Технология за лепене на ППСА: принципи, методи и контрол на качеството

Процесът на лепене на PCBA (сглобена печатна платка) е критична стъпка в електронното производство и директно влияе върху електрическата производителност, механичната якост и дългосрочната надеждност. С широко разпространяването на технологията за повърхностно монтиране (SMT), компонентите с фин шаг и изискванията за безоловъдни сплави процесите на лепене стават все по-сложни. В тази статия се представят основните методи за лепене на PCBA, ключовите параметри на процеса, често срещаните дефекти и техниките за контрол на качеството, използвани в съвременното електронно производство.

1. Обща информация за лепенето на PCBA

Лепенето на PCBA е процесът на създаване на надеждни електрически и механични връзки между електронните компоненти и контактните площи на печатната платка чрез лепилни сплави. Качеството на лепилните връзки определя:

· Електрическата проводимост

· Механичната якост

· Топлинната и екологичната надеждност

Съвременното производство на PCBA обикновено включва лепене чрез SMT, лепене чрез отвори или комбинация от двата метода.

2. Основни методи за лепене на PCBA

2.1 Лепене чрез рефлоу

Рефлоу солдерирането е основният метод, използван при SMT монтажа.

Процесна схема:

1. Нанасяне на паста за лепене

2. Разположение на компоненти

3. Нагряване при преваряване

4. Охлаждане и затвърдяване

Основни характеристики:

· Подходящо за компоненти с висока плътност и фини разстояния между краката (QFN, BGA, 0201)

· Високо ниво на автоматизация и последователност

· Съвместимо с безоловъното лепене

Етапи на температурния профил при рефлоу солдериране:

· Предварително загряване

· Изчакване (стабилизиране)

· Рефлоу (максимална температура)

· Охлаждане

Точният температурен контрол е от съществено значение, за да се избегнат дефекти като „гробовни плочи“, въздушни мехурчета в лотоса или повреда на компонентите.

2.2 Вълново лепене

Вълновото лепене се използва предимно за компоненти с чифтова монтажна технология (чрез отвори).

Характеристики на процеса:

· ППС преминава над вълна от разтопен лотос

· Подходящо за конектори, трансформатори и компоненти с големи изводи

· Често се използва след рефлоу лепенето при SMT в смесени технологии на сглобяване

Основните предизвикателства включват образуване на мостове от лотос, образуване на ледени шушулки и термичен стрес върху компонентите.

2.3 Селективно лепене

Селективното лепене е гъвкаво решение за смесени сглобки.

Предимства:

· Локализирано запояване на компоненти с чепове (чрез отвори)

· Няма нужда от пълно въздействие с вълна

· Намалено топлинно въздействие върху SMT-компонентите

Селективното запояване се използва широко в автомобилната и индустриалната електроника.

3. Поячни материали и флюс

3.1 Поячни сплави

Често използваните поячни сплави включват:

· Sn63/Pb37 (с олово, евтектична)

· SAC305 (Sn-Ag-Cu, безоловян стандарт)

Безоловяната поя трябва да се топи при по-високи температури и изисква по-строг контрол на процеса.

3.2 Типове флюсове

Флюсът премахва оксидите и подобрява намокрянето.

· На основата на камфорно масло

· Разтворими във вода

· Флюсове, които не изискват почистване

Изборът на флюс влияе върху лепкавостта, остатъците и изискванията за по-нататъшно почистване.

4. Основни параметри за контрол на процеса

4.1 Нанасяне на оловно-каучукова паста

· Дебелина на шаблона и конструкция на отворите

· Налягане и скорост при нанасяне

· Вискозитет на пастата и условия за съхранение

Лошото качество на печатането е основната причина за много дефекти при лепене.

4.2 Контрол на температурния профил

· Запас от температура в пикова точка

· Време над ликвидуса (TAL)

· Скорости на нагряване и охлаждане

Различните дебелини на ППС и размери на компонентите изискват персонализирани профили.

5. Чести дефекти при лепене и тяхната причина

Типичните дефекти при лепене на ППСА включват:

· Мостове от лой (излишна паста, лошо проектирана шаблонна плоча)

· Студени връзки (недостатъчно топлинно въздействие)

· Тумбстоунинг (неравномерни сили на овлажняване)

· Празнини в BGA връзките (изхвърляне на газове, лошо формулирана паста)

Ранното откриване на дефекти подобрява добива и намалява разходите за преизработване.

6. Инспекция и осигуряване на качеството

Методите за контрол на качеството включват:

· AOI (автоматизирана оптична инспекция)

· Рентгенова инспекция за BGA и QFN

· ICT и функционално тестване

Мониторингът на данните от процеса и статистическият контрол на процеса (SPC) стават все по-важни при производство в големи обеми.

7. Съображения за надеждност

Висококачествените лепени връзки трябва да издържат:

· Термично циклиране

· Механична вибрация

· Влажност и корозия

Автомобилните, медицинските и индустриалните продукти често изискват повишени стандарти за лепене и по-строги тестове за валидация.