomiędzy krawędziami padów a soldermaską (szerokość zależy głównie od dostępnej przestrzeni pomiędzy sąsiednimi padami). Takie obszary bez maski lutowniczej jako dodatkowy środek zapobiegający tworzeniu się mostków lutowniczych.
  3. Używanie zanieczyszczonego szablonu. Zanieczyszczenie szablonu może również być przyczyną powstawania mostków. Na PCB może zostać przeniesiona ‘dodatkowa’ porcja pasty lutowniczej, obecna na spodzie szablonu, pozostała po wcześniejszym drukowaniu, tworząc w ten sposób mostek lutowniczy. Optymalizacja procesu i częste wycieranie szablonu zwykle zapobiega temu problemowi.  Innym rozwiązaniem jest nakładanie pasty za pomocą drukarki jet paste.
  4. Niewłaściwy skład chemiczny pasty lutowniczej. Słabe właściwości chemiczne pasty lutowniczej, przeterminowana pasta lutownicza lub temperatura/wilgotność robocza niezgodna z zaleceniami dostawcy mogą również powodować problemy z mostkowaniem. Np. wyższe niż zalecane temperatury pracy mogą powodować nadmierne rozpływanie się pasty z padów, co jest bezpośrednią przyczyną powstawania mostków lutowniczych.
  5. Niewłaściwe wypozycjonowanie szablonu. Jakakolwiek niewspółosiowość apertur szablonu z padami PCB prowadzi do osadzania się lutu poza padem. W przypadku precyzyjnych układów o gęstej podziałce nieuchronnie prowadzi to do powstania mostków lutowniczych.
  6. Niewłaściwe rozmieszczenie/zwymiarowanie komponentów. Inną częstą przyczyną powstawania mostków lutowniczych jest użycie komponentów SMD o niewłaściwych rozmiarach, niewspółosiowość komponentów lub ich niewłaściwe ustawienie. Użycie przewymiarowanego SMD zwiększa prawdopodobieństwo utworzenia się mostku lutowniczego. Niewspółosiowy element może mieć jeden ze swoich rogów bliżej sąsiada, a element źle ustawiony przez maszynę pick-and-place może znajdować się bardzo blisko następnego: w obu przypadkach istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo powstania mostków lutowniczych.
  7. Zbyt wysoki nacisk podczas umieszczania komponentów. Nawet jeśli maszyna typu pick-n-place umieszcza elementy prawidłowo i w zamierzonych pozycjach, znaczenie ma także nacisk, jaki wywiera na element podczas jego umieszczania. Program maszyny uwzględnia cztery współrzędne – X, Y, Z i Ɵ lub obrót. Podczas gdy współrzędne X, Y i Ɵ pozycjonują komponent na powierzchni PCB, czynnik Z kontroluje wysokość ułożenia komponentu od powierzchni PCB, w momencie gdy maszyna go uwalnia. Standardową praktyką jest uwolnienie komponentu na odległość równą około 1/3 wysokości depozytu pasty lutowniczej nad powierzchnią PCB, pozwalając mu lekko spocząć na paście lutowniczej. Jeśli operator zaprogramuje maszynę P&P tak, aby bardziej dociskała komponent, istnieje ryzyko wyciskania pasty lutowniczej spod elementu i rozlewania się pasty na sąsiedni pad, co może prowadzić do powstania mostka lutowniczego.
  8. Nieodpowiedni czas podgrzewania wstępnego. Niewłaściwy profil rozpływu, złożony z nieodpowiedniej kombinacji temperatury i czasu podgrzewania, może być również przyczyną powstawania mostków lutowniczych. Depozyt pasty wymaga trochę czasu po przejściu w stan płynny, aby osiągnąć zamierzone położenie. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy lut jest w stanie zwilżyć zarówno pady, jak i wyprowadzenia komponentu, gdy wszystkie pola styku mają tę samą temperaturę. Jednak wyprowadzenia komponentów mogą mieć np. mniejszą masę termiczną i mają tendencję do nagrzewania się szybciej niż pady na PCB, które często mają wyższą masę termiczną. Ponadto, większy przepływ powietrza wokół komponentów sprzyja ich szybszemu nagrzewaniu. W efekcie, cieplejsze wyprowadzenia komponentów przyciągają stopiony lut szybciej niż pady. Dlatego proces wstępnego podgrzewania wymaga dłuższego czasu podgrzewania, aby pady mogły nadrobić zaległości, zanim lut będzie mógł równomiernie zwilżyć element i pady.