Taal wijzigen
Introductie
Veel mensen hebben last van soldeerinfiltratie tijdens het werken aan een printplaat (PCB). Het trekt het soldeer van een printplaat weg, wat leidt tot zwakke verbindingen en verbindingsfouten. In dit artikel leggen we uit wat soldeerinfiltratie in een printplaat inhoudt en hoe je dit kunt verhelpen.
Wat is eigenlijk soldeer-wicking bij PCB-assemblage?
Soldeerafvoer, ook wel bekend als soldeerafvoer/-ontsnapping – Dit is een probleem dat zich voordoet op printplaten tijdens de assemblage van printplaten. Bij soldeerafvoer vloeit soldeer op een printplaat weg van de soldeerpad, wat problemen veroorzaakt. Tijdens de afvoer verspreidt het soldeer zich over de hele printplaat in plaats van op zijn plaats te blijven. Het begint in nabijgelegen via's van de printplaat te komen en klimt ook omhoog langs de aansluitdraden van componenten.
Problemen met soldeer-wicking uiten zich vaak in het volgende proces:
- Kabel assemblage
- PCB-productie
- Reflow solderen
Tijdens het uitvloeien van soldeer kan soldeer zich ophopen op het oppervlak van de printplaat of in gaten en sporen. Dit leidt tot ongewenste ophoping op de printplaat. Bovendien vermindert de beweging van soldeer op een printplaat de sterkte en betrouwbaarheid ervan.
Sleuteleigenschappen
Hieronder staan de belangrijkste kenmerken waaraan u problemen met soldeerophoping op een printplaat kunt herkennen.
- Doffe of onvolledige gewrichten.
- Soldeer verdwijnt in via's.
- Gewrichten voelen kaal of dun bedekt aan.
- Soldeer omhoog langs de componentdraden.
- Zwakke of kapotte elektrische verbindingen.
- Ongelijkmatige soldeerverdeling met blootliggende soldeerpad.
- Soldeerbrugvorming is de oorzaak kortsluiting tussen de sporen.
Om te bevestigen of er sprake is van soldeerinfiltratie, moet u visuele inspectietools gebruiken. Meestal worden microscopen of geautomatiseerde optische inspectiesystemen (AOI) gebruikt voor de bevestiging.
Wat is het verschil met een soldeerlont?
Soldeerlont is een hulpmiddel voor het desolderen van printplaten. Het bestaat uit een gevlochten koperdraad met een fluxlaag. Het wordt gebruikt om overtollig soldeer van een soldeerverbinding of pad te verwijderen, of om pads en pinnen op een printplaat schoon te maken. Bij het gebruik van soldeerlont wordt de koperdraad verwarmd met een soldeerbout. Door de verwarming zuigt de lont gesmolten soldeer in de vlecht via capillaire werking.
Soldeer-wicking daarentegen is het proces waarbij gesmolten soldeer wegstroomt van het oppervlak van een printplaat. Deze soldeerstroom lijkt een probleem te zijn voor printplaten, omdat de verbindingen droog blijven. Maar soms wordt het opzettelijk gebruikt om een goede verbinding in een via of pin te creëren.
Wat veroorzaakt soldeervorming?
Het probleem van soldeerophoping wordt vaak veroorzaakt door fouten in het ontwerp voor de productie (DFM voor PCB). Maar het ontwerp is niet de enige oorzaak; er zijn er nog veel meer. Hieronder worden de meest voorkomende oorzaken besproken.
1. Thermische onbalans
Thermische onbalans tijdens het solderen van PCB's is een van de belangrijkste oorzaken van soldeerinfiltratie. Dit treedt meestal op wanneer de warmte die wordt toegepast tijdens het reflow- of golfsolderen ongelijkmatig is. Simpel gezegd: wanneer een printplaat ongelijkmatig opwarmt, smelt en zet het soldeer mogelijk niet zoals verwacht op de printplaat af. Dit leidt tot soldeermigratie weg van de componentpads. Bovendien kan het ook soldeerbruggen tussen de pinnen veroorzaken.
Bovendien zetten de componenten op een printplaat vaak uit door thermische onbalans, wat de soldeerpunten van een printplaat verder belast. Dit zorgt ervoor dat soldeer van zijn oorspronkelijke plaats wordt getrokken en in via's of andere lege plekken terechtkomt.
2. Slecht PCB-ontwerp
Het ontwerp van een printplaat is een belangrijke oorzaak van soldeerinfiltratie. Ontwerpproblemen die dit probleem veroorzaken, zijn onder andere:
- Pad maat
- Via plaatsing
- Grotere koperen gietstukken
Te kleine pads houden het soldeer niet goed vast. Te grote pads zorgen ervoor dat het soldeer zich verspreidt, wat uiteindelijk leidt tot wicking.
Als de via-plaatsing te dicht bij de pads wordt uitgevoerd, kan het soldeer erdoorheen stromen in plaats van zich aan de pad te hechten. Dit veroorzaakt soldeerophoping en kan ook kortsluiting veroorzaken. Grote koperlagen trekken het soldeer ook weg van de pads, waardoor het risico op dit probleem groot is.
3. Verkeerd gebruik van soldeerpasta
Het aanbrengen van een verkeerde hoeveelheid soldeerpasta veroorzaakt ook wicking. Als er te veel wordt aangebracht, smelt het soldeer meer, wat gemakkelijk door andere ongewenste plekken kan vloeien.
Bovendien verstoort een kleine scheefstand tussen de pasta en de componenten op de pads de soldeerverbindingen, waardoor er meer kans is op soldeerinfiltratie.
4. Componentplaatsing en verkeerd uitgelijnde kabels
Onjuiste plaatsing van componenten op een printplaat en verkeerd uitgelijnde aansluitingen verstoren ook de soldeerstroom. Als de aansluitingen verkeerd zijn uitgelijnd, zal het soldeer langs de aansluiting lopen en van de eigenlijke punten af bewegen. Dit betekent dat het soldeer niet goed hecht aan de soldeerpad, waardoor soldeer wicking ontstaat.
Hoe test je een printplaat op soldeerverlies?
Er zijn verschillende manieren om een printplaat te testen op soldeerverlies. Dit zijn de meest voorkomende methoden:
1. Visuele inspectie
Visuele inspectie is de eenvoudigste manier om soldeerverlies op een printplaat te ontdekken. Je kunt dit zowel met het blote oog als met een microscoop doen.
Tijdens de inspectie moet je controleren of het soldeer zich van de pads heeft verspreid, of in de nabijgelegen sporen of via's is terechtgekomen.
Als u tijdens de inspectie constateert dat het soldeer van zijn oorspronkelijke plaats is verschoven, dan kunt u dit beschouwen als een sterk teken van wicking.
2. Doorsneden maken
Doorsneden maken wordt gebruikt wanneer het moeilijk is om het probleem van buitenaf te observeren. Het wordt vaak toegepast bij meerlaagse printplaten waar problemen zich aan de binnenkant kunnen bevinden. Bij deze methode moet een klein deel van de printplaat worden doorgesneden, zodat de binnenkant met een microscoop kan worden bekeken. Dit helpt bij het opsporen van verborgen soldeer dat in via's is gevloeid of zich onder pads bevindt.
3. Röntgeninspectie
Deze methode wordt meestal gebruikt bij printplaten met beperkte ruimte of tijdens de assemblage van grote aantallen printplaten . Het wordt gebruikt om de binnenkant van printplaten te controleren zonder erin te hoeven snijden. Met behulp van een röntgenapparaat kan men aan de binnenkant controleren of het soldeer is verschoven en naar de via's is gevloeid.
4. Bevochtigbaarheidstests (soldeerbaarheidstesten)
Deze tests zijn bedoeld om te controleren hoe goed soldeer hecht aan de pads op een printplaat. Tijdens deze test worden printplaten in heet soldeer gedompeld om te observeren hoe ze zich gedragen. Als het soldeer zich niet gelijkmatig verspreidt, is er kans op wicking.
Hoe voorkom je dat soldeer gaat lekken?
Er zijn verschillende methoden die u kunt volgen om soldeerverlies op printplaten te voorkomen. Hieronder vindt u enkele veelgebruikte en door de industrie aanbevolen methoden.
Focus op een goed PCB-ontwerp
Een goed PCB-ontwerp kan je helpen problemen met wicking te voorkomen. Zorg ervoor dat de padgrootte van je printplaten precies goed is. Als de padgrootte te groot is, is de kans groot dat het soldeer zich verspreidt; omgekeerd, als ze te klein zijn, kan het soldeer minder goed hechten.
Probeer bovendien de via's klein te houden en uit de buurt van de pads te houden. Als de via's dichterbij worden geplaatst, kan het soldeer er gemakkelijker doorheen stromen.
Een andere techniek om wicking te voorkomen is het gebruik van een soldeermasker. Deze maskers fungeren als een beschermlaag voor printplaten en zorgen ervoor dat het soldeer niet van zijn plaats kan verschuiven.
Controle warmte
Hoge temperaturen en plotselinge temperatuurschommelingen veroorzaken ook wicking. Beide moeten onder controle worden gehouden, anders kan het soldeer onvoorspelbaar werken.
Hiervoor kunt u gebruik maken van:
- Verwarm
- Opvoeren
- Koelstappen
Daarnaast is het gebruik van Kapton-tape tijdens het solderen ook aan te raden. Dit helpt bij het afschermen van hittegevoelige gebieden tijdens het solderen.
Soldeerpasta beheren
Te veel soldeerpasta morst vaak, waardoor er wicking ontstaat. Probeer altijd net genoeg pasta aan te brengen voor sterke verbindingen.
Zorg er bovendien voor dat het pastavolume over alle pads gelijk blijft. Een onregelmatige toepassing van soldeerpasta kan naar via's of sporen vloeien.
Gebruik koellichamen
Bij printplaten zijn sommige componenten hittegevoeliger dan andere. Als ze te heet worden, kan soldeer gemakkelijk gaan lekken. Een eenvoudige oplossing is het gebruik van koelblokken of thermische pads tijdens het solderen. Deze absorberen overtollige warmte en beschermen de componenten op de printplaat.
Problemen veroorzaakt door soldeerlont en hun oplossingen
Soldeerwicking veroorzaakt veel problemen bij de assemblage van printplaten. Hieronder vindt u enkele veelvoorkomende problemen die door wicking worden veroorzaakt, inclusief de bijbehorende oplossingen.
Soldeerlekken door ongemaskeerde via's
Wanneer de via's op een printplaat niet bedekt zijn met een soldeermasker, stroomt het soldeer erdoorheen naar de andere kant van de printplaat. Daar ontstaan ongewenste bobbels of holtes, die uiteindelijk de printplaat beïnvloeden.
Oplossing:
Gebruik Kapton-tape om eventuele niet-afgedekte via's af te dekken voordat u gaat solderen. Dit voorkomt dat soldeer lekt en u kunt de tape na het solderen verwijderen.
Via Te Dicht bij SMD Pad
Wanneer via-gaten dichter bij de SMD-pads worden geplaatst, komt het soldeer gemakkelijk los en vloeit het naar binnen. Dit leidt verder tot zwakke of droge verbindingen door hitte en capillaire werking, waardoor het soldeer wordt weggetrokken.
Oplossing:
De beste oplossing is om via-filler met hars te gebruiken om de via volledig af te dichten en de soldeerstroom te stoppen. Je kunt de via ook verder weg plaatsen om voldoende ruimte te creëren voor een soldeermasker tussen de pad en de via.
Via binnen SMD-pad
Soms worden via's bewust direct op de SMD-pads geplaatst om ruimte te besparen. Dit zorgt er echter voor dat soldeer gemakkelijk in de via stroomt en de soldeerverbinding verzwakt.
Oplossing:
Pas dezelfde oplossing toe als bij probleem 2, d.w.z. vul de via met hars of verplaats de via.
Vias onder een IC-lichaam
Wanneer via's onder een IC-behuizing worden geplaatst, creëren ze een pad waardoor soldeer kan wegvloeien. Dit kan leiden tot slechte verbindingen die moeilijk te detecteren zijn zonder röntgeninspectie.
Oplossing:
Dicht de via's af met hars en zorg ervoor dat het soldeer op zijn plaats onder de IC blijft.
Afsluiten
Soldeer-wicking leidt tot diverse problemen en brengt de kwaliteit en betrouwbaarheid van uw PCB-assemblage in gevaar. Het implementeren van de oplossingen die in dit artikel worden besproken, kan u helpen het probleem op te lossen. Bij PCBTok streven we er altijd naar om "geen soldeer-wicking" in de productie te bereiken. Stuur ons uw projectbestanden en wij bieden u een gratis DFM-inspectie aan om ervoor te zorgen dat uw PCB's volledig vrij zijn van soldeerrisico's, van ontwerp tot levering!
Veelgestelde vragen
Kan soldeerwicking in elke situatie nuttig zijn?
Ja, dat kan in sommige gevallen nuttig zijn, bijvoorbeeld voor het vullen van via's om sterke elektrische en thermische verbindingen te creëren.
Zijn er IPC-normen die betrekking hebben op soldeer-wicking?
Ja, IPC-normen zoals IPC-A-610 en IPC-2221 hebben betrekking op soldeer-wicking.
Kunnen soldeerlontgereedschappen gebruikt worden om problemen met soldeerlont te verhelpen?
Nee, soldeerlontgereedschap verwijdert overtollig soldeer, maar keert de soldeerlont niet om. Preventief ontwerp en procescontrole zijn effectiever.
