Sensor industri sel duit syiling, seperti penjejak aset, nod getaran atau pemantau persekitaran, mempunyai bajet tenaga yang tetap. Pemilihan firmware dan komponen menentukan bagaimana bajet itu dibelanjakan, tetapi kualiti pemasangan menentukan berapa banyak daripadanya yang bocor sebelum sensor melakukan sebarang kerja yang berguna. Artikel ini menerangkan faktor-faktor di sisi pemasangan yang paling penting untuk papan sensor berkuasa bateri yang dibina menggunakan sel primer (tidak boleh dicas semula).
Skop:penderia tanpa wayar industri pegun yang dikuasakan oleh sel syiling atau bateri litium primer.
Mengapa Kualiti Pemasangan Menjejaskan Jangka Hayat Bateri?
Pada papan yang dikuasakan oleh bekalan utama, laluan kebocoran berkaitan sisa sebanyak beberapa ratus nanoamp adalah tidak ketara. Pada penderia yang direka untuk jangka hayat perkhidmatan 10 tahun, laluan yang sama boleh menggunakan bahagian yang ketara daripada jumlah bajet tenaga.
Belanjawan Kuasa Berilustrasi
Angka berikut ialah pengiraan ilustratif, bukan data yang diukur:
Pengeluar sel utama menilai CR2032 pada kira-kira 220–240 mAh kapasiti nominal pada nyahcas rendah. Di sini kami menggunakan 230 mAh.
Disebarkan sepanjang 10 tahun (kira-kira 87,600 jam), 230 mAh membolehkan seorangarus purata kira-kira 2.6 µA, sebelum nyahcas sendiri dan pengurangan beban denyut diambil kira.
Satu laluan kebocoran teraruh pencemaran bernilai 10 MΩ merentasi rel 3.0 V menarik arus 0.3 µA, iaitu kira-kira 11% daripada bajet itu.
Pada 1 MΩ, arus bocor mencecah 3 µA, yang melebihi keseluruhan bajet purata. Sensor kemudian akan gagal mencapai jangka hayat sasarannya tanpa mengira betapa cekapnya firmware.
Rintangan penebat permukaan dalam julat ini jarang dikesan melalui ujian fungsi pada suhu bilik. Ia biasanya hanya muncul selepas papan terdedah kepada kelembapan di lapangan.
Litar Paling Sensitif terhadap Sisa
Pembahagi voltan impedans tinggi(selalunya 1–10 MΩ) digunakan untuk pemantauan bateri. Kebocoran mengalirkan arus dan juga memesongkan nilai yang diukur.
Litar kristal RTC 32.768 kHz.Ini beroperasi pada aras pemacuan yang sangat rendah dengan kapasitans beban hanya beberapa pikofarad. Nota aplikasi reka bentuk pengayun daripada vendor MCU memberi amaran bahawa sisa dan kelembapan boleh menambah kapasitans dan kebocoran parasit, yang boleh menyebabkan hanyutan frekuensi atau kegagalan permulaan.
Bahagian hadapan analog penderiadengan arus bias input pada aras picoamp.
Menutup kuasa gerbang MOSFET dan input pembanding bangun.Kebocoran pada nod ini boleh menyebabkan domain kuasa kekal sebahagiannya dihidupkan.
Pasta Pateri Tanpa Cuci: Mengapa Ia Menjadi Lalai dan Di Mana Ia Boleh Gagal
Pasta pateri tanpa-pembersihan biasanya merupakan pilihan yang digemari untuk papan penderia berkuasa bateri, atas tiga sebab:
Fluks larut air meninggalkan sisa yang sangat aktif jika proses pencucian tidak lengkap, dan pencucian di bawah komponen bertetulang rendah seperti QFN dan modul LGA adalah sukar untuk disahkan.
Banyak papan penderia mengandungi komponen yang tidak boleh dibasuh, seperti penderia MEMS dengan lubang pengudaraan dan penderia kelembapan dengan membran terdedah.
Apabila dialir semula sepenuhnya, sisa tanpa cucian akan terenkapsulasi dan mempunyai kekonduksian yang rendah.
Kelayakan penting ialahdiubah sepenuhnya. Sisa tanpa pembersihan hanya tidak berbahaya apabila pengaktifnya telah habis digunakan atau terurai secara terma. Terdapat dua mod kegagalan yang biasa:
Fluks terperangkap di bawah komponen jarak rendah.Fluks di bawah QFN atau modul RF terlindung mungkin tidak mencapai suhu pengaktifan penuh, meninggalkan asid organik lemah aktif.
Penyebaran fluks daripada pematerian sekunder.Fluks cecair daripada penyolderan gelombang atau penyolderan tangan boleh meresap ke dalam kawasan SMT yang tidak pernah menerima haba yang mencukupi untuk meneutralkannya.
Langkah-langkah pengukuran proses berikut mengurangkan risiko ini:
Klasifikasi fluks.Tentukan fluks beraktiviti rendah di bawah IPC J-STD-004. ROL0 atau REL0, dengan kandungan halida di bawah 0.05%, ialah pilihan yang biasa untuk reka bentuk berimpedans tinggi.
Kawalan deposit.Kelantangan pes hendaklah dikawal dengan ketat, kerana pes yang berlebihan bermakna fluks yang berlebihan. KamiPencetak/penyalur jet MYCRONICmendeposit pes demi pes pada susun atur padang halus dan saiz bercampur, danSPI 3Dmengsahkan jumlah deposit sebelum penempatan.
Profil alir semula.Profil pada kamiKetuhar reflow JTR-1200D-Nharus ditetapkan untuk mencapai pengaktifan fluks yang lengkap serta pembentukan sambungan yang baik.
Tiada pembersihan separa.Membersihkan sisa no-clean secara tompokan dengan IPA boleh melarutkan resin pelindung dan menyebarkan pengaktif ke kawasan yang lebih luas. Papan hendaklah sama ada dibersihkan sepenuhnya dengan proses yang disahkan atau dibiarkan seperti sedia ada selepas penyolderan.
Ujian ROSE: Apa yang Ditunjukkannya dan Apa yang Terlepas
Ujian ROSE (Resistivity of Solvent Extract), seperti yang ditakrifkan dalam IPC-TM-650 2.3.25, mengekstrak sisa ionik daripada keseluruhan pemasangan dan melaporkannya sebagai nilai setara NaCl bagi setiap unit keluasan.
Apa yang ROSE lakukan dengan baik:
Ia mengesan hanyutan proses kasar, seperti pertukaran kelompok pes atau pencemaran yang diperkenalkan semasa pengendalian.
Ia menyokong pemantauan trend kelompok demi kelompok setelah garis dasar ditetapkan untuk papan dan proses tertentu.
Apa yang ROSE terlepas:
Had maksimum 1.56 µg/cm² setara NaCl yang sering dipetik berpunca daripada spesifikasi ketenteraan tahun 1970-an. Sejak Semakan G Pindaan 1, IPC J-STD-001 tidak lagi menganggapnya sebagai had lulus/gagal sejagat. Sebaliknya, ia memerlukan bukti objektif bahawa paras sisa adalah boleh diterima untuk produk dan proses tertentu.
ROSE mengambil purata ke atas keseluruhan papan, jadi satu poket sisa tertumpu di bawah satu QFN bersebelahan pembahagi 10 MΩ boleh dicairkan sehingga di bawah ambang pengesanan.
Beberapa asid organik lemah dalam sisa no-clean sukar larut dalam larutan ujian ROSE piawai.
Untuk reka bentuk yang kritikal terhadap kebocoran, OEM sering menambahkromatografi ion(IPC-TM-650 2.3.28) atauujian rintangan penebatan permukaan(IPC-TM-650 2.6.3.7) pada kenderaan ujian representatif mengikut pelan kelayakan mereka. Ujian ini kerap dijalankan oleh makmal bebas. Tentukan kaedah ujian dan kriteria penerimaan dalam dokumentasi binaan anda supaya ia boleh disemak pada peringkat sebut harga.
Pemorong Bateri dan Penyambung: Pertimbangan Pematerian THT
Kebanyakan pengesan industri menggunakan pemegang sel syiling lubang tembus atau penyambung bateri, kerana ini memberikan pengekalan mekanikal yang boleh dipercayai di bawah getaran. Sambungan paterinya menimbulkan cabaran tertentu.
Jisim Terma dan Pengisian Lubang
Kenalan pemegang bateri selalunya dibuat daripada keluli bersalut nikel tebal dengan jisim terma yang tinggi. Jika input haba tidak mencukupi, hasilnya boleh menjadi sambungan sejuk dan pengisian tong yang tidak lengkap. Untuk lubang berlapis tembus Kelas 2 dan Kelas 3, IPC-A-610 secara umumnya memerlukan sekurang-kurangnya 75% isian menegak, dengan beberapa pengecualian terhad.
Kamisistem pateri gelombang selektif automatik (ZSWHPS-11-2, dengan perlindungan nitrogen)menangani kedua-dua input haba dan sisa fluks:
Tetapan setiap sendi.Masa prapanasan dan masa tahan ditetapkan bagi setiap sambungan, supaya sesentuhan bateri bermassa tinggi menerima haba yang mencukupi tanpa menyebabkan komponen SMT berdekatan menjadi terlalu panas.
Perlindungan nitrogen.Atmosfera nitrogen mengurangkan pengoksidaan pada antara muka pateri dan meningkatkan pembasahan pada kenalan bersalut.
Fluks setempat.Fluks hanya digunakan pada sendi yang dipilih dan bukannya di seluruh bahagian bawah, sekali gus mengehadkan risiko penyebaran sisa seperti yang diterangkan di atas.
Had Plastik Terhad
Banyak pemegang mempunyai perumah plastik dengan rintangan haba yang terhad. Oleh itu, parameter pematerian hendaklah disemak berdasarkan spesifikasi pematerian pengeluar pemegang, bukan hanya berdasarkan profil umum papan.
Pemeriksaan
AOI 3Dmengukur ketinggian fillet, penonjolan plumbum, jambatan dan kecondongan pemegang. Kecondongan pemegang ialah punca biasa sentuhan sel yang berselang-seli.
X-ray luar talianboleh digunakan untuk memeriksa isian tong pada kenalan bateri. AOI tidak dapat melihat bahagian dalam lubang, jadi ini ialah kaedah untuk mengesahkan isian.
Pemeriksaan gelung tertutup.Sistem 3D SPI dan 3D AOI kami berfungsi sebagai gelung tertutup, jadi hasil pemeriksaan dimasukkan semula ke dalam proses pes, dan kecacatan yang sama tidak berulang dalam satu kelompok pengeluaran.
Kebolehkesanan
KamiMES Pintar dengan kebolehjejakan UID dan penandaan lasermemautkan setiap papan bersiri dengan lot bahan dan rekod prosesnya. Jika unit di lapangan menunjukkan jangka hayat bateri yang dipendekkan, rekod ini membantu mengecilkan siasatan kepada lot atau tetingkap proses tertentu.
Syoran DFM untuk Papan Sensor Kuasa Rendah
Pengasingan nod impedans tinggi.Sediakan jarak yang mencukupi di sekeliling pembahagi julat MΩ dan pin kristal, serta tambah gelang pengawal jika reka bentuk mengizinkan.
Asingkan sambungan THT daripada litar sensitif.Letakkan pemegang bateri dan komponen through-hole lain jauh daripada kristal RTC dan pembahagi impedans tinggi.
Nyatakan kelas flukspada lukisan pemasangan, sebagai contoh “no-clean, J-STD-004 ROL0 atau REL0,” dan bukannya hanya “no-clean” semata-mata.
Tentukan keperluan kebersihan mengikut kaedah.Nyatakan ujian yang digunakan untuk pemantauan kelompok dan yang mana untuk kelayakan proses.
Pilih pemegang yang sesuai untuk pematerian terpilih.Cari kelegaan plumbum-ke-lubang yang mencukupi dan perumah yang dinilai untuk suhu pematerian yang diperlukan.
Nyatakan kelas IPC-A-610yang terpakai pada sambungan sentuhan bateri.
Takrifkan bila sel dipasang.Jika sel akan dipasang selepas penghantaran, nyatakan perkara ini dalam dokumentasi pemasangan supaya pemegang tidak dikenakan beban semasa pemasangan.
Hantar Projek PCBA Penderia Anda
PCBCart membina PCBA pelbagai jenis dalam jumlah kecil untuk pelanggan industri di bawah sistem kualiti bertauliah IATF 16949. Hantarkan fail Gerber, BOM dan keperluan pemasangan anda, dan jurutera kami akan menyemak reka bentuk anda untuk kebolehbuatan sebelum pengeluaran.
Hantar Projek PCBA Penderia Anda untuk Penilaian
Sumber Berguna
Jangan Terlalu Percaya “Tanpa Bersih” - Kepentingan Pembersihan Fluks “Tanpa Bersih”
Cara Membersihkan PCB selepas Pematerian Pemasangan Permukaan
