การเพิ่มประสิทธิภาพการบัดกรีขั้นสูงสำหรับระบบการเชื่อมต่อที่มีความน่าเชื่อถือสูง

อุตสาหกรรมอุตสาหกรรม / โทรคมนาคม (เครื่องมือวัดระดับโลก)

ความสามารถหลักการบัดกรีแบบ PTH · การบัดกรีแบบเลือกเฉพาะจุด (Selective Soldering) · การวิเคราะห์ความแข็งแรงทางกล · การทำให้กระบวนการมีความทนทาน · การปฏิบัติตามมาตรฐาน IPC-A-610

ภาพรวม

ในระบบการเชื่อมต่อที่มีความน่าเชื่อถือสูง ความแข็งแรงทางกลของขั้วต่อแบบรูทะลุชุบโลหะ (Plated Through-Hole: PTH) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเสถียรภาพในการทำงานระยะยาว ในโครงการหนึ่งสำหรับผู้นำระดับโลกด้านเครื่องมือวัด ความไม่สอดคล้องกันของการออกแบบระหว่างขั้วต่อและรูบนแผ่น PCB ทำให้ในช่วงแรกมีการเติมประสานไม่เพียงพอ (ต่ำกว่าเกณฑ์ 75% ตามมาตรฐาน IPC) ความบกพร่องนี้ทำให้ขั้วต่อหลุดออกภายใต้สภาวะที่มีแรงกดทางกายภาพ โดยการปรับให้เหมาะสมกับรูปทรงของแผ่นรอง (pad geometry) ปรับปรุงกระบวนการบัดกรี และนำเอาการตรวจสอบด้วยเอ็กซเรย์ทำให้ทีมวิศวกรรมสามารถขจัดความเสี่ยงของความล้มเหลวและไม่เกิดปัญหาซ้ำอีกเลยตลอดระยะเวลา 3 ปีของการผลิต

พื้นหลัง

ผลิตภัณฑ์นี้ทำหน้าที่เป็นโมดูลสื่อสารหลักในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีการเสียบและถอดสายเคเบิลบ่อยครั้ง ความเค้นทางกลจากรอบการ “เสียบ/ถอด” เหล่านี้จะถูกกดดันไปที่จุดบัดกรีของคอนเน็กเตอร์หลักเป็นหลัก เมื่อปริมาณตะกั่วบัดกรีไม่เพียงพอ ข้อต่อจะขาดแรงพยุงที่จำเป็นในการต้านทานแรงเหล่านี้ ส่งผลให้แผ่นวงจรยกตัวหรือคอนเน็กเตอร์หลุดออกทั้งหมด

ความท้าทาย

การเติมประสานไม่เพียงพอ:อัตราส่วนระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางของขั้วต่อกับเส้นผ่านศูนย์กลางของรูยังไม่เหมาะสม ทำให้การไหลของบัดกรีในแนวตั้งผ่านรูทำได้ยาก

ความเสี่ยงจากความล้มเหลวทางกล:ขั้วต่อหลุดออกระหว่างการใช้งานตามปกติเนื่องจากรอยเชื่อมที่เปราะหรือมีวัสดุไม่เพียงพอ

การไม่ปฏิบัติตาม IPCอัตราการเติมไม่สม่ำเสมอ โดยมักต่ำกว่าระดับการเติมแนวตั้ง 75% ที่กำหนดสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับคลาส 2 และ 3

มุมมองด้านวิศวกรรม

ปรากฏการณ์ “การไหลซึม” ของบัดกรีในข้อต่อแบบ PTH ถูกกำหนดโดยมวลความร้อนและแรงแคปิลลารี หากสมดุลความร้อนระหว่างขาพินของคอนเน็กเตอร์กับผนังรูของแผ่น PCB ไม่เท่ากัน บัดกรีจะไม่ไหลได้อย่างเหมาะสม โดยการปรับให้เหมาะสมกับการออกแบบ “เทอร์มอลรีลีฟ” ของแผ่นแพด และเพิ่มโปรไฟล์อุณหภูมิการบัดกรีเฉพาะบริเวณผ่านการบัดกรีแบบเลือกตำแหน่ง เราสามารถทำให้บัดกรีหลอมเหลวเอาชนะแรงตึงผิวและเติมเต็มรูได้ตลอดความลึก

กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพ

การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบแผ่นรองและรูมีการปรับเปลี่ยนเลย์เอาต์ของแผ่นวงจรพิมพ์เพื่อปรับระยะห่างระหว่างขาและรู ให้เอื้อต่อการไหลแบบแคพิลารีที่ดีขึ้น

การนำการบัดกรีแบบเลือกเฉพาะจุดมาใช้เปลี่ยนผ่านจากการบัดกรีด้วยมือไปยังกระบวนการบัดกรีแบบเลือกตำแหน่งที่ตั้งโปรแกรมไว้ เพื่อให้ได้ความร้อนที่สม่ำเสมอและปริมาณตะกั่วบัดกรีที่แม่นยำ

การทำให้กระบวนการมีความแข็งแกร่งปรับให้เหมาะสมทั้งการใช้ฟลักซ์และอุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้า เพื่อให้แน่ใจว่าช่องรูของ PCB ถูกกระตุ้นอย่างเต็มที่สำหรับการเปียกตัว

ระเบียบวิธีการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์:ดำเนินการตรวจสอบขั้วต่อที่มีความสำคัญทั้งหมดด้วยเอกซเรย์ 100% ตามข้อบังคับ เพื่อยืนยันความลึกของการเติมและความหนาแน่นของจุดเชื่อม

ผลลัพธ์

ปฏิบัติตามมาตรฐาน IPC อย่างครบถ้วนบรรลุการเติมประสานได้มากกว่า 90% อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งสูงกว่าข้อกำหนดขั้นต่ำที่ 75% อย่างมาก

ขจัดความล้มเหลวของอุปกรณ์ภาคสนามแก้ไขปัญหาการหลุดของคอนเน็กเตอร์ได้สำเร็จ โดยไม่มีรายงานความล้มเหลวใด ๆ ในการใช้งานภาคสนามตลอดช่วง 36 เดือนที่ผ่านมา

อายุการใช้งานเชิงกลที่ดีขึ้นข้อต่อบัดกรีที่มีความแข็งแรงทนทานช่วยเพิ่มความทนทานต่อ “รอบการเชื่อมต่อ” ของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ทำให้อุปกรณ์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม

กำลังเผชิญกับความท้าทายด้านความเชื่อถือได้ของคอนเนคเตอร์อยู่หรือไม่?

มั่นใจได้ว่าข้อต่อที่รับแรงกดดันสูงของคุณจะเป็นไปตามมาตรฐานทางกลที่เข้มงวดที่สุดด้วยเทคโนโลยีการบัดกรีและการตรวจสอบขั้นสูงของเรา