Lutowanie PCBA jest kluczowym etapem w produkcji elektroniki, ale jest to również obszar o wysokiej częstotliwości występowania różnych defektów, które poważnie zagrażają niezawodności produktu. W obliczu ciągłych anomalii lutowania niniejszy artykuł ma na celu systematyczne rozwiązywanie typowych problemów i zbadanie odpowiednich środków kontroli zapobiegawczej.

     Mechanizm formowania i kontrola mostków lutowniczych
    Mostki lutownicze są jedną z najczęstszych wad lutowania PCBA, która objawia się nadmierną ilością lutu tworzącego nieoczekiwane połączenia między przewodzącymi padami. Zapobieganie temu musi zaczynać się od trzech aspektów:
   1. Konserwacja narzędzia: Upewnij się, że grot lutownicy jest czysty i dobrze pocynowany, aby utrzymać stabilną wydajność przewodzenia ciepła;
   2. Kontrola lutu: Dokładnie kontroluj ilość lutu, aby uniknąć mostkowania z powodu nadmiernego gromadzenia się;
   3. Specyfikacje procesu: Stosuj standardowe techniki lutowania, takie jak utrzymywanie rozsądnego kąta i czasu działania między grotem lutownicy a padem.

     Przyczyny i strategie unikania zimnych lutów
     Zimne połączenia lutownicze objawiają się niewystarczającym stopieniem lutu, co skutkuje słabym połączeniem elektrycznym lub okresową awarią obwodu. Główne przyczyny obejmują: niewystarczającą temperaturę lutowania, zanieczyszczenie lub utlenianie powierzchni oraz przemieszczenie elementów podczas lutowania. Środki zapobiegawcze muszą koncentrować się na:
    1. Wstępnej obróbce powierzchni: Upewnij się, że piny elementów i pady PCB są czyste i wolne od utleniania, a topnik może być użyty w celu zwiększenia zwilżalności;
    2. Kontroli zarządzania termicznego: Skalibruj temperaturę lutownicy do zakresu wymagań procesu (zwykle 250-350℃) i utrzymuj elementy w stabilności przed zestaleniem się lutu.

    Mechanizm generowania i sposób tłumienia kulek lutowniczych
    Kulki lutownicze to kuliste cząstki lutu formowane podczas procesu lutowania, które mogą powodować awarie funkcjonalne, takie jak zwarcia. Ich powstawanie jest najczęściej spowodowane nadmiernym lutowaniem lub wibracjami mechanicznymi podczas lutowania. Ścieżki optymalizacji obejmują:
    1. Kontrola materiałów: Ściśle przestrzegaj standardów dawkowania lutu, aby uniknąć rozpryskiwania z powodu akumulacji;
    2. Kontrola środowiska: Zbuduj wolną od wibracji platformę roboczą do lutowania, aby ograniczyć niepotrzebne ruchy płytek PCB lub komponentów.

    Mechanizm termodynamiczny i zapobieganie powstawaniu nagrobków
   Tombstoning odnosi się do elementu podniesionego z jednego końca podczas procesu reflow i ustawionego pionowo jak nagrobek. Jego istotą jest nierównowaga napięcia powierzchniowego, gdy lut się topi. Konkretne przyczyny obejmują: nierównomierne pokrycie pastą lutowniczą, asymetryczne mocowanie elementu, nieprawidłową krzywą reflow lub wilgoć PCB. Kluczowe punkty zapobiegania i kontroli to:
    ✓ Używaj precyzyjnej technologii drukowania, aby zapewnić równomierne rozprowadzenie pasty lutowniczej;
    ✓ Optymalizuj dokładność mocowania elementu, aby zapewnić symetryczną siłę na obu końcach padów;
    ✓ Ściśle kontroluj parametry strefy temperatury reflow i wstępnie wypiekaj PCB, aby usunąć wilgoć.

      Analiza uszkodzeń naprężeniowych pękniętych połączeń lutowanych
     Pęknięcia spoin lutowniczych są najczęściej spowodowane naprężeniami termicznymi lub mechanicznymi, które objawiają się pęknięciami strukturalnymi w warstwie lutowniczej. Zapobieganie należy rozpatrywać w dwóch wymiarach: projektowania i procesu:
    1. Optymalizacja projektu termicznego: Należy wziąć pod uwagę dopasowanie współczynników rozszerzalności cieplnej komponentów podczas układania PCB, aby uniknąć drastycznych zmian temperatury;
    2. Ulepszenie materiałów i procesów: Należy wybrać stopy lutownicze o dobrej ciągliwości i zmniejszyć koncentrację naprężeń poprzez rozsądne rozmieszczenie komponentów.

     Podsumowując, kontrola wad spawania PCBA wymaga zbudowania systemu kontroli jakości „sprzęt-proces-projekt” typu „trzy w jednym”. Częstotliwość występowania wad lutowania można systematycznie zmniejszać poprzez regularną konserwację sprzętu lutowniczego, profesjonalne szkolenie operatorów i projektowanie niezawodności układu PCB. Głębokie zrozumienie natury fizycznej różnych wad i wdrożenie ukierunkowanych środków zapobiegawczych to podstawowe ścieżki do poprawy niezawodności komponentów PCBA.