Komponen Pelekap Permukaan (SMC, Surface Mount Components) semakin popular dalam industri pembuatan elektronik kerana kelebihannya seperti saiz yang kecil, kos yang rendah dan kebolehpercayaan yang tinggi. Sehingga kini, SMC bergantung pada pematerian aliran semula sebagai kaedah utama untuk dilekapkan pada PCB (Papan Litar Bercetak, Printed Circuit Boards) dan prestasi pematerian aliran semula berkait rapat secara langsung dengan prestasi produk akhir. Sebagai satu kecacatan biasa yang sering ditemui dalam proses pemasangan SMT (Teknologi Pelekap Permukaan, Surface Mount Technology), bebola pateri pula disebabkan oleh pelbagai faktor dan begitu sukar dikawal sehingga ia telah menjadi salah satu kebimbangan utama dalam proses pemasangan SMT.
Secara umumnya, bebola pateri mempunyai diameter dalam julat 0.2mm hingga 0.4mm dan biasanya ditemui terutamanya di bahagian sisi komponen cip. Kadangkala, bebola pateri boleh ditemui di sekeliling pin IC dan penyambung. Dari satu segi, bebola pateri menjejaskan rupa produk elektronik. Dari segi yang lain, bebola pateri berkemungkinan tertanggal, menyebabkan SMD (Peranti Pelekap Permukaan) menjadi litar pintas, sekali gus mengurangkan kebolehpercayaan produk elektronik dengan ketara, yang amat bermasalah bagi PCB terhimpun dengan kepadatan tinggi dan pin halus.
Sehingga kini, selepas lebih daripada 20 tahun usaha dan tumpuan, PCBCart telah menjadi pembekal profesional bagi penyelesaian PCB, termasuk fabrikasi PCB, perolehan komponen dan pemasangan SMT. Jurutera proses dari gudang kami sentiasa mengkaji langkah-langkah penting untuk mengatasi bebola pateri dalamProses pemasangan SMTdan beberapa langkah berguna telah dirumuskan berdasarkan analisis mendalam mereka terhadap punca berlakunya bebola pateri.
Walaupun bebola pateri akhirnya terdedah selepas pematerian aliran semula, setiap pautan dalam keseluruhan proses pemasangan “menyumbang” sedikit kepada pembentukan akhir bebola tersebut. Pertama, sesetengah pes pateri mungkin tertinggal di luar pad, berkemungkinan disebabkan oleh keruntuhan atau tekanan. Kemudian, pes pateri baki biasanya berkumpul di sekeliling pad, khususnya di kedua-dua sisi komponen cip. Akhirnya, pes pateri baki akan cair di dalam ketuhar pematerian aliran semula dan menjadi bebola pateri apabila suhu menurun. Jika terlalu banyak pes pateri tertekan keluar, lebih banyak bebola pateri akan terhasil.
Adalah jelas bahawa bebola pateri terhasil disebabkan oleh banyak punca semasa proses pemasangan SMT. Punca-punca tersebut secara umumnya boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: punca bahan dan punca teknologi.
• Punca Bahan
→ Pes pateri
a. Pekali tiksotropi yang rendah;
b. Runtuhan sejuk atau runtuhan sedikit terma;
c. Terlalu banyak fluks atau suhu aktiviti yang rendah;
d. Pengoksidaan serbuk timah atau zarah logam yang tidak sekata;
e. Menyerap kelembapan;
→ PCB
a. Jarak kecil antara pad PCB;
b. Pad atau komponen yang mempunyai kebolehterlehan pateri yang rendah;
→ Stensil
a. Dinding pembukaan menampilkan gerigi;
→ Bilah Pengikis
a. Terlalu rendah berat badan;
b. Bilah pengikis yang herot.
• Punca Teknologi
a. Jumlah yang terlalu besar;
b. Sisa pes pateri terdapat di antara stensil dan PCB;
c. Tenaga tidak seimbang atau tetapan suhu pematerian yang tidak sesuai;
d. Tekanan pemasangan terlalu tinggi;
e. Terlalu banyak ruang antara PCB dan stensil;
f. Bilah pengikis dengan sudut kecil;
g. Stensil dengan bukaan kecil;
h. Pes pateri disapu dengan tidak betul;
i. Punca lain termasuk kakitangan, peralatan dan persekitaran.
Langkah#1: Pilih pes pateri yang serasi dengan keperluan SMT.
Pemilihan pes pateri secara langsung mempengaruhi kualiti pematerian. Bebola pateri cenderung terbentuk apabila pes pateri mempunyai kandungan logam yang tidak sesuai, pengoksidaan, zarah IMC dan ketebalan pada pad. Sebelum menentukan pes pateri, adalah perlu untuk mencubanya terlebih dahulu bagi mengesahkan sama ada ia boleh digunakan dalam pemasangan SMT secara besar-besaran. Pes pateri yang serasi dengan keperluan SMT mempunyai ciri-ciri berikut:
a. Kandungan logam yang tinggi
Kebiasaannya, pes pateri mempunyai kandungan logam antara 88% hingga 92%. Apabila kandungan logam dalam pes pateri meningkat, kelikatan pes pateri juga meningkat, yang mampu menentang tekanan yang terhasil melalui penyejatan dengan berkesan. Selain itu, kandungan logam yang lebih tinggi menyebabkan serbuk logam menjadi lebih padat supaya serbuk logam mudah digabungkan dan bukannya berpisah. Di samping itu, kandungan logam yang lebih tinggi mampu mengelakkan pes pateri daripada runtuh serta menyukarkan pembentukan bebola pateri.
b. Pengoksidaan terkawal pes pateri
Sejauh yang berkaitan dengan pes pateri, kandungan oksida logam yang lebih tinggi sentiasa membawa kepada rintangan gabungan yang lebih tinggi antara serbuk logam. Selepas itu, kebasahan yang tidak mencukupi berlaku antara pes pateri, pad dan SMD, sekali gus mengurangkan kebolehpatrian mereka. Telah dirumuskan bahawa berlakunya bebola pateri adalah berkadar terus dengan oksida logam. Oleh itu, oksida harus dikawal dengan ketat di bawah 0.05% dalam pes pateri untuk mengelakkan bebola pateri daripada terbentuk.
c. Saiz zarah logam yang lebih besar
Semakin kecil saiz zarah logam, semakin besar jumlah luas permukaan pes pateri, yang membawa kepada pengoksidaan yang lebih tinggi sekali gus meningkatkan kemungkinan pembentukan bebola pateri.
d. Ketebalan pes pateri pada pad dikurangkan
Ketebalan biasa pes pateri pada pad adalah antara 0.1mm dan 0.2mm. Apabila pes pateri pada pad terlalu tebal, ia biasanya berpunca daripada keruntuhan, lalu menghasilkan bebola pateri.
e. Kandungan dan aktiviti fluks terkawal
Kandungan fluks yang terlalu tinggi cenderung menyebabkan pes pateri sebahagiannya runtuh, lalu membentuk bebola pateri. Jika fluks mempunyai tahap aktiviti yang lebih rendah, ia akan berprestasi buruk dalam penyahoksidaan, lalu menghasilkan bebola pateri.
f. Penyimpanan dan penggunaan yang betul
Secara umumnya, pes pateri hendaklah disimpan dalam julat suhu dari 0 hingga 10℃. Sebelum digunakan, pes pateri perlu menjalani proses pemanasan dan tidak boleh digunakan sehingga suhunya benar-benar meningkat ke suhu bilik. Ia hendaklah dikacau mengikut arahan yang ditetapkan. Selepas pes pateri yang mencukupi dikeluarkan daripada botol, penutupnya hendaklah ditutup semula serta-merta. Papan yang telah melalui proses pencetakan perlu menjalani pematerian aliran semula dalam tempoh dua jam.
Langkah#2: Bukaan stensil hendaklah direka bentuk dengan betul.
Ketebalan stensil hendaklah direka bentuk dengan sewajarnya dan nisbah bukaan mesti dikawal dengan ketat. Ketebalan stensil ditentukan oleh SMD dengan padang paling halus pada PCB. Stensil yang agak nipis harus dipilih dan stensil yang tebal harus dielakkan.
Beberapa kecacatan mungkin timbul apabila bukaan stensil mempunyai nisbah dan bentuk bukaan yang tidak sesuai, yang membawa kepada penghasilan bebola pateri. Apabila bukaan mempunyai nisbah yang tidak sesuai, pes pateri cenderung dicetak pada topeng pateri sehingga bebola pateri akan terbentuk semasa proses pematerian aliran semula.
Langkah#3: Kualiti pembersihan stensil perlu dipertingkatkan.
Peningkatan kualiti pembersihan stensil bermanfaat untuk peningkatan kualiti pencetakan. Dalam proses pencetakan pes pateri, permukaan stensil perlu dibersihkan dengan teliti dan pes pateri yang tertinggal perlu disingkirkan tepat pada masanya supaya pembentukan bebola pateri dapat dihentikan semasa proses pematerian aliran semula. Namun, jika stensil dibersihkan dengan tidak betul, pes pateri yang tertinggal di bahagian bawah bukaan stensil akan terkumpul di sekeliling bukaan sehingga cenderung menyebabkan bebola pateri terbentuk.
Langkah#4: Tekanan yang semakin meningkat harus dikurangkan.
Sebenarnya, tekanan pemasangan juga merupakan punca utama berlakunya bebola pateri tetapi ia kurang mendapat perhatian. Tekanan pemasangan ditentukan oleh beberapa faktor seperti ketebalan PCB, ketinggian komponen dan tetapan tekanan muncung mesin pemasang cip. Jika tekanan pemasangan terlalu tinggi, pes pateri akan terhimpit keluar dari pad dan pes pateri yang terhimpit itu akan menjadi bebola pateri selepas pematerian reflow. Untuk menyelesaikan isu ini, tekanan pemasangan boleh dikurangkan ke tahap di mana komponen boleh diletakkan pada pes pateri yang telah dicetak pada pad dan boleh ditekan ke bawah dengan sewajarnya. Komponen yang berbeza memerlukan tahap tekanan pemasangan yang berbeza dan ia perlu ditetapkan secara rasional.
Langkah#5: Kebolehterlehan komponen dan pad hendaklah ditingkatkan.
Kebolehterapan pateri bagi komponen dan pad mempunyai kesan langsung terhadap pembentukan bebola pateri. Jika kedua-dua komponen dan pad mengalami pengoksidaan yang teruk, sebahagian fluks boleh digunakan akibat terlalu banyak oksida sehingga bebola pateri juga boleh terbentuk disebabkan pematerian dan kebasahan yang tidak lengkap. Oleh itu, kualiti kemasukan komponen dan PCB mesti dijamin.
Langkah#6: Lengkung suhu pematerian perlu dioptimumkan.
Bebola pateri dihasilkan secara autentik dalam proses pematerian aliran semula yang mengandungi empat fasa: pra-pemanasan, kenaikan suhu, pematerian aliran semula dan penyejukan. Tujuan pra-pemanasan dan kenaikan suhu adalah untuk mengurangkan serangan haba terhadap PCB dan komponen bagi memastikan pes pateri yang mencair dapat meruap sebahagiannya untuk mengelakkan suhu meningkat terlalu cepat sehingga menyebabkan runtuhan atau percikan, yang merupakan punca utama berlakunya bebola pateri.
Untuk memperoleh lengkung suhu yang dioptimumkan dalam ketuhar pematerian aliran semula, penyelesaiannya ialah mengawal suhu pematerian aliran semula dan mengelakkan suhu daripada meningkat terlalu cepat dalam fasa pra-pemanasan. Kadar kenaikan suhu hendaklah dikawal pada 2℃/s atau lebih rendah dan suhu pes pateri, komponen serta pad hendaklah meningkat ke julat antara 120℃ hingga 150℃. Hasilnya, serangan haba ke atas komponen dapat dikurangkan dalam fasa pematerian aliran semula.
Langkah#7: Unsur elemen lain harus dikawal dengan baik.
Biasanya, suhu optimum bagi pencetakan pes pateri adalah dalam julat 18 hingga 28℃, RH (Kelembapan Relatif) dari 40% hingga 70%. Jika suhu terlalu tinggi, pes pateri akan mempunyai kelikatan yang rendah; jika RH terlalu tinggi, pes pateri akan menyerap lebih banyak air. Kedua-dua keadaan ini akan mengakibatkan pembentukan bebola pateri. Oleh itu, suhu dan RH bengkel harus dikawal dengan baik.
Penjanaan kecacatan bebola pateri merupakan proses yang begitu rumit sehingga berpunca daripada pelbagai sebab. Oleh itu, unsur-unsur yang menyeluruh perlu diambil kira untuk mengelakkan berlakunya bebola pateri. Secara ringkas, stenstil hendaklah direka dengan tepat dengan parameter bukaan yang serasi dengan keperluan SMT; pes pateri mesti disimpan dan digunakan mengikut peraturan yang ketat; tekanan pemasangan perlu dikawal pada tahap yang sesuai; lengkung suhu pematerian aliran semula perlu dioptimumkan.
Menurut pengalaman pemasangan SMT PCBCart selama lebih daripada 20 tahun, didapati bahawa 60% hingga 80% bebola pateri berpunca daripada tekanan pemasangan yang tidak sesuai. Oleh itu, perhatian paling besar perlu diberikan kepada tetapan tekanan pemasangan pada mesin pemasang cip supaya pes pateri tidak diperah keluar daripada pad, sekali gus mengurangkan kemungkinan berlakunya pembentukan bebola pateri.
Komponen Pemasangan Permukaan (SMC) memberikan kelebihan yang sangat ketara dalam pengeluaran elektronik, termasuk saiz yang kecil, kos yang rendah dan kebolehpercayaan yang tinggi. Namun begitu, salah satu cabaran dalam pemasangan SMT ialah pembentukan bebola pateri, yang menjejaskan kualiti dan prestasi produk. Kecacatan sedemikian cenderung menyebabkan litar pintas, terutamanya pada papan berketumpatan tinggi. Langkah pembetulan untuk isu ini termasuk pemilihan pes pateri yang sesuai, pengoptimuman reka bentuk stenstil dan penyolderan aliran semula yang terkawal.
PCBCart memanfaatkan lebih 20 tahun pengalaman dalam pemasangan SMT untuk meminimumkan kejadian bebola pateri dan meningkatkan kualiti produk. Jurutera berpengalaman kami mengambil langkah proaktif untuk memastikan prestasi tinggi dan kebolehpercayaan. Bekerjasama dengan PCBCart untuk pembuatan PCB anda dan alami kawalan kualiti yang hebat. Hubungi kami hari ini untuk sebut harga penuh dan ketahui bagaimana kaedah tersuai kami dapat mengoptimumkan kejayaan pemasangan anda.
Mohon Sebut Harga Perhimpunan SMT Pakar Anda Sekarang
Sumber yang Berguna
•Pemahaman Penuh tentang Prosedur Pemasangan SMT Membantu ANDA Mengurangkan Kos Pengeluaran | PCBCart
•Apakah Tugas Jurutera Proses SMT?
•Perbandingan AOI, ICT dan AXI serta Masa untuk Menggunakannya semasa Pemasangan SMT PCB
•Pemeriksaan dan Ujian yang Dijalankan dalam Proses Pemasangan SMT
•Langkah Berkesan untuk Meningkatkan Kualiti Pemasangan SMT
•Cara Mencegah Kerosakan ESD dalam Proses Pemasangan SMT
