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Introduzione
Molti si imbattono nel problema della saldatura a trazione (wicking) mentre lavorano su un circuito stampato (PCB). Questa sostanza strappa la saldatura dal PCB, causando giunzioni deboli e guasti nelle connessioni. In questo articolo, scoprirete cos'è la saldatura a trazione (wicking) in un PCB e come risolverla.
Cos'è in realtà il solder wicking nell'assemblaggio dei PCB?
Drenaggio/Fuoriuscita della saldatura: è un problema che si verifica nelle schede durante l'assemblaggio dei PCB. A causa del drenaggio/fuga della saldatura, la saldatura su un circuito stampato fuoriesce dal pad, causando problemi. Durante il drenaggio, la saldatura si diffonde su tutta la scheda invece di rimanere al suo posto. Inizia a penetrare nei fori di via adiacenti della scheda e risale anche lungo i terminali dei componenti.
Il problema della saldatura a strappo si manifesta spesso nei seguenti processi:
- Assemblaggio cavi
- Produzione di PCB
- Saldatura a riflusso
Durante la saldatura, la saldatura potrebbe accumularsi sulla superficie di una scheda o depositarsi in fori e piste. Questo porta alla formazione di accumuli indesiderati sulla scheda. Inoltre, lo spostamento della saldatura su un PCB riduce la resistenza e l'affidabilità della scheda.
Caratteristiche chiave
Di seguito sono riportate le caratteristiche principali che aiutarti a individuare problemi di assorbimento della saldatura su una scheda a circuito stampato.
- Giunti opachi o incompleti.
- La saldatura scompare nei fori passanti.
- Le giunture risultano nude o con uno strato sottile.
- Saldatura che sale lungo i cavi dei componenti.
- Collegamenti elettrici deboli o rotti.
- Distribuzione non uniforme della saldatura con esposizione del pad.
- La formazione di ponti di saldatura sta causando corto circuiti tra le tracce.
Per confermare se si tratta di saldatura a wicking o meno, è necessario utilizzare strumenti di ispezione visiva. Per la conferma, si utilizzano principalmente microscopi o sistemi di ispezione ottica automatizzata (AOI).
In che cosa si differenzia da uno stoppino per saldatura?
Il trecciolo per saldatura è uno strumento utilizzato per dissaldare i circuiti stampati che hanno un filo di rame intrecciato con flusso rivestito su di esso. Viene utilizzato per rimozione della saldatura indesiderata da una giunzione o da una piazzola, o dalla pulizia di piazzole e pin su un PCB. Nella saldatura a stoppino, il filo di rame viene riscaldato con l'aiuto di un saldatore. Una volta riscaldato, lo stoppino attira la lega di saldatura fusa nella treccia per capillarità.
D'altra parte, il solder wicking è il processo in cui la lega saldante fusa scorre via dalla superficie di un PCB. Questo flusso di lega saldante sembra essere un problema per i circuiti stampati, poiché le giunzioni vengono lasciate asciutte. A volte, però, viene utilizzato intenzionalmente per creare una buona connessione all'interno di un foro di via o di un pin.
Quali sono le cause della formazione di depositi nella saldatura?
Il problema di assorbimento della saldatura è spesso causato da difetti nel progettazione per la produzione (DFM per PCB). Ma il design non è l'unica causa, ce ne sono molte altre. Di seguito sono illustrate le cause più comuni.
1. Squilibrio termico
Lo squilibrio termico durante la saldatura dei PCB è una delle cause principali del fenomeno del solder wicking. Questo fenomeno si verifica solitamente quando il calore applicato durante la saldatura a riflusso o a onda non è uniforme. In parole povere, quando una scheda si riscalda in modo non uniforme, la saldatura potrebbe non fondersi e depositarsi sulla scheda come previsto. Questo porta alla migrazione della saldatura dai pad dei componenti. Inoltre, può anche creare ponti di saldatura tra i pin.
Inoltre, a causa dello squilibrio termico, i componenti di un PCB spesso si espandono, il che aumenta ulteriormente lo stress sui giunti di saldatura della scheda. Questo è ciò che allontana la saldatura dalla sua posizione originale e la fa depositare nei fori di via o in altre aree vuote.
2. Scarsa progettazione del PCB
La progettazione di un circuito stampato è una delle cause principali del fenomeno del "delaying" (tracciamento della saldatura). Tra le problematiche di progettazione che causano questo problema ci sono:
- Dimensione del cuscinetto
- Tramite posizionamento
- Colate di rame più grandi
Le dimensioni delle piazzole troppo piccole non trattengono correttamente la saldatura. Mentre le piazzole troppo grandi causano la dispersione della saldatura, causando in definitiva l'intrappolamento.
Se il posizionamento del via viene effettuato troppo vicino ai pad, la lega di saldatura potrebbe attraversarli anziché legarsi al pad. Ciò causa il "wicking" della lega di saldatura e può anche causare cortocircuiti. Anche le colate di rame di grandi dimensioni allontanano la lega di saldatura dai pad, aumentando il rischio di questo problema.
3. Uso errato della pasta saldante
Anche l'applicazione di una quantità errata di pasta saldante causa fenomeni di trafilamento. Se applicata in quantità eccessiva, la pasta saldante si scioglierà ulteriormente, con il rischio di fuoriuscire in altre zone non desiderate.
Inoltre, un leggero disallineamento tra la pasta e i componenti sui pad disturba i giunti di saldatura, aumentando la probabilità che si verifichino fenomeni di "wicking" (infiltrazione) della saldatura.
4. Posizionamento dei componenti e cavi disallineati
Anche il posizionamento errato dei componenti su una scheda e i reofori disallineati interrompono il flusso della saldatura. In caso di disallineamenti dei reofori, la saldatura scorrerà lungo il reoforo e si allontanerà dai suoi punti di riferimento. Ciò significa che la saldatura non è riuscita a legarsi saldamente al pad, causando un fenomeno di "wicking" (tracciamento) della saldatura.
Come testare la saldatura su un PCB?
Esistono diversi modi per testare la saldatura a wick su un PCB. Ecco i metodi più comuni:
1. Ispezione visuale
L'ispezione visiva è il modo più semplice per individuare la presenza di saldature a trazione in un circuito stampato. È possibile farlo sia a occhio nudo che al microscopio.
Durante l'ispezione, bisogna verificare se la saldatura si è allontanata dai pad o meno, oppure se è penetrata nelle tracce o nei fori di via adiacenti.
Inoltre, se durante l'ispezione si scopre che la saldatura si è spostata dalla sua posizione originale, bisogna considerarlo un forte segno di assorbimento.
2. Sezionamento trasversale
La sezione trasversale viene utilizzata nei casi in cui è difficile osservare il problema dall'esterno. Viene spesso utilizzata in PCB multistrato dove i problemi possono essere nascosti all'interno. Con questo metodo, è necessario tagliare una piccola parte del PCB in modo da poterne osservare l'interno al microscopio. Questo aiuterà a individuare eventuali saldature nascoste che sono colate nei fori di via o sotto le piazzole.
3. Ispezione a raggi X
Questo metodo viene solitamente utilizzato in PCB con spazi ristretti o durante assemblaggio PCB ad alto volumeViene utilizzato per controllare l'interno delle schede senza praticare tagli. Con l'aiuto di una macchina a raggi X, è possibile verificare se la saldatura si è spostata dalla sua posizione e scorre verso i fori di via oppure no.
4. Test di bagnabilità (saldabilità)
Questi test servono a verificare l'aderenza della lega di saldatura ai pad di una scheda. Durante questo test, le schede vengono immerse nella lega di saldatura calda per osservarne il comportamento. Se la lega non si distribuisce uniformemente, è possibile che si verifichi un fenomeno di "wicking".
Come prevenire l'infiltrazione della saldatura?
Esistono diverse pratiche che è possibile seguire per prevenire la formazione di depositi di saldatura nei circuiti stampati. Di seguito sono riportate alcune delle pratiche più comunemente utilizzate e raccomandate dal settore.
Concentrarsi su una buona progettazione del PCB
Una buona progettazione del PCB può aiutare a prevenire problemi di wicking. Assicuratevi che le dimensioni delle piazzole delle vostre schede siano corrette. Se le piazzole sono troppo grandi, è probabile che la saldatura si diffonda; viceversa, se sono troppo piccole, potrebbero non riuscire a tenerla saldamente.
Inoltre, cercate di mantenere i fori di via piccoli e lontani dai pad. Se i fori di via sono posizionati più vicini, possono facilitare il passaggio della saldatura all'interno.
Un'altra tecnica per prevenire il wicking è l'utilizzo di una maschera di saldatura. Questa agisce come uno strato protettivo per le schede e impedisce alla saldatura di staccarsi dalla sua sede.
Controllo del calore
Anche il calore elevato e gli sbalzi di temperatura improvvisi causano fenomeni di assorbimento. È necessario controllare entrambi, altrimenti la saldatura potrebbe comportarsi in modo imprevedibile.
Per questo puoi usare:
- Preriscaldare
- Rampa
- Fasi di raffreddamento
Oltre a questo, durante la saldatura, utilizzando Nastro Kapton È anche consigliato. Aiuta a bloccare le aree sensibili al calore durante la saldatura.
Gestire la pasta saldante
L'applicazione di una quantità eccessiva di pasta saldante spesso causa traboccamenti, causando fenomeni di trafilamento. Cercare sempre di applicare la quantità di pasta necessaria per formare giunzioni resistenti.
Inoltre, assicuratevi che il volume di pasta rimanga uniforme su tutte le piazzole. Un'applicazione non uniforme della pasta saldante potrebbe fluire verso via o tracce.
Utilizzare dissipatori di calore
Nei PCB, alcuni componenti sono più sensibili al calore di altri. Se si surriscaldano troppo, la saldatura può facilmente incrostarsi. Una soluzione semplice è utilizzare dissipatori di calore o pad termici durante la saldatura. Assorbono il calore eccessivo e proteggono i componenti sulle schede.
Problemi causati dalla saldatura a trazione e relative soluzioni
La saldatura a wick causa molti problemi nell'assemblaggio dei PCB. Ecco alcuni dei problemi più comuni che si verificano a causa della saldatura a wick, insieme alle relative soluzioni.
Perdite di saldatura attraverso vie non mascherate
Quando i fori di via su un PCB non sono coperti dalla maschera di saldatura, la saldatura scorre attraverso di essi verso l'altro lato della scheda, creando rigonfiamenti o vuoti indesiderati, con un impatto finale sul circuito stampato.
Soluzione:
Utilizzare del nastro Kapton per coprire eventuali fori di via non mascherati prima della saldatura. Eviterà perdite di saldatura e potrete rimuovere il nastro a saldatura ultimata.
Tramite Too Close to SMD Pad
Quando i fori di passaggio vengono posizionati più vicino ai pad SMD, la saldatura si stacca facilmente e scorre verso l'interno. Questo porta a giunti deboli o asciutti a causa del calore e della capillarità che allontanano la saldatura.
Soluzione:
La soluzione migliore è utilizzare un riempitivo per via con resina per sigillarlo completamente e interrompere il flusso di saldatura. È anche possibile spostare la via più lontano per consentire abbastanza spazio per un diga maschera di saldatura tra il pad e il via.
Tramite il pad SMD interno
A volte i fori di via vengono posizionati intenzionalmente direttamente sui pad SMD per risparmiare spazio. Tuttavia, questo fa sì che la saldatura scorra facilmente nel foro, indebolisce il giunto di saldatura.
Soluzione:
Applicare la stessa soluzione del problema 2, vale a dire riempire la via con resina o riposizionarla.
Vie sotto un corpo IC
Quando i fori di via vengono posizionati sotto il corpo di un circuito integrato, creano un percorso che consente alla saldatura di fluire via. Questo può portare a connessioni difettose, difficili da rilevare senza un'ispezione a raggi X.
Soluzione:
Sigillare i fori tramite resina e assicurarsi che la saldatura resti nella sua posizione originale sotto il circuito integrato.
Avvolgere Up
La saldatura a trazione (o "swicking") può causare diversi problemi e compromettere la qualità e l'affidabilità dei vostri PCB. Implementare le soluzioni illustrate in questo articolo può aiutarvi a risolvere il problema. Noi di PCBTok ci impegniamo costantemente a raggiungere l'obiettivo "senza saldatura a trazione" in produzione. Inviateci i file del vostro progetto e vi forniremo un'ispezione DFM gratuita per garantire che i vostri PCB siano completamente esenti da rischi di saldatura, dalla progettazione alla consegna!
DOMANDE FREQUENTI
La saldatura a immersione può essere utile in qualsiasi situazione?
Sì, in alcuni casi è utile, ad esempio per riempire i fori passanti e creare forti connessioni elettriche e termiche.
Esistono standard IPC che riguardano la saldatura a trazione?
Sì, gli standard IPC come IPC-A-610 e IPC-2221 riguardano la saldatura a immersione.
È possibile utilizzare gli utensili per saldatura a stoppino per risolvere problemi di saldatura a stoppino?
No, gli utensili per la saldatura a stoppino rimuovono la saldatura in eccesso, ma non invertono la sua azione. La progettazione preventiva e il controllo di processo sono più efficaci.
