Effect van slecht uitgevoerde soldeermasker-aangesloten via's op via koper van PCB's en oplossingen

Er lijkt geen directe correlatie te bestaan ​​tussen PCB (printplaat) via's aangesloten met soldeermasker en via koper. Slecht uitgevoerde soldeermaskerpluggen leiden echter mogelijk tot destructieve resultaten op PCB's. Als een soort speciale technologie voor het afdrukken van stencils, ontwikkelt zich de technologie voor het pluggen van soldeermaskers voor PCB-fabricage met de toepassing en constante vooruitgang van SMT (surface mount-technologie). Via plugging heeft de volgende kenmerken:
• Van alle via's op printplaten, hoeven de meeste niet te worden blootgesteld, behalve componentpluggen via's, thermische dissipatie via's en testvia's. Door het aansluiten van het soldeermasker wordt voorkomen dat vloeimiddel of soldeerpasta aan de componentzijde wordt blootgesteld via via's in de latere fase van de componentmontage, omdat dit mogelijk tot kortsluiting leidt. Bovendien kan soldeerpasta worden bespaard door de toepassing van soldeermasker-plug-technologie.
• Soldeermasker-plug-via's zijn compatibel met de vereisten die door SMT worden genoemd, waardoor lijm niet meer vastzit op het oppervlak van componenten zoals IC's (geïntegreerde circuits) wegvloeien via via's.
• De technologie voor het inpluggen van soldeermaskers verhindert dat flux, chemicaliën of vocht de nauwe ruimte tussen BGA-componenten en printplaten binnendringen, waardoor het betrouwbaarheidsrisico als gevolg van de moeilijkheid van reiniging wordt verminderd.
• Soms, om voldoen aan de eisen van een geautomatiseerde assemblagelijn, moet vacuüm worden gebruikt om PCB's te absorberen voor transport of inspectie. Daarom moeten via's worden aangesloten met een soldeermasker om vacuümlekkage te stoppen, wat mogelijk een losse hechting veroorzaakt.

Oorzaken voor slecht uitgevoerde soldeermaskerpluggen

Een van de oorzaken van slecht uitgevoerde soldeermaskerpluggen ligt in onvolledige of onvoldoende pluggen van soldeermaskers.

Onvolledige of onvoldoende verstopping van het soldeermasker verwijst naar een situatie waarin er geen soldeermaskerolie is aan de bovenkant van via's, terwijl er slechts een beetje soldeermaskerolie achterblijft aan de onderkant.

Een ander voorbeeld van onvolledige of onvoldoende pluggen van het soldeermasker geeft aan dat er een soldeermasker is aan de linkerkant van de via, terwijl een zogenaamd luchtgat naar beneden uitzet langs de wand van het gat vanaf de via-opening aan de rechterkant van de via. Het breidt zich dan uit naar de linkerkant van de via-muur wanneer het in de buurt komt van het middelste deel van de via met een gegenereerde dwarsdoorsnede. Via koper breekt bijna op de kruising tussen doorsnede en via muurkoper.

Oorzaken voor koperbreuk of dunheid

Zodra onvolledige of onvoldoende pluggen van het soldeermasker plaatsvinden, kan er een micro-etsoplossing of zuuroplossing instromen in een later fabricageproces van PCB. De via's zijn meestal klein met een diameter van minder dan 0,35 mm. Wanneer soldeermaskerverstopping optreedt, blijft er geen of weinig soldeermaskerolie over voor tenting bij via-opening, terwijl er een soldeermasker in het midden van via of aan de onderkant van via is, zodat er geen doorgangswegen zijn voor oplossingen binnen via's. Oplossingen kunnen alleen worden verborgen op de kruising van soldeermasker en via de muur, die niet kunnen worden geëlimineerd, wat uiteindelijk zal leiden tot koperbreuk of dunheid.

Schade als gevolg van koperbreuk of dunheid als gevolg van slecht uitgevoerde soldeermaskerplugging

a. Wanneer koper zo dun wordt aan de binnenkant van via, zal de weerstand op milliohm-niveau komen. Het kan niet worden getest met een tweedraads meetmethode die wordt toegepast, zodat defecte producten niet worden blootgesteld.

Als de elektrische test er niet in slaagt om het koperdunheidsprobleem bloot te leggen, zal dun koper worden afgebroken als gevolg van werking bij hoge temperaturen en Z-asuitbreiding in PCBA-fase (printplaatassemblage) die solderen bevat. Als gevolg hiervan zullen elektronische producten last hebben van onvoldoende implementatie van functies of zullen ze mogelijk onstabiel worden in functies wanneer klanten ze langdurig gebruiken. Als het gaat om verdunnen via koper zonder volledig te breken, wordt dat niet ontdekt door de toepassing van gewone inspectiemethoden, waaronder AOI, AXI en visuele inspectie. Zodra dit is ontdekt, moeten alle producten die tot dezelfde productiebatch behoren, worden geschraapt, wat grote verliezen veroorzaakt.

b. Wat betreft koperbreuk of cirkelbreuk, PCB-fabrikanten kunnen het vinden door middel van elektrische tests. Desalniettemin is er een probleem dat het etsen van koper door middel van een micro-etsoplossing zo'n lang proces is dat het pas zal worden gegenereerd als het in het stadium van de klant aankomt. Het betekent dat via koperbreken alleen kan worden gevonden door klanten die alleen de onstabiele staat van elektronische producten voelen. Als klanten bijvoorbeeld merken dat elektronische producten een zwart scherm hebben of vastlopen, is dit mogelijk het gevolg van koperbreuk.

Oplossingen

a. Vanuit het perspectief van technisch ontwerp

Nadat de engineeringafdeling van een PCB-fabricagefabriek PCB-ontwerpbestanden van klanten heeft ontvangen, moet er aandacht worden besteed aan de opening van de plug-in en de vereiste ervan. Over het algemeen moet de opening van een plugging via minder dan 0,35 mm zijn en mag deze niet te groot zijn, omdat een te grote opening de pluggen gemakkelijker onvolledig of onvoldoende maakt. Hoewel klanten eisen stellen aan het aansluiten van via's, stellen ze meestal geen specifieke voorschriften voor de volheid van het aansluiten van via's. Conform de voorschriften van IPC is het inpluggen via volheid ook niet specifiek gedefinieerd. Op basis van de eisen die zijn gesteld door de meest uiteenlopende PCB-fabrikanten en mijn jarenlange technische ervaring, geloof ik dat het het beste is om via's in te pluggen om een ​​volheid van meer dan 75% te hebben.

b. Vanuit het perspectief van verbetering van de technologie voor het aansluiten van soldeermaskers

Tot nu toe beheerst de PCB-industrie het volgende type soldeermaskerpluggen via technologieën:
Technologie#1 Via plugging → Soldeermaskerprinten (aluminiumplaat neemt deel via pluggen en uitlaatplaat wordt gebruikt)
Technologie#2 Via pluggen vindt plaats met soldeermaskeroliedruk op een equivalent tijdstip.
Technologie#3 Harspluggen → Soldeermasker afdrukken
Technologie#4 Oppervlakteafwerking → Via pluggen

Voor zover het via plugging volheid betreft, wordt voorgesteld de eerste en de derde via plugging technologie toe te passen omdat beide methoden bijdragen aan een hoge volheid. Ze lijden echter aan gecompliceerde fabricageprocessen waarbij aluminiumplaat en uitlaatplaat vereist zijn. Bovendien zijn er twee of meer printers nodig voor synchroon printen en kost het bakken van karton meer tijd.

Technologie #2 heeft een hoge productie-efficiëntie, maar het is vrij moeilijk te controleren via volheid. Dit type technologie wordt niet gesuggereerd omdat laag via volheid dun zal opwekken via koper of via koperbreuk, volgens de discussie in het vorige deel van dit artikel.

Technologie#4 wordt meestal niet toegepast, dus het zal niet worden besproken in een later deel van dit artikel.

c. Via openingsprobleem aan het licht gebracht in elektrische tests

Inspectie via opening geeft aan of er onvolledig of onvoldoende via pluggen optreedt met dunne via koper of koperbreuk gegenereerd.

Zoals eerder besproken, is elektrisch testen zelden in staat om dun te worden via koper, maar is het in staat om het probleem van circulaire koperbreuk te onderzoeken. Als tijdens een elektrische test open via's worden onderzocht, kan deze worden toegepast om te verifiëren of deze het gevolg zijn van stroomloos plateren van koper, plateren of slecht uitgevoerd soldeermasker via pluggen. Nadat de oorzaak van het probleem is onderzocht, kunnen daarna de bijbehorende maatregelen worden vermeld.

d. Vanuit het perspectief van soldeermasker of harskwaliteit

Technologische tests moeten worden uitgevoerd op nieuwe via pluggen van soldeermaskerolie en via pluggen van hars, zodat hun kwaliteit kan worden gegarandeerd. Vervolgens moeten ze worden gebruikt om deel te nemen aan kleine batchtests om hun prestaties en kwaliteit verder te verifiëren. Zoals in het vorige deel van dit artikel is weergegeven, zal een lage kwaliteit van een via pluggen soldeermasker of via pluggenhars leiden tot enkele problemen, bijvoorbeeld een luchtgat. Als micro-etsoplossing het luchtgat binnenkomt, wordt via koper langzaam weggeëtst met dun via koper of via koperbreuk. Hun kwaliteit kan nooit worden aangetast door hun lage kosten.

De toepassing van soldeermaskers speelt een sleutelrol bij de fabricage van PCB's en via pluggen is de volheid aanzienlijk belangrijk omdat het betrekking heeft op het uiterlijk van producten en gecorreleerd is met een koperkwaliteitsprobleem als gevolg van onvolledige of onvoldoende via pluggen. Er dient dan ook bijzondere aandacht te worden besteed aan de praktische administratie. Specifiek moeten gereguleerde procedures worden nageleefd; productieadministratie moet worden verfijnd; inspectienormen moeten worden verduidelijkt, zodat de volheid van via-plugging volledig wordt gegarandeerd.

Handige bronnen
• Soldeermasker en zijn ontwerptips
• Ontwerpvereisten van SMT-printplaten:instellingen van pad-trace-verbinding, doorgaande gaten, testpunt, soldeermasker en zeefdruk
• Invloed op soldeermasker Uniformiteit in dikte door zeefdruk Nagelbedontwerp
• Effectieve maatregelen om het soldeermasker te verbeteren dat is aangesloten via productietechnologie