תוצאות חיפוש > Lead-Free Soldering Challenges

ייצור PCB מוביל הפך לסטנדרט התעשייה בשל תקנות סביבתיות כגון הגבלת צוללות מסוכנות (RoHS) הוראה.בניגוד למכרנים מסורתיים של tin-lead כי נמס בסביבות 18 מעלותC, ⁇ ללא מוביל כמו SAC305 (in-silver-copper) דורש טמפרטורות שיא בין 235 מעלות צלזיוס ו 250 מעלות צלזיוס, עם נקודות נוזליות קרוב 21 ° C ל מנגנונים מוגברים זה חייב להיות טיפול מנגנונים מתקדמים.

הטמפרטורה של עיבוד גבוה יכולה לגרום ל-FLT:0; דף המלחמה של לוח הזמנים 1 (FLT:2delaminationFLT 3: 3), ו-FLT:4 מכתש מטלטלטל:5 אם החומר הלוטש חסר מספיק התנגדות תרמית.בנוסף, מפרקים ללא מטרות הם יותר מתפתלים והופכים לעייפות תחת רכיבה תרמית בהשוואה למאפיינים של גיאומטריה נמוכה יותר.

יצרנים בולטים הגיבו על ידי הצעת חבילות תואמות ללא מטרות, אבל רכיבים מורשת רבים עדיין נושאים רמת רגישות לחות (MSL) דירוגים הדורשים אפייה זהירה וטיפול. השילוב של טמפרטורה גבוהה יותר, זמן ארוך יותר מעל נוזל, וזעזוע תרמי מזרימת מספר פעמים עובר מקומות דרישות גדולות יותר על כל היבט של עיצוב PCB.

בחירת החומריות עבור אחריות

המונחים:

הטמפרטורה של המעבר הזכוכית (Tg) של הבסיס להלמין היא הפרמטר הקריטי הראשון. Standard FR-4 עם Tg של 130 מעלות C ל-140 מעלות C הוא לא מספיק עבור תהליכים ללא מטרות.מעצבים צריך לציין FLT:0-Tg FRG-4reaFLT:1 (Tg ⁇ C) או חומרים מתקדמים כגון פוליimide, BT-OPT PT לסביבות מורכבות (Trace) כדי למנוע מחזורים מרובים של חומרים מ-C)

בנוסף ל-Tg, שימו לב ל-CTE התחתונה:0coefficient of תרמי הרחבה (CTE)BuildFLT:1 של ה- CTE התחתונה ב- z-axis מסייע להפחית באמצעות לחץ בחבית במהלך סיורים תרמיים.חלק מהתתתתתתתתתתתתתתתכנפיים ביצועים גבוהים להשיג Z-Axis CTE מתחת ל- 50 ppm/C, ו-C, והתאמה של נחושת יותר ויותר מקרוב ורחבהת את החיים דרך החורים.

Prepreg ו- Core Constraints

התוכן של שרף וסגנון זכוכית אנוכי להשפיע הן ביצועים תרמיים והן שליטה אימפולסיבית. עבור לוחות ספירה גבוהה, לבחור prepregs עם Tg דומה הליבה כדי למנוע מתח פנימי. השתמש משקפי להפיץ כדי להפחית רעב וריאציות עובי שיכול לגרום ריכוז חום. Note כי כמה פריים זרימה נמוכה לספק מילוי טוב יותר באמצעות חורים, למנוע חסמים כי נחלשים מכרו מפרקים.

PC-CDC סיום הבחירה

פני השטח מסיימים על כריות נחושת חשופים משפיעות ישירות על זמינות בתנאים ללא מוביל.בעוד שאוויר חם נמכר (HASL) עם סגסוגת ללא מוביל הוא אופציה, זה יכול לייצר אפילו משטחים לא אחידים כי פשרה מכירת קנס טוב יותר אפשרויות כוללים:

  • (ב) [15] ,0) , ⁇ (החלל הבלתי-מחשמל) גולדהולד (Kel Immersion Goldve) 1) – מספק משטח שטוח, התנגדות קורוזיה מעולה, וכדאיות טובה.המחסום ניקל מונע צמיחה בין-זרםית של נחושת, אך עובי זהב חייב להיות נשלט כדי למנוע מפרקים.
  • (FLT:0)ENEPIG (ניקל אלקטרול ללא חשמל אטומי זהב) ⁇ FLT:1 - מוסיף שכבת חתלתול שמונעת עוד יותר קורוזיה ניקל ותומכת בחיבור עבור הן מכרות והן חיבור חוט.
  • (FLT:0)OSP (אורגניקה מכרה אסרטיבי) FLT:1 - סיום יעיל עלות שעובד היטב עם מכרים ללא מוביל אם הציפוי מיועד לפרופילים עתיריים גבוהים.
  • (ב) [15] ,0) ,(Immersion Tin/ SilverFLT:1) הציע מכרות טובות אך הם נוטים לצמיחת שוק אם העיבוד אינו נשלט בקפידה.

עבור עיצובים בעלי אחריות גבוהה, ENEPIG מומלץ לעתים קרובות למרות עלות גבוהה יותר, כי הוא עומד על מספר רב של זרימות ומספק שכבה בין-מטלית עקבית ללא קשר לסיומו, להבטיח כי FLT:0surface עוביFLT:1 נשאר בתוך מפרטים של יצרנים כדי למנוע מיצוי משותף מכר.

הנחיות תכנון ותיקון

פד גיאומטריה ו- Solder Mask

מכרים ללא עופרת מפגינים את הייבוש והתפוצה בהשוואה לסגסוגת מובילות.לכן, יש לחשבו בקפידה את מידות החסות כדי להבטיח נפח נמכר מספיק תוך כדי מניעת גישור.הגדלה של צינורות ב-10-15% עבור רכיבים על פני השטח כדי לפצות על הפחתת הרטבה.עבור מכשירים מובילים, השתמש ב-FLT:0non-solder המסכות המוגדרות (NSMD) מפלטים על 1:1 מפני שתאפשרוות אחידות יותר.

יש לשמור על פתחי מסיכה שנמכרים צמודים סביב כריות כדי להימנע מ-75 מיקרומטר (חלפה) על נחושת.לשמור על נחושת:0solder מסה צלולה (FLT:1) של לפחות 75 מיקרומטר (3 מילימטר) עבור עיצובים סטנדרטיים ו -100 מיקרומטר (4 מילימטר) עבור רכיבים קלים, עבור רכיבים מסולפים כמו QFNs, לשקול באמצעות פנקס מתאים כדי למנוע מילוי מתאים.

Trace Widths & Thermal Reliefs

עקבות Wider עוזרים להפיץ חום ממפרקים שנמכרים במהלך זרימה, להפחית את הסיכון של כתמים חמים.עבור רשתות חשמל, להשתמש רוחבי עקבות שיכולים לטפל לפחות 1.5 פעמים הזרם הצפוי בטמפרטורות עד 30 מעלות צלזיוס מעל ambient. for Identity, לשמור רוחב עד 0.15 מ"מ (6 מייל) כדי למנוע התנגדות מוגזמת תחת טמפרטורה גבוהה.

(FLT:0) ההקלה הירומית של ה-FLT:1 הם הכרחיים עבור כריות הקשורות למטוסי נחושת גדולים. עיצוב טיפוסי ללא מוביל משתמש ארבע שיחות עם רוחב של 10-15 מילימטר כל אחד.זווית הדיבור צריך לספק מספיק נחושת כדי לנהל חום במהלך נמכר אך צר מספיק כדי לאפשר את המשטח להגיע לטמפרטורה מחוספסת במהירות.

ויה ומופעל באמצעות שיקולים

וריאציות העוברות התחדשות ללא עופרת חייבות להיות עובי חזק. קופר בחבית צריך להיות מינימום של 25 מיקרומטר (1 mil) לעמוד בלחץ תרמי.עבור מיקרוביות (שלא מחוספס), לשמור על יחס של 1:1 או נמוך כדי להבטיח מילוי נחושת אמין.מלא ו capped דרך תחת כריות BGAs לשפר העברה תרמית ומונעים מחסומים; לשקול יחס של 1:1 או נמוך יותר כדי להבטיח מילוי חומרים מוליכים על בסיס דרישות עכשוויות.

מקום מתאים לניהול התרמומלי

מרכיבים קבועים על הלוח כדי למזער ⁇ תרמי ולהגן על חלקים רגישים הוא חיוני. Place חום רכיבים כגון capacitors אלקטרוליטי, מחברים עם דיור פלסטיק, ואת oscillators גבישים הרחק מן הקצוות הלוח וכבישים ליד קירור אוויר.אם אפשרי, או רכיבים גדולים נוח לכיוון של תנור זרימה לאחור כדי להפחית את ההשפעות הצל.

(FLT:0) צללים קדמוניים (FLT:1) מתרחשת כאשר מרכיבים גבוהים חוסמים חום מלהגיע רכיבים קטנים יותר מאחוריהם.כדי להפחית את זה, גבהים רכיב stagger ולהימנע הצבת חלקים גבוהים מאוד מיד במעלה הזרם של מרכיבים פסיביים קטנים.עבור לוחות מרובים, להשתמש במטוסים נחושת פנימיים כמו מפיץ חום - להובלת מטוסים קרקע כדי תרמילים של חשמל באמצעות מספר תרמיים באמצעות מספר רב.

כאשר הצבת לוחות דו-צדדיים, לשקול את המשקל ואת גודל של רכיבים בצד התחתון. רכיבים כבדים עשויים להימחק במהלך זרימת החילוף השני אם לא נתמך כראוי. השתמש ב dotsive או טכניקות סלקטיבית עבור חלקי חור התחתון.

פרופיל ותהליך Parameter אופטימיזציה

פרופילי זרימה ללא עופרת דורשים בדרך כלל FLT:0soakcio ZoneFLT:1 בין 150 מעלות צלזיוס ל 200 מעלות C עבור 60-90 שניות להפעיל את השטף ולהבטיח טמפרטורה אחידה על פני הלוח.הקצב הגדל במהלך אזור טרום ההתחממות צריך להיות מוגבל 1- 2C לשנייה כדי למנוע זעזוע תרמי.

עבור גל הנמכר באמצעות מרכיבים חור, אותם עקרונות חלים: לחמם את ההרכבה ל -100-120 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן ליצור קשר עם הגל ללא מוביל ב 260-270 מעלות C למשך 2-5 שניות. השתמש באווירה חנקן בסיר הגל הנמכר כדי להפחית חמצון ולשפר את הרטט. הגל הנמכר צריך לספק תנופה נאותה כדי לפירוק שאריות פלוקס ולהבטיח מילוי מלא.

ניטרוגן מתנקז בתנורות זרימה מועיל גם: הוא מקטין את המתח פני השטח של מכר מלוטש, המוביל לרטוט טוב יותר ופחות גשרים על רכיבים בסדר גודל.

עיצוב ל Inspection and Rework

מפרקי מכר ללא עופרת יכולים להיות קשים יותר לבדוק ויזואלית בגלל המראה העמום שלהם בהשוואה למוכר מוביל:0Automated אופטי בדיקה (AOI) ראשי תיבות של LT:1 מערכות יש צורך להיות מותאמים לטיפול זה הניגוד מופחת.בנוסף, מפרקים ללא מוביל נוטים יותר להציג סדקים מיקרוסקופיים כי הם בלתי נראים לעין; לכן X-pilray מומלץ לבדוק פגמים ראשיים כדי לזהות פגמים QGA ו-Fin.

לצורך עבודה מחדש, טמפרטורות גבוהות יותר נדרשות להסיר ולהחליף רכיבים.זה מגביר את הסיכון להסרה ונזקי מליאה.לתכנן את הלוח עם FLT:0additional נחושת מעוגני נחושת: 1 על כריות גדולות ולהימנע מ הצבת דרך קרוב מדי לקצה המשטח.

בקרת איכות ובדיקה אמינה

מעבר לבדיקות סטנדרטיות של בדיקות חזותיות ובדיקות חשמל, אסיפות PCB ללא מטרות רווח מבדיקות אמינות קפדניות יותר.בדיקות מפתח כוללות:

  • (FLT:0) Thermal רכיבה על אופניים FLT:1 - בדרך כלל -40 מעלות C ל +125 ° C עבור 500-2000 מחזורים. Monitor מכר שינויים בהתנגדות משותפת כדי לזהות כישלונות מוקדם.
  • (FLT:0Drop and Shockcio TestingFLT:1) - מכרים ללא מטרות יכולים להיות יותר מגרים תחת שיעורי לחץ גבוה; בדיקות ירידה ברמת לוח עבור JEDEC JESD22-B111 לעזור לאמת את העוצמה.
  • (ב) ,0) בדיקת רגישות ממאירה (FLT:1) לאחר, אופה התאספו על ידי 85 מעלות צלזיוס/85% RH במשך 168 שעות, ולאחר מכן גלגול מחדש כדי לבדוק את הדיכאון או פופקורן.
  • (FLT:0Cross- quaingFLT:1) - ניתוח הרסני של המפרקים שנמכרים מגלה עובי בין-מטאלי, טיפת אחוז, וזווית רטובה.

עבודה עם יצרן PCB אמין של PCB (FLT:0) מספק נתונים מפורטים על אישורים חומריים ובקרת תהליכים.מצאות רבות מציעות עיצוב חינם עבור ייצור (DFM) ביקורות כי לתפוס בעיות חוסר איזון תרמי מוקדם.

אקו-הממשלה ושיקום

תכנון עבור מכירת מוביל באופן אוטומטי מתאים לדרישות RoHS, אבל מעצבים חייבים גם לשקול הגבלות חומר על פיגור להבה halogenated וכימיקלים אחרים. סמן חומרים כי לפגוש IEC 61249-2-21 עבור תאימות ללא halogen אם מיקוד שווקים אירופיים.בנוסף, להבטיח כי פני השטח הנבחר לא מכיל חומרים אסורים - לדוגמה, למנוע את זה להשתמש זהב מבוסס cyan ללא אמבטיות פסולת כראוי.

שיקולי מחזור וסיום של החיים חשובים יותר ויותר.שימוש בתקני FLT:0IPCαFLT:1 עבור סימון קודים לזיהוי שרף על רכיבים גדולים ולתייג את הלוח עם הסוג הסופי כדי להקל על מיון. חלק מהלקוחות דורשים גם מינרלים קונפליקטים שדיווח עבור tin, טנטלום, tungsten, וזהב המשמש בדירקטוריון.

מקרה מחקר: מצבי כישלון נפוצים וכיצד להימנע מהם

גורם מוביל לכשלונות שדה בעיצובים ללא עופרת הוא FLT:0head-in-pillow (HIP) ראשי תיבות של שדה 1:1, שבו המפנה הנמכר על הכדור אינו מלא פחם עם כדור הרכיב במהלך התחדשות.זה לעתים קרובות תוצאה של עיצוב לא מספיק או פרופילים לא-אופטימיים.

נושא תכוף נוסף הוא (FLT:0) מטלטלטל מטלטל 1 (FLT:0) ,(0) ,(ההההתעלמה של נוקשות גבוהה יותר של מכרים ללא עופרת) כולל שימוש בנחוש עבה יותר ( ⁇ 1 oz) על שכבות חיצוניות, צמצום גודל החתך ביחס לתבנית הקרקע, ובחירת נשגב עם פיזור גבוה יותר בשבר יכול גם כן להפחית את קצב הקירור לאחר קירור.

לבסוף, (FLT:0) הגירה אלקטרונית (ECM)BuildFLT:1 יכול להתרחש אם שאריות פלוקס לא לגמרי לנקות, במיוחד תחת מרכיבים בסדר גודל. השתמש בשטף ללא ניקוי המיועד לתהליכים ללא עופרת ולהבטיח כי משטח העמידות נשאר מעל 108 ⁇ לאחר ציפוי קונפורמנטלי יכול לספק מחסום נוסף נגד עבירות.

מסקנה

עיצוב PCB עבור מכרה ללא מוביל הוא לא רק עניין של הגדלת טמפרטורת זרימת הדם; זה דורש גישה הוליסטית מן הברירה החומרית דרך בדיקה סופית. על ידי בחירת ליהדות גבוהה, משטח מתאים לסיים, מדפים מתאימים, מיקום מותאם אישית, ואת מיקום מודע, מהנדסים יכולים לייצר אסיפות כי לעמוד נוקשות של עיבוד ללא מוביל.

לקריאה נוספת, עיין בהנחיות ה-FLT:0 ,NIST על אמינות משותפת ללא מנועים (FLT:1) ותקן FLT:2IPC-7095 עבור עיצוב BGA ו-FLT 3: 3.