Что такое холодное паяное соединение?
Холодные паяные соединения, также известные как псевдопайка, являются одним из видов некачественных паяных соединений, образующихся в процессе PCBA или SMT. Поскольку в паяном соединении отсутствуют хорошие интерметаллические соединения (IMC), между компонентами печатной платы и подложкой создается ненадежное соединение, что может привести к серьезным сбоям в работе линии.
Холодное паяное соединение против хорошего паяного соединения
Холодное паяное соединение — это дефектное паяное соединение, которое возникает в результате неправильного применения тепла или использования неверных техник пайки. Напротив, хорошее или идеальное паяное соединение — это прочное, долговечное соединение, не имеющее дефектов.
Вот несколько примеров холодного и хорошего паяния:
Симптомы холодного паяного соединения
- тупое или зернистое соединение
- бугристый или каплевидный стык
- слабое или хрупкое соединение
- круговые трещины
- выпуклая точка пайки
- вогнутое соединение
Хорошие характеристики паяного соединения
- конусообразное филетное соединение
- форма вулкана
- блестящий припой
- 45 ℃ крутой уклон
Что вызывает холодные паяные соединения?
Существует ряд факторов, которые могут привести к образованию холодных паяных соединений. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных причин:
Недостаточное количество паяльной пасты
В процессе печати паяльной пасты отверстие трафарета слишком мало или давление скребка слишком мало, что приводит к небольшому выходу олова. Во время пайки количество паяльной пасты на паяном соединении недостаточно, и компоненты не могут быть полностью сварены, что приводит к псевдопайке.
Низкое качество паяльной пасты
Паяльная паста может подвергаться окислению, что может повлиять на ее паяльные характеристики и привести к образованию холодных паяных соединений.
Низкая температура плавления паяльной пасты
Низкотемпературные паяльные пасты могут иметь более низкую температуру плавления. Поэтому они будут плавиться и вытекать при повышении температуры компонента.
Плохая производительность потока
В процессе сборки THT или SMT перед пайкой волной необходимо нанести флюс, чтобы удалить оксиды с поверхности пайки компонентов, а также с отверстий и контактных площадок печатной платы. Неэффективность флюса может привести к образованию холодных паяных соединений.
Нечистая поверхность пайки
При производстве электронных изделий электронные компоненты проходят различные процессы, такие как технология сквозных отверстий (THT) и технология поверхностного монтажа (SMT). В ходе этих процессов неизбежно загрязнение компонентов пылью, маслом или металлическими остатками, что может непосредственно привести к образованию холодных паяных соединений.
Неправильная температура паяльника
Если температура слишком низкая, паяльная паста не будет правильно сплавляться с контактной площадкой, и паяльная паста будет зернистой. Если температура слишком высокая, припой будет течь и ускорять скорость окисления его поверхности, и паяльная паста в это время будет похожа на бусинку. Все это может привести к псевдопайке или отсутствию пайки. Рекомендуемая температура: эвтектический оловянно-свинцовый припой: 215 °C; бессвинцовый припой: 240 °C.
Неправильное время пайки
Новички могут припаять деталь до того, как олово затвердеет, а затем удалить пинцет, удерживающий деталь, в результате чего контакты детали припаяются. Боясь обжечь детали, электрический паяльник быстро удаляется, в результате чего времени для пайки не хватает, чтобы олово на паяном соединении расплавилось.
Окисление контактов компонента
Окисление паяльных площадок и выводов компонентов может повлиять на их смачиваемость, что, в свою очередь, может повлиять на качество пайки. Если на поверхности паяльной площадки или вывода компонента слишком много окисления, припой не может эффективно смачивать их, что может привести к слабым или отсутствующим паяным соединениям (холодная пайка). Кроме того, оксиды могут привести к образованию небольших воздушных карманов на поверхности паяного соединения, что может вызвать его ослабление во время эксплуатации.
Деформация контактов компонента
SMD-устройства с небольшим расстоянием между контактами, такие как корпуса QFP и SOP, более подвержены повреждению и деформации контактов. Это может привести к снижению копланарности и неплотному присоединению некоторых контактов к контактной площадке, что приводит к псевдопайке.
Неудачная конструкция прокладки
На контактных площадках имеются сквозные отверстия, которые могут привести к потере припоя и его недостатку;
расстояние между контактными площадками слишком мало, паяные соединения слишком плотные, а контактные площадки компонентов слишком велики;
размер контактных площадок не соответствует размеру выводов компонентов.
Как обнаружить и устранить холодные паяные соединения?
Вот 5 способов обнаружить и проверить холодные паяные соединения на печатной плате:
Визуальный контроль
Иногда псевдопайку легко обнаружить визуальным осмотром. Нужно просто сосредоточиться на крупных компонентах, компонентах с высоким тепловыделением и отсоединенных выводах компонентов.
Увеличительная линза
Используйте увеличительное стекло с высоким увеличением, чтобы тщательно проверить нижнюю часть печатной платы, особенно компоненты с высокой мощностью и большим тепловыделением, такие как мощные резисторы, трехвыводные стабилизаторы напряжения, транзисторы, микросхемы, выводы питания интегрального блока и выводы выходного блока, вывод катушки отклонения из головки стопки и т. д. Большинство неисправностей можно устранить с помощью ремонтной сварки.
Встряхивание компонентов
После определения области, в которой может появиться холодное паяное соединение, потрясите низковольтные компоненты один за другим рукой или камерой, чтобы почувствовать, не ослаблены ли они, при этом следует в основном трясти относительно крупные компоненты.
Вибрация доски
Вы также можете воспользоваться этим методом, постукивая по печатной плате отверткой, чтобы определить положение холодного паяного соединения. Однако при использовании этого метода следует соблюдать осторожность. И убедитесь, что оборудование должно быть защищено.
Проверка с помощью мультиметра
Выполните следующие действия, чтобы проверить холодные паяные соединения с помощью мультиметра:
- Установите мультиметр в режим проверки целостности цепи.
- Прикоснитесь щупами мультиметра к каждой стороне паяного соединения. Если мультиметр издает звуковой сигнал, соединение исправно. Если звуковой сигнал не раздается, перейдите к следующему шагу.
- Прикоснитесь к паяному соединению кончиком паяльника, чтобы переплавить припой.
- Подождите несколько секунд, пока соединение остынет, затем снова прикоснитесь щупами мультиметра к соединению. Если мультиметр издает звуковой сигнал, соединение исправно. Если звуковой сигнал не раздается, соединение, вероятно, является холодным.
Если вы обнаружили холодное паяное соединение, его необходимо переделать. С помощью паяльника нагрейте соединение и добавьте больше припоя, чтобы обеспечить правильное растекание и соединение. После переделки соединения проверьте его снова с помощью мультиметра, чтобы убедиться в его исправности.
Как избежать холодных паяных соединений?
Используйте достаточное количество припоя
Использование достаточного количества припоя имеет решающее значение для предотвращения образования холодных паяных соединений. Холодные паяные соединения возникают, когда на соединение нанесено недостаточное количество припоя или когда припой не растекается должным образом. Однако использование слишком большого количества припоя также может вызвать проблемы, такие как образование «капли» припоя, которая может вызвать короткое замыкание других компонентов.
Чистый паяльник
Наконечник электрического паяльника подвержен окислению из-за высокой температуры. Это может привести к плохой теплопроводности и плохому результату пайки. Поэтому для очистки наконечника паяльника можно использовать влажную ткань или мокрую губку.
Бессвинцовая пайка
Используйте высококачественный бессвинцовый припой, чтобы обеспечить хорошую текучесть и температуру плавления.
Без загрязнения
Очистите поверхности, которые будут паяться, с помощью металлической щетки или наждачной бумаги, чтобы удалить окисление или загрязнения.
Контроль температуры
Выберите правильную температуру для паяльника. Как правило, температура пайки должна быть как минимум на 15 °C выше температуры плавления припоя.
Время контроля
Убедитесь, что времени достаточно для того, чтобы паяльник расплавил припой. При коротком времени это приведет к недостаточному смачиванию флюса и сухому соединению. При длительном времени поверхность паяного соединения может окислиться.
Заключение
Холодные паяные соединения являются одной из наиболее распространенных проблем при производстве электроники, и их может быть сложно обнаружить и устранить. Однако с помощью правильных инструментов и методов их можно быстро и легко исправить. Следуя советам и рекомендациям, изложенным в этой статье, вы сможете устранить любое холодное паяное соединение и вернуть ваши печатные платы в рабочее состояние.
Мы также рассмотрим некоторые лучшие практики пайки в целом, а также предложения по устранению неполадок в конкретных ситуациях, если вы снова столкнетесь с проблемой холодных паяных соединений.
