Tartalomjegyzék
Szeretné kiküszöbölni a hullámforrasztást és egyszerűsíteni a vegyes technológiájú nyomtatott áramköri lapok összeszerelését? Pin-in-Paste (tolakodó) forrasztás integrálja a átmenő lyuk (THT) és felületre szerelt (SMT) alkatrészek egyetlen reflow-menetben, ami növeli az automatizáltságot, a megbízhatóságot és csökkenti a költségeket.
Ez a blog bemutatja a a PiP forrasztási technológia előnyei, alkalmazási helyzete és folyamata. Útmutató a tervezéshez és a megoldásokhoz a gyakori problémákra is magyarázatot adnak.
Mi az a Pin-in-Paste (behatoló) forrasztás?
A pin-in-paste forrasztás, más néven intruzív forrasztás, egyesíti mindkettőt. felületre szerelt és átmenő furatú alkatrészek PCB-szereléshez. A módszer a következőkből áll forrasztópaszta nyomtatás a galvanizált átmenő lyukakra, az alkatrészvezetékek behelyezése ezekbe a lyukakba, majd a lap újraforrasztása forrasztókemencében. Azáltal, hogy lehetővé teszi az átmenő furatú alkatrészek forrasztását az újraforrasztás során, megszűnik a másodlagos hullámforrasztás szükségessége, így javul az automatizálás és a megbízhatóság.
Miért használja a betolakodó forrasztást
A betolakodó forrasztás előnyeiing
A leggyakoribb forrasztási technológiák a következők hullámforrasztás és reflow forrasztás, a tolakodó forrasztás használata:
- Kompatibilis a meglévő folyamatokkal, a hegesztési folyamat és a berendezések költségeinek csökkentése
- Kerülje a kézi hegesztést és a hullámforrasztást a felületszerelési eljárás során
- Kompatibilis a következőkkel no-clean forrasztás folyamatok, a forrasztás utáni tisztítási folyamat egyszerűsítése
Mikor használjon Pin-in-Paste forrasztást?
Az intruzív forrasztás használata a legmegfelelőbb a sűrű PCB-khez korlátozott területen, mivel a hagyományos átforrasztás nem kivitelezhető. Ez a technika hasznos a mechanikailag erős kötéseket igénylő alkalmazásokhoz, például csatlakozókban, transzformátorokban és más túlméretes vagy nehéz alkatrészekben.
Javítás és karbantartás
Az intruzív forrasztás szintén hasznos a következők során PCB javítás vagy átdolgozás. Megbízható módszert biztosít a hibás alkatrészek integrálására, teljes hullámú forrasztási beállítások nélkül.
Nehéz vagy nagyméretű alkatrészek
Az olyan alkatrészek, mint a relék, a transzformátorok és a hűtőbordák jobban alkalmasak az intruzív forrasztásra, mivel ezek szerkezeti szilárdságot igényelnek.
Összehasonlító elemzés más típusú forrasztási technikákkal
| Módszer | Erősségek | Korlátozások | Legjobb felhasználási eset |
| Beavatkozó forrasztás | Áramvonalas lépések, erős kötések, automatizálásra alkalmasak | Szigorúan ellenőrizni kell | Nagy megbízhatóságú vegyes szerelvény |
| Hullámforrasztás | Egyszerre több PTH komponens feldolgozására képes | Maszkolás szükséges, felesleges fluxusmaradványok | Nagy PTH-komponensű táblák |
| Kézi forrasztás | Alkalmazkodóképes és képes a hibák kijavítására | Nem skálázható, hosszú időbe telik | Kis volumenű javítások és prototípusok |
| Szelektív forrasztás | Fókuszban a PTH forrasztás precizitással | Lassabb, mint a hullám, a beállítási költség magas | Vegyes szerelvények szűk távolságokkal |
| Csak SMT reflow | A felületszerelési technológia esetében nagyon hatékony | Nem kompatibilis a PTH-val | Tisztán SMT lapok |
A Pin-in-Paste folyamat menete
A standard forraszpaszta nyomtatási lépés során, a sablon a forraszpaszta felvitelére szolgál a Plating Through Holes (PTH). Ezután a pasztát feltöltik, és hozzáadják az átmenő lyukú alkatrészeket. Egy lépésben a teljes szerelvényt áthelyezik egy reflow kemence, ahol a bevezetett hő megsüti a forraszpasztát, ezáltal cseppfolyósítja és elektromos és mechanikai kötéseket hoz létre az SMT és az átmenő furatú alkatrészek között.
A legjobb eredmények elérése érdekében speciális intézkedéseket kell alkalmazni:
- A forraszpasztát megfelelően kell felhordani, hogy teljesen kitölteni a via és a tábla mindkét oldalán erős kötéseket hoz létre.
- A zsugorodási hézagok és a hideg hézagok általában a nem teljes nedvesedéssel járnak együtt; ezért, a megfelelő reflow-profilokat a time-above-liquidusra kell beállítani (TAL) az ilyen hibák megelőzése érdekében.
- A felhasználandó alkatrészek vezetékeit a következőkkel kell összekötni termikusan kompatibilis a reflow hőmérséklet-tartományával valamint a pin-in-paste eljárással, hogy ne szívják el túl könnyen a hőt.
Ezek a gyakorlatok segítenek a legjobb ízületi integritás és megbízhatóság elérésében az építés során.
Kritikus PCB tervezési megfontolások a Pin-in-Paste-hez
Ahhoz, hogy az intruzív forrasztási módszerek sikeresek legyenek, egyensúlyt kell teremteni az alkatrészválasztás és a PCB elrendezés tervezése optimálisan, hogy lehetővé tegye a nedvesítést és a hordó feltöltését az újraforrasztás során.
Ólom hossza és alakja
A vezeték hosszának biztosítania kell a megfelelő elektromos érintkezést és mechanikai tartást, ugyanakkor meg kell akadályoznia a rövidzárlatokat vagy a szomszédos alkatrészek interferenciáját. Az ideális vezetéknyúlvány jellemzően 0,5 mm és 1,0 mm között a lap alján túl. Kerek és négyzetes keresztmetszet a vezetékek kedvezőek; a lapos vezetékek azonban gondot okozhatnak a nedvesedés szempontjából, és csak megfelelő tesztelés után szabad használni őket.
Lyuk átmérő
Az alkatrészvezeték és a galvanizált furat széle közötti távolságnak pontosnak kell lennie. Az átmérőbeli hézag (a furat átmérője és az ólom átmérője közötti különbség) 0,2 mm és 0,25 mm között általában ajánlott. Ez elegendő forraszpasztát rögzít, miközben megakadályozza a laza kötéseket, amelyek lebegéshez vagy elégtelen nedvesedéshez vezethetnek.
Pad Design
A párnák PTH-jának megfelelő méretekkel kell rendelkeznie ahhoz, hogy lehetővé tegye a sablonpaszta felvitelét, valamint megfelelő forrasztási hézagot képezzen. A párnák méretének kövesse az IPC-2221 vagy IPC-7351 szabványt. és figyelembe kell venni a vezetékek sajátos geometriáját és a tábla osztályát, amely vagy 2. vagy 3. osztály.
Forrasztási maszk távolság
Kell lennie egy nyílásnak a forrasztási maszk a PTH körül a megfelelő forrasztási hozzáférés és a maszk szennyeződésének elkerülése érdekében. Általában, a 75-100 mikrométeres hézag a szabvány. A sátorozás ebben az esetben nem kívánatos, mivel akadályozná a forraszanyag áramlását.
Via Fill Percentage (Kitöltési százalék)
A oldalon. nagy megbízhatóságú alkalmazások (gyakran IPC 3. osztályba sorolva), a 75% minimális forrasztási töltöttsége a hordóban jellemzően a robusztus mechanikai szilárdság biztosítása érdekében. A paszta mennyiségének szabályozásához fontos a megfelelő stenciltervezés és a folyamatlépések gondos mérlegelése. A töltési szintek szintén garantálhatók Röntgenellenőrzés vagy mikroszekciós elemzés.
Komponensek tájolása és távolsága
A tervezőknek meg kell próbálniuk magas, átmenő furatú alkatrészek elhelyezése a kritikus SMT szakaszoktól távolabb és minimalizálja a termikus árnyékolást az újraömlesztés során. A PTH-elemek közötti meghatározott távolságokat szigorúan be kell tartani, hogy a forraszpaszta nyomtatható és az alkatrészek behelyezhetőek legyenek, különösen robotizált elhelyezés esetén.
Hőmentesítés és földelés
A hőkiegyenlítéseket a következőhöz csatlakozó, átmenő lyukakon kell elhelyezni nagy rézöntések csökkenteni hőelvezetés, ami negatívan befolyásolhatja a forrasztást. Olyan helyzetekben, ahol a hőelvezetés nagyon kritikus, az egyenletes felmelegedés eléréséhez szükség lehet az újraforrasztási profil módosítására.
Gyakori Pin-in-Paste hibák és megoldások
Félig kész lyukak kitöltése
Ha egy átmenő lyukat nem sikerül teljesen kitölteni forraszpasztával, az hiányos kitöltést jelent.
Kipróbálhatja:
- Az átnyomott forraszpaszta mennyiségének növelése
- A sablon nyílásméretének beállítása
- Rekeszbeállítási technikák használata
Forrasztóhíd hibák
A forraszthidak közvetlenül a túlzott mennyiségű paszta felhordása vagy egy alkatrész helytelen elhelyezkedése miatt keletkeznek, és így a forraszanyag a szomszédos lapkákhoz vagy vezetékekhez csatlakozik. Ez gyakran okoz rövidzárlat.
Hogy megelőzzük, elengedhetetlen a sablontervezés, valamint a pasztafelhordás és a beillesztés pontosságának finomhangolása.
Üregek vagy lyukak
A forrasztási kötésekben lévő hézagok vagy apró rések gyakran környezeti tényezők, például csapdába esett fluxusmaradványok vagy az újraolvasztási folyamat során a szerelvényből kiszabaduló nedvesség miatt keletkeznek. Az ilyen üregek nemcsak a forrasztási kötést gyengítik, hanem a megbízhatóságot is veszélyeztetik.
Ez a hiba minimalizálható a következőkkel a PCB-k sütése a nedvesség eltávolítása érdekében és alacsony hézagtartalmú forraszpaszta használata.
Hideg ízület
A hideg kötések, amelyek tompának és szemcsésnek tűnnek, akkor keletkeznek, amikor a hőhiány a forraszanyag teljes nedvesedésének hiányához vezet, ami gyakran előforduló probléma az újraolvasztási fázis során.
A probléma megoldásához a következőkre van szükség az újraolvasztási profilok optimalizálása, különösen a TAL és a csúcshőmérséklet tekintetében.
Pin lebegő
A pin floating az alkatrészek kivezetéseit jelenti, amelyek kiemelkednek a forraszanyagból, és gyakran a rossz nedvesítés okozza, ami törékeny és nyitott kötésekhez vezet. A lazább vezeték-lyuk illeszkedés is okozhatja ezt a problémát.
Ezt a következőkkel lehet enyhíteni jobb ólomfényezés-kompatibilitással és szorosabb ólom-lyuk arányokkal rendelkező alkatrészek használata.
Valós világbeli esettanulmány: A Pin-in-Paste időszakos hibáinak diagnosztizálása
Egy közepes volumenű elektronikai összeszerelő küzdött az intruzív forrasztás során fellépő illesztési hibákkal. Az újraolvasztás után az illesztéseket hőprofilozással, forrasztási mennyiséggel és sablontervezéssel értékelték, ami azt sugallta, hogy az illesztések elfogadhatóak, de az alkatrészek továbbra is megbuktak a funkcionális teszteken. A hiba a megbízhatósággal kapcsolatos aggályokat növelte az utómunka számával együtt.
A mélyebb elemzés az alkatrészek minőségét célozta meg. A vizsgálathoz a minták gyorsított szimulált újraömlesztési expozíciónak vetették alá (sütés 125°C-on 5 percig), majd a forraszthatóság értékelése nedvesedési egyensúly vizsgálatával(a forraszanyag folyóképességének és az ólomhoz való tapadásának mérése). Míg a nem sütött alkatrészek megfeleltek a nedvesedési egyensúlyi vizsgálaton, a sütöttek gyenge forrasztóanyag-nedvesedést mutattak. Ez arra utal, hogy néhány oxidáció vagy lebomlás formája hőterhelés hatására a felszínen keletkezett. A bekövetkezett oxidáció vagy degradáció minimális volt és nem volt megfigyelhető, de az áramlási hőmérsékletre történő újramelegítés során vált fontossá.
A vizsgálati eredmények birtokában a gyártó felvette a kapcsolatot az alkatrész-beszállítóval. A továbbfejlesztett galvanizálási rendszerekre való áttérés és a jobban karbantartott felületkezelés biztosította, hogy a következő tételek átmenjenek a forraszthatósági vizsgálatokon. A hibaarányok jelentősen csökkentek e változtatások után.
Következtetés
Pin-in-Paste forrasztás hatékonyan ötvözi az átmenő lyukak mechanikai szilárdságát a felületi szerelésű reflow-feldolgozás hatékonyságával. Ezenkívül minimalizálja a gyártási lépéseket, megtakarítja a kézi forrasztási folyamatokat, és javítja a mechanikus reteszelést, ezért számos ágazatban előnyben részesítik a szorosan csomagolt, több technológiát alkalmazó szerelvényeknél.
A Pin-in-Paste forrasztás sikeres megvalósításához a következőkre van szükség gondos tervezés és folyamatellenőrzés. Összetett projektek vagy meglévő folyamatok optimalizálása esetén a következő területeken tapasztalt szakértőkkel való együttműködés DFM (gyárthatósági tervezés) és fejlett forrasztási technikák, mint például a ELEPCB megbízható, nagy hozamú termelést biztosíthat. Kapcsolatfelvétel hogy megbeszéljük a vegyes összeszereléssel kapcsolatos konkrét kihívásokat!
GYIK
A1: Az alkalmassági ellenőrzéseket minden egyes alkatrészen el kell végezni. Az ELEPCB azt ajánlja, hogy az alkatrészspecifikációkat a DFM mérnökökkel együtt ellenőriztesse az optimális geometria és az újraolvasztási hőmérséklet elviselésének biztosítása érdekében.
A2:
Hibrid szerelvények esetében igen. Az intruzív forrasztás eltávolítja a fluxusmaradványokat és a termikus sokkot, ami javítja a kritikus folyamatok konzisztenciáját.
KAPCSOLATFELVÉTEL
Hungarian 
English 
Italian