10 Bewezen Methoden om Soldeerdefecten op PCB's te Detecteren

Recente ontwikkelingen in consumentenelektronica hebben de behoefte aan foutloze PCB's aanzienlijk vergroot. Het is cruciaal om de problemen te begrijpen die optreden bij de overgang van de ontwerpfase naar de productiefase. Tijdens productie kunnen defecten zoals verkeerde soldeerverbindingen en uitlijningsfouten ontstaan, wat de noodzaak benadrukt voor methoden om soldeerdefecten op PCB's te controleren.

Om te begrijpen wat nodig is voor het produceren van foutloze PCB's, introduceert dit artikel de veelvoorkomende typen soldeerfouten en de praktijken om soldeerdefecten effectief te herkennen.

1. Identificeren van Veelvoorkomende PCB-Soldeerdefecten

Het PCB-productieproces omvat schermprinten, componentplaatsing en solderen. In deze sectie maken we u bekend met de verschillende typen soldeerdefecten. We beschrijven kort elk PCB-soldeerprobleem samen met de oorzaken en oplossingen.

1.1 Soldeer PCB—Naaldgat (Pinhole)

Beschrijving:

Een naaldgat of blaasgat is een klein gat dat ontstaat in een gesoldeerde verbinding op een PCB voor het monteren van een component met doorvoeringstechnologie (through-hole). De termen 'pin' en 'blaas' worden door elkaar gebruikt, maar 'naaldgat' duidt meestal op een kleiner gat. U kunt naaldgaten of blaasgaten herkennen aan de dikke koperplating die tijdens het proces ontstaat.

Oorzaken:

Vocht en vluchtige stoffen die door vacuums in de koperplating lekken, zijn de hoofdoorzaken van pin- en blaasgaten.

Oplossing:

Dit probleem kan worden opgelost door een bord van hogere kwaliteit te gebruiken met ten minste de standaard PCB-koperdikte.

1.2 Soldeerbruggen (Solder Bridging)

Beschrijving:

Soldeerbruggen zijn een van de meest uitdagende soldeerdefecten om te ontdekken, omdat ze niet met het blote oog herkend kunnen worden. Soldeerbruggen vormen kortsluitingen, wat ernstige schade aan de PCB-circuit kan veroorzaken. Dit type fout treedt op wanneer soldeerverbindingen per ongeluk twee pootjes verbinden.

Oorzaken:

Veelvoorkomende oorzaken zijn verkeerde PCB-sjabloonspecificaties die leiden tot overmatig soldeer op de pads, het niet-matchen van het PCB-sjabloon met het bord, en verkeerde componentplaatsing.

Oplossing:

Soldeerbruggen kunnen worden gerepareerd met een desoldeerlint. U kunt dit defect herstellen door het lint op de soldeerkruisingen aan te brengen en vervolgens met de juiste verhitting het overmaat soldeer te verwijderen.

1.3 Tombstoning

Beschrijving:

Tombstoning verwijst naar een soldeerdefect waarbij één van de componentterminals niet aan het bord blijft vastzitten terwijl de andere wel verbonden blijft. Kleine componenten zijn tijdens het reflow-solderproces vatbaarder voor dit probleem.

Oorzaken:

De hoofdoorzaak is ongelijke benettingskracht tijdens de reflow. De opperflaktespanning tussen het PCB-pad en het vloeibare soldeer kan componenten verplaatsen, met name kleine en lichte.

Oplossing:

Het tombstoning-probleem kan worden opgelost door de precisie van sjabloonprinten te verbeteren en ervoor te zorgen dat de pick-and-place-nozzels een geschikte druk hebben voor kleine componenten. U kunt de kans op tombstoning verminderen door het componentplaatsingsproces te vertragen voor meer nauwkeurigheid. Controleer ook of de pad-afmetingen overeenkomen met de datasheet.

1.4 Soldeer PCB—Ongelijke Gatvulling (Uneven Hole Fill)

Beschrijving:

Slecht fluxeren of verwarmen resulteert in ongelijke gatvulling. Zoals de naam al impliceert, treedt dit probleem op wanneer het soldeer de doorvoer-gaten niet vult.

Oorzaken:

Ongelijke gatvulling treedt meestal op wanneer het voorverwarmingsproces niet lang genoeg duurt of de flux niet correct wordt toegepast.

Oplossing:

U moet het verwarmingsproces verlengen om de bovenzijdetemperatuur te bereiken. Dit probleem kan worden opgelost door de voorverwarminstellingen aan te passen. U moet ook rekening houden met een langere golfcontacttijd om dit probleem te overwinnen.

1.5 Oververhitte Verbindingen (Overheated Joints)

Beschrijving:

U kunt oververhitte verbindingen tegenkomen wanneer het verwarmingsproces het soldeerdraad niet kan smelten, wat leidt tot oververhitte flux op het pad. Dit defect is moeilijk te repareren vanwege de oververhitte verandering.

Oorzaken:

Ondanks het verwarmingsproces, faalt het soldeer om in de verbinding te vloeien.

Oplossing:

Reinig de oververhitte flux uit de verbinding door isopropylalcohol aan te brengen, en gebruik vervolgens een geschikte borstel om de residu's te verwijderen.

1.6 Soldeer PCB—Koude Verbindingen (Cold Joints)

Beschrijving:

In tegenstelling tot oververhitte verbindingen, ontstaan koude verbindingen wanneer de verwarming het soldeer niet volledig kan smelten. We kunnen koude verbindingen herkennen aan hun ruwe oppervlak, en ze zijn kwetsbaar voor scheuren.

Oorzaken:

Onvoldoende verwarmen of het gebruik van een overmatige hoeveelheid soldeer.

Oplossing:

Breng geschikte warmte aan op de koude verbinding totdat het overmaat soldeer volledig gesmolten is.

1.7 Fluxresiduen

Beschrijving:

Dit defect herkennen we aan fluxresiduen die op het PCB-bord ontstaan door contaminatie.

Oorzaken:

De flux en slechte reinigingsomstandigheden veroorzaken de residuen op het pad.

Oplossing:

Het gebruik van residue-vrije 'no-clean' soldeerdraden en materialen kan fluxresiduen aanzienlijk verminderen.

1.8 Overmatig Soldeer (Excessive Solder)

Beschrijving:

Het aanbrengen van te veel soldeer is geen goed idee, omdat dit kan leiden tot kortsluitingen en onbetrouwbare verbindingen. De beste praktijk is om voldoende soldeer te gebruiken om de componentterminal met het pad te verbinden. We detecteren dit defect door te zoeken naar komvormige oppervlaktegebieden op de verbindingen.

Oorzaken:

Het gebruik van een onnodige extra hoeveelheid soldeer in de verbindingen.

Oplossing:

Het repareren van dit defect is eenvoudig. Smelt het overmaat soldeer met de soldeerbout en verwijder het met een soldeerzuiger.

1.9 Soldeer PCB—Onvoldoende Soldeer (Insufficient Solder)

Beschrijving:

In tegenstelling tot het vorige probleem, treedt dit op wanneer onvoldoende soldeer wordt gebruikt om de verbindingen te maken, wat resulteert in verbindingsfouten en open circuits.

Oorzaken:

Onvoldoende hoeveelheid soldeer in de verbindingen.

Oplossing:

Voeg extra soldeer toe aan het defecte punt om betrouwbare contacten te garanderen.

1.10 Soldeersprongen (Solder Skips)

Beschrijving:

Dit defect treedt op wanneer het solderen van een verbinding volledig overgeslagen wordt in het proces. Helaas leidt dit tot open circuits en functionele storingen van de PCB.

Oorzaken:

We zijn het meest geneigd dit defect te tegenkomen bij verkeerde componentafmetingen en flux-uitgassing.

Oplossing:

Controleer uw PCB-specificaties zorgvuldig om de correcte plaatsing van componenten op het bord te waarborgen.

2. Soldeer PCB—Testmethodologieën voor Soldeer PCB-problemen

Fabricanten gebruiken verschillende typen tests om PCB-defecten te identificeren. In deze sectie bespreken we de micro-snijdanalyse en de soldeerbaarheidsanalyse.

2.1 Micro-snijdanalyse (Micro-sectioning Analysis)

Micro-snijdanalyse wordt gebruikt om de prestaties van processen te controleren die doorvoer-PCB's produceren. Het is een destructieve methode omdat het berust op het blootleggen van een dwarsdoorsnede van de PCB; deze test biedt echter een nauwkeurige manier om soldeer-reflow-fouten te identificeren.

2.2 Soldeer PCB—Soldeerbaarheidsanalyse (Solder-ability Analysis)

Een soldeerbaarheidstest wordt altijd ingezet om de robuustheid van het PCB-oppervlak te verifiëren en te waarborgen dat soldeerverbindingen betrouwbaar zijn. Deze techniek test de capaciteit van het bord om door gesmolten soldeer benet te worden. We bevestigen dat de componenten voldoen aan de standaardvereisten en verifiëren dat opslag geen nadelige invloed heeft op de soldeercapaciteit van de borden.

3. Soldeer PCB—Preventieve Soldeerpraktijken

Voorkomen is beter dan genezen! In deze sectie verkennen we de beste methoden om soldeerdefecten effectief te voorkomen. Het herkennen en oplossen van veelvoorkomende soldeerdefecten van het ontwerp naar de productie voegt onnodige extra kosten toe aan de finalisering van het PCB-bord.

Soldeer PCB—Naaldgat (Pinhole):

• De beste praktijk om naaldgaten en blaasgaten te voorkomen is het PCB net voor het soldeerproces te bakken.

Soldeerbruggen:

• Gebruik de juiste PCB-sjabloonspecificaties.
• Zorg voor het juiste reflow-profiel.
• Let op de componentplaatsing door toepassing van de juiste druk.
• Zorg ervoor dat de sjabloonopeningen overeenkomen met het pad.

Tombstoning:

• Herzie de pad-afmetingen voor kleine componenten.
• Overweeg anti-tombstoning soldeerpasta te gebruiken.
• Corrigeer de sjabloonspecificaties.
• Onderzoek het plaatsings- en routeringsproces en zorg dat alle sporen gelijke breedtes hebben.

Soldeer PCB—Ongelijke Gatvulling:

• Een goede vuistregel is de bovenzijdetemperatuur te handhaven tussen 100 en 110°C voor dubbelzijdige borden en een iets lagere temperatuur voor eenzijdige borden.

Oververhitte Verbindingen:

• Zorg ervoor dat de soldeerbout voldoende is voorverhit voordat u het soldeerproces start. Het schoonmaken van de verbinding vóór solderen voorkomt ook dit probleem.

Soldeer PCB—Koude Verbindingen:

• Het voorverwarmen van de soldeerbout voorkomt dit defect.

Fluxresiduen:

Correct voorverwarmen kan fluxresiduen op het PCB-bord verminderen. Het wordt ook beïnvloed door de golftijd van de contact.

Soldeersprongen:

• Neem contact op met uw fabrikant en zorg ervoor dat de juiste golfhoogte tussen het bord en de soldeergolf wordt gebruikt.


Conclusie

Een succesvolle overgang van de PCB-ontwerpfase naar de productiefase hangt af van het minimaliseren van soldeerdefecten. Het primaire doel van dit artikel is u bekend te maken met de veelvoorkomende typen PCB-soldeerdefecten en hoe u deze kunt identificeren. We bespraken veelvoorkomende soldeerproblemen en de test-, reparatie- en preventieprocedures voor deze PCB-soldeerproblemen.

We kunnen de meest voorkomende soldeerdefecten repareren; het wordt echter ten zeerste aangeraden preventieve maatregelen te volgen om dergelijke defecten en problemen in het soldeerproces te vermijden. Nu hopen we dat u kunt onderscheiden tussen de verschillende fouttypen en preventieve soldeeracties kunt volgen.

Raadpleeg de 'Surface Mount Troubleshooting Guide' voor verdere informatie om soldeerdefecten op PCB's te identificeren, oorzaken te begrijpen en welke preventieve acties genomen kunnen worden.