La tecnologia SMT costituisce la spina dorsale dell’elettronica moderna, consentendo un’elevata densità di componenti e fattori di forma più ridotti che caratterizzano i dispositivi odierni. Tuttavia, il processo di saldatura nella SMT è intrinsecamente complesso, poiché dipende dall’interazione precisa tra progettazione, scienza dei materiali e dinamiche termiche. Questa complessità espone il processo a diversi tipi di difetti che possono compromettere gravemente la qualità e l’affidabilità a lungo termine degli assiemi elettronici.
Per loro, una produzione ad alto rendimento e a difetto zero significa tutto. Significa essere estremamente meticolosi e proattivi nel garantire il controllo sull’intera catena, dalla progettazione iniziale all’ispezione finale. Il seguente articolo tratta dei difetti SMT più importanti, descrive la radice delle loro cause e spiega alcuni metodi solidi e professionali per garantire i migliori risultati di produzione.
Difetti e cause principali dell’SMT
La maggior parte dei problemi nella SMT deriva da incoerenze nel volume e nel posizionamento dipasta saldante.
Ponticelli di saldatura (cortocircuiti):Si tratta di un collegamento elettrico involontario tra conduttori adiacenti, dovuto principalmente a un eccessivo deposito di pasta saldante. Altre cause includono il collasso della pasta o un insufficiente distanziamento dei pad nel progetto del PCB.
Effetto tombstoning (effetto Manhattan):Questo difetto si verifica quando un piccolo componente chip si posiziona verticalmente su un’estremità a causa di uno squilibrio nelle forze della saldatura fusa. Di solito ciò è dovuto a un riscaldamento non uniforme dei due pad o a un volume di pasta saldante non uguale.
Saldatura insufficiente/Giunti aperti:Questo generalmente porta a un collegamento indebolito o a nessun collegamento. Questo è più spesso causato da una quantità insufficiente di pasta saldante dovuta ad aperture dello stencil ostruite o a scarsadesign stencil. Una scarsa coplanarità dei terminali dei componenti è un fattore che contribuisce.
Formazione di Sfere di Stagno e Formazione di Perline di Stagno:Si tratta di piccole particelle di saldatura rotonde che di solito si formano a causa della contaminazione da umidità nella pasta saldante, provocando schizzi durante la fase iniziale di riscaldamento, oppure a causa di un volume eccessivo di pasta che porta alla formazione di perle di saldatura lungo il bordo del componente.
Giunzioni di saldatura fredde:Questo tipo di difetto è caratterizzato da un aspetto opaco e granulare. Indica il mancato formarsi di un corretto legame metallurgico a causa di un calore insufficiente durante il processo di rifusione o dell’ossidazione sui pad e sui terminali dei componenti.
Vuoti nelle giunzioni di saldatura:Si tratta di sacche d’aria interne che indeboliscono il giunto e riducono le prestazioni termiche, solitamente causate dall’intrappolamento di flussante o di sostanze volatili che degassano durante il processo di rifusione.
Difetto HiP:La sfera di saldatura di unComponente BGAsi stacca dal "cuscino" di pasta saldante del pad. È piuttosto comune per i componenti BGA, a causa dell’imbarcamento del componente o del PCB, o dell’ossidazione sulle sfere del componente.
Disallineamento del componente:Questo difetto si verifica a causa del posizionamento errato dei componenti sui rispettivi pad. Più spesso, ciò è dovuto all’imprecisione della macchina pick-and-place o allo spostamento dei componenti durante il processo di rifusione.
Strategie per l’evitamento dei difetti e il controllo del processo
Una prevenzione efficace richiede un rigoroso controllo del DFM, della movimentazione dei materiali e della profilazione termica.
Eccellenza nella Stampa della Pasta Salda (Controlli di Stampa)
Ottimizza il design dello stencil:Utilizza sistemi di ispezione della pasta saldante subito dopo la stampa per verificare il corretto volume della pasta e il suo allineamento.
Regolazioni del diaframma:Le aperture dello stencil per i componenti a passo fine sono ridotte di dimensioni per evitare un deposito eccessivo che provoca cortocircuiti.
Ambiente di controllo:Conservare e maneggiare la pasta saldante rigorosamente secondo le specifiche del produttore, poiché una delle principali cause della formazione di sfere di saldatura è l’assorbimento di umidità.
Qualità dello stencil:Lo stencil dovrebbe avere un rapporto d’area di almeno 0,66 per garantire un buon rilascio della pasta ed evitare la carenza di stagno.
Progettazione di PCB e componenti (DFMSoluzioni)
Implementare il sollievo termicoApplicare sottili raggi che collegano i pad alle ampie aree di rame in modo che la massa termica sia bilanciata e la fusione avvenga simultaneamente. Questo previene l’effetto “tombstoning”.
Design del pad simmetrico:I pad dei componenti devono avere dimensioni e forme simili per garantire un equilibrio nel processo di rifusione.
Barriere della maschera di saldatura:Utilizza pad SMD (solder mask defined) per i componenti a passo fine; assicurati che la solder mask crei barriere fisiche tra i pad per evitare cortocircuiti di stagno.
Verificare la coplanarità dei componenti:Controllare i componenti in arrivo per individuare terminali piegati o deformazioni; una scarsa coplanarità porta direttamente a giunzioni aperte.
Ottimizzazione della saldatura a rifusione (controlli termici)
Ottimizzazione del profilo di rifusione:L'uso di una velocità di incremento graduale nelle zone di preriscaldo e di mantenimento consente al flussante di attivarsi e ai volatili di fuoriuscire lentamente, in modo da ridurre al minimo sia lo sputtering (formazione di palline di saldatura) sia lo shock termico (effetto tombstoning).
Raggiungi un TAL adeguato:Assicurarsi che il profilo di rifusione preveda un tempo sopra la temperatura di fusione (TAL) sufficiente a favorire un buon bagnamento e la formazione di un forte legame metallurgico, evitando così giunzioni di saldatura fredde.
Azoto:Per le applicazioni più critiche, l’uso di un’atmosfera di azoto nel forno di rifusione riduce al minimo l’ossidazione e migliora notevolmente la bagnabilità, riducendo al contempo i vuoti e i difetti HiP.
Ispezione e Assicurazione Qualità
AOI/Raggi X:UtilizzareAOIdopo il riflusso per il rilevamento di difetti esterni, come ponticellamenti e disallineamenti, e l’usoIspezione a raggi Xper giunti non visibili per il rilevamento di vuoti e difetti HiP all'interno dei BGA.
Calibrazione delle apparecchiature:Eseguire una calibrazione regolare delle apparecchiature di pick-and-place per garantire il perfetto centraggio dei componenti sui relativi pad, affrontando direttamente eventuali disallineamenti.
Un’assemblaggio SMT di alta qualità e affidabilità può essere ottenuto integrando solidi principi di DFM con un accurato controllo di processo in ogni fase: dalla verifica del volume di pasta saldante tramite SPI fino all’ottimizzazione del profilo termico di rifusione per un riscaldamento bilanciato e un TAL ottimale. In questo modo, i produttori, affrontando in modo sistematico le cause profonde dei difetti più comuni – bridging, tombstoning e voiding – possono mitigare efficacemente i rischi, garantire l’integrità metallurgica e realizzare prodotti elettronici che offrano prestazioni ai massimi livelli per un ciclo di vita eccezionalmente lungo.
Con PCBCart, la qualità non è solo un obiettivo, è una garanzia. Grazie all’utilizzo di apparecchiature all’avanguardia, come l’ispezione SPI 3D e a raggi X, insieme a rigorosi controlli di processo e a un’accurata revisione DFM da parte di esperti, eliminiamo in modo proattivo i difetti prima ancora che possano verificarsi. Che tu abbia bisogno di un’assemblaggio complesso che passi rapidamente dalla fase di progettazione a un prodotto finale affidabile, puoi contare su PCBCart. Richiedi subito un preventivo istantaneo e goditi la tranquillità offerta da una produzione con difetti ridotti al minimo e ad alto rendimento.Assemblaggio PCB.
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