Tegenwoordig maken de meeste elektronische producten gebruik van surface mount technology (SMT) om kleinere afmetingen, een hogere componentdichtheid en een efficiëntere productie te realiseren.
Zelfs bij een sterk geautomatiseerde productielijn kunnen er tijdens het SMT-proces nog steeds diverse soldeerfouten optreden. Deze problemen worden meestal veroorzaakt door een instabiele soldeerpasta-aanbrenging, onnauwkeurige componentplaatsing of onredelijke temperatuurinstellingen voor het reflow-solderen. Wanneer deze problemen zich voordoen, kunnen ze leiden tot zwakke soldeerverbindingen, slechte elektrische verbindingen en, in ernstige gevallen, tot het volledig uitvallen van het product.
Voor bedrijven die PCBA's produceren, is het van groot belang om veelvoorkomende SMT-soldeerfouten te begrijpen. Alleen door te begrijpen hoe deze problemen ontstaan en tijdig corrigerende maatregelen te nemen, kan de productieopbrengst worden verbeterd en het SMT-assemblageproces stabieler en betrouwbaarder worden.
Vervolgens bespreken we een aantal veelvoorkomende defecten bij SMT-assemblage, de oorzaken ervan en de oplossingen die in de praktijk kunnen worden toegepast.
Wat is SMT-assemblage en waarom zijn defecten belangrijk?
SMT-assemblage is een productieproces dat wordt gebruikt voor de assemblage van printplaten. Tijdens dit proces worden elektronische componenten rechtstreeks op het oppervlak van de printplaat gemonteerd. Deze methode maakt gebruik van Surface Mount Technology (SMT), waardoor componenten kleiner kunnen zijn en dichter op elkaar geplaatst kunnen worden, waardoor er meer componenten op de beperkte ruimte van de printplaat passen. Daarom is SMT-assemblage in de moderne elektronica-industrie de meest gebruikte assemblagemethode voor PCBA's geworden.
Hoewel SMT-assemblage sterk geautomatiseerd is, kunnen er tijdens de productie nog steeds diverse problemen optreden. Als een stap in het SMT-proces niet goed wordt gecontroleerd – zoals een ongelijkmatige soldeerpasta-aanbrenging, verkeerde plaatsing van componenten of een ongeschikt temperatuurprofiel voor het reflow-solderen – kunnen er verschillende soorten SMT-soldeerfouten ontstaan.
Deze SMT-soldeerfouten hebben direct invloed op de kwaliteit van de soldeerverbindingen en daarmee op de normale werking van het circuit. Zo kan een soldeerbrug een kortsluiting veroorzaken, terwijl onvoldoende soldeer kan leiden tot onderbroken verbindingen.
Daarom is het in het PCBA-productieproces van groot belang om SMT-soldeerfouten tijdig op te sporen en te verminderen. Alleen door elke stap van het SMT-proces goed te controleren, kunnen stabiele en betrouwbare soldeerverbindingen worden gegarandeerd, wat de productkwaliteit en de productieopbrengst ten goede komt.
Veelvoorkomende defecten bij SMT-assemblage: oorzaken en oplossingen.
Hieronder volgen enkele veelvoorkomende SMT-soldeerfouten die optreden bij SMT-assemblage en PCBA-productie. PCBasic geeft een overzicht van de oorzaken van deze soldeerfouten en de bijbehorende oplossingen.
Soldeerbrug
Soldeerbruggen zijn een van de meest voorkomende soldeerfouten bij SMT-assemblage. Soldeerbruggen ontstaan wanneer de soldeerpasta smelt tijdens het reflow-solderen en twee pads of componentdraden verbindt die elektrisch gezien niet met elkaar verbonden zouden moeten zijn.
Bij de assemblage van printplaten kunnen soldeerbruggen gemakkelijk kortsluiting veroorzaken en in ernstige gevallen leiden tot productstoringen.
Oorzaken
Veelvoorkomende oorzaken zijn onder andere:
• Te veel soldeerpasta tijdens het printen met soldeerpasta.
• Componentuitlijningsfouten tijdens het SMT-proces
• Onjuist ontwerp van de sjabloonopening
• Onjuist temperatuurprofiel voor reflow-solderen
Oplossingen
Bij SMT-assemblage kunnen we soldeerbruggen op de volgende manier verminderen:
• Optimaliseren van de printparameters voor soldeerpasta
• De grootte van de sjabloonopening aanpassen
• Verbetering van de plaatsingsnauwkeurigheid van de pick-and-place machine
• Optimalisatie van het temperatuurprofiel voor reflow solderen
Onvoldoende soldeer
Onvoldoende soldeer is ook een veelvoorkomend SMT-soldeerdefect bij de productie van printplaten. Dit defect treedt op wanneer er onvoldoende soldeerpasta op de contactpunten van de printplaat aanwezig is, wat resulteert in onvolledige of zwakke soldeerverbindingen.
Oorzaken
Veelvoorkomende oorzaken zijn:
• De openingen in het sjabloon zijn geblokkeerd tijdens het printen met soldeerpasta.
• Soldeerpasta van slechte kwaliteit
• Onjuist PCB-padontwerp
• Instabiele rakeldruk tijdens het printen
Oplossingen
Bij SMT-assemblage kan onvoldoende soldeerwerk worden verminderd door de volgende maatregelen:
• Maak het sjabloon regelmatig schoon.
• Gebruik hoogwaardige en stabiele soldeerpasta.
• Controleer de soldeerpasta-print met behulp van SPI-apparatuur.
• Zorg voor een constante en stabiele druk van de wisser.
Soldeerballen
Soldeerbolletjesvorming verwijst naar de vele kleine soldeerbolletjes die na het reflow-solderen rond een component verschijnen. Als deze kleine soldeerbolletjes bewegen, kunnen ze kortsluiting veroorzaken tijdens de printplaatmontage.
Oorzaken
• Soldeerpasta bevat vocht of heeft vocht geabsorbeerd.
• De opwarmingssnelheid tijdens het reflow-solderen is te hoog.
• Te veel soldeerpasta
• Verontreiniging op het PCB-oppervlak
Oplossingen
• Bewaar soldeerpasta op de juiste manier.
• De verwarmingssnelheid van het reflow-solderen aanpassen
• Houd het oppervlak van de printplaat schoon.
• Verbeter de beheersing van het SMT-proces.
Grafstenen
Het 'tombstoning'-effect is een veelvoorkomend soldeerdefect bij SMT-solderen. Tijdens het reflow-solderen komt één uiteinde van het kleine SMD-component los van de printplaat en gaat rechtop staan, waardoor het eruitziet als een grafsteen.
Oorzaken
• Ongelijkmatige verwarming tijdens reflow-solderen
• Ongelijke hoeveelheden soldeerpasta op de twee contactpunten
• Ongebalanceerd PCB-padontwerp
• Ongelijkmatige koperverdeling op de printplaat
Oplossingen
Bij SMT-assemblage kan tombstoning worden verminderd door de volgende methoden:
• Optimaliseer het PCB-padontwerp.
• Zorg voor een gelijkmatige soldeerpasta-afdruk.
• Optimaliseer de temperatuurverdeling tijdens het reflow-solderen.
Niet-bevochtigend / Ontvochtigend
Niet-bevochtiging verwijst naar een situatie waarbij het gesmolten soldeer zich niet hecht aan de contactpunten van de printplaat of de aansluitingen van componenten tijdens het reflow-solderen. Ontbevochtiging verwijst naar de situatie waarbij het soldeer zich aanvankelijk wel aan een oppervlak hecht, maar zich er vervolgens weer van terugtrekt.
Beide situaties zullen leiden tot onbetrouwbare soldeerverbindingen.
Oorzaken
• Oxidatie van PCB-pads of componentdraden
• Soldeerpasta van slechte kwaliteit
• Onjuist temperatuurprofiel voor reflow-solderen
• Verontreiniging op het PCB-oppervlak
Oplossingen
• Verbeter de oppervlakteafwerking van de printplaat.
• Gebruik stabiele en hoogwaardige soldeerpasta.
• Beheer de opslagomstandigheden van componenten en printplaten.
• Optimaliseer het reflow-soldeerproces.
Soldeerparelvorming
Soldeerparels verwijzen naar kleine soldeerdeeltjes rond componenten tijdens SMT-assemblage. Als deze deeltjes bewegen, kunnen ze kortsluiting veroorzaken.
Oorzaken
• Overmatige soldeerpasta
• Onjuist sjabloonontwerp
• Onjuiste temperatuur voor reflow solderen
Oplossingen
• Pas de grootte van de sjabloonopening aan.
• Optimaliseer het printen van soldeerpasta
• Verbeter de beheersing van het SMT-proces.
Koude soldeerverbinding
Een koude soldeerverbinding is een verbinding die ontstaat wanneer het soldeer niet volledig smelt tijdens het reflow-solderen. Dergelijke soldeerverbindingen zijn meestal dof en ruw aan de oppervlakte.
Oorzaken
• De temperatuur tijdens het reflow-solderen is te laag.
• Soldeerpasta van slechte kwaliteit
• Onvoldoende opwarmtijd
Oplossingen
• Verhoog de temperatuur van het reflow-solderen.
• Gebruik stabiele en hoogwaardige soldeerpasta.
• Pas het temperatuurprofiel voor het reflowproces aan.
Malaise
Slump verwijst naar het uitspreiden van soldeerpasta over het omliggende gebied vóór het reflow-solderen, waardoor aangrenzende pads met elkaar worden verbonden.
Oorzaken
• De viscositeit van de soldeerpasta is te laag.
• Hoge temperatuur in de werkplaats
• Overmatig printen van soldeerpasta
Oplossingen
• Gebruik soldeerpasta met een hogere viscositeit.
• Regel de temperatuur in de werkplaats.
• Optimaliseer het printen van soldeerpasta
Over PCBasic
Tijd is geld in uw projecten – en PCB-basis begrijpt het. PCBasic is een PCB-assemblagebedrijf: die elke keer snelle, vlekkeloze resultaten levert. Onze uitgebreide PCB-assemblagediensten: bieden deskundige technische ondersteuning bij elke stap, waardoor topkwaliteit in elk bord wordt gegarandeerd. Als toonaangevend Fabrikant van PCB-assemblage:, Wij bieden een totaaloplossing die uw toeleveringsketen stroomlijnt. Werk samen met onze geavanceerde PCB-prototypefabriek voor snelle doorlooptijden en superieure resultaten waarop u kunt vertrouwen.
De effecten van RoHS en loodvrij soldeer op defecten
De invoering van de RoHS-regelgeving heeft een aanzienlijke impact gehad op de productie van printplaten (PCBA's), aangezien de regelgeving het gebruik van loodvrije soldeerpasta vereist. In vergelijking met traditioneel tin-loodsoldeer vereist loodvrij reflow-solderen doorgaans een hogere soldeertemperatuur.
Door veranderingen in temperatuur en materialen is de kans op bepaalde nieuwe SMT-soldeerfouten tijdens het SMT-assemblageproces ook groter.
Bijvoorbeeld:
• Hogere soldeertemperaturen kunnen de kans op soldeerbolletjes vergroten.
• De bevochtigingseigenschappen van loodvrije legeringen zijn doorgaans minder goed dan die van traditionele soldeerlegeringen.
• Tinwhiskers kunnen voorkomen op bepaalde materialen.
Daarom moeten fabrikanten bij loodvrije SMT-assemblage meer aandacht besteden aan procesbeheersing, zoals het optimaliseren van reflow-soldeerprofielen en het selecteren van geschikte soldeerpasta's, om soldeerfouten te verminderen en de productbetrouwbaarheid te verbeteren.
Conclusie
Een stabiele en betrouwbare SMT-assemblage is essentieel voor het realiseren van hoogwaardige printplaatassemblages. In de praktijk kunnen er echter nog steeds diverse SMT-soldeerfouten optreden, met name in de twee cruciale fasen van het printen van de soldeerpasta en het reflow-solderen.
Als men veelvoorkomende problemen zoals soldeerbruggen, tombstoning, soldeerbolletjes en het 'hoofd in het kussen'-effect begrijpt, wordt het gemakkelijker om de oorzaken van de problemen te achterhalen en tijdig de juiste verbeteringsmaatregelen te nemen.
In de praktijk kan men door het optimaliseren van het SMT-proces, het verbeteren van de soldeerpasta-printtechniek en het redelijk beheersen van de temperatuur en procesparameters van het reflow-solderen stabielere en betrouwbaardere soldeerverbindingen vormen, waardoor de algehele kwaliteit van de SMT-assemblage en de productieopbrengst worden verbeterd.
Veelgestelde vragen
Wat zijn de meest voorkomende SMT-soldeerfouten?
De meest voorkomende SMT-soldeerfouten zijn onder andere soldeerbruggen, tombstoning, soldeerbolletjes, onvoldoende bevochtiging en koude soldeerverbindingen.
Wat is de meest voorkomende oorzaak van defecten bij SMT-assemblage?
De meeste defecten bij SMT-assemblage worden veroorzaakt door problemen met het printen van de soldeerpasta, onnauwkeurige plaatsing van componenten of onjuiste reflow-soldeerprofielen.
Hoe kunnen fabrikanten SMT-soldeerfouten verminderen?
Fabrikanten kunnen SMT-soldeerfouten verminderen door het SMT-proces te optimaliseren, hoogwaardige soldeerpasta te gebruiken, inspectiemethoden te verbeteren en de reflow-soldeeromstandigheden zorgvuldig te controleren.
