Správne spájkovanie komponentov QFN v zostave SMT je rozhodujúce pre úspešné zostavenie PCB. Ako dodávateľ montáže SMT som sa vysporiadal so svojím spravodlivým podielom na problémoch spájkovania QFN a som tu, aby som sa podelil o niekoľko tipov, ako to urobiť správne.
Pochopenie komponentov QFN
Najprv si povedzme, čo sú komponenty QFN. QFN je skratka pre Quad Flat No-leads. Tieto komponenty sú malé a majú stopu na doske plošných spojov. Majú kontakty na spodnej strane, čo ich robí trochu zložitejšie pri spájkovaní v porovnaní s niektorými inými typmi komponentov. Sú obľúbené, pretože sú kompaktné a ponúkajú dobrý elektrický výkon. Ale to tiež znamená, že pri ich spájkovaní musíte byť naozaj opatrní.
Príprava na spájkovanie
Návrh šablóny
Prvým krokom je uistiť sa, že vaša šablóna je navrhnutá správne. Šablóna je ako vykrajovač na sušienky pre vašu spájkovaciu pastu. Umiestňuje správne množstvo pasty na správne miesta na doske plošných spojov. V prípade komponentov QFN musia mať otvory šablóny správnu veľkosť. Ak sú príliš veľké, môžete skončiť s príliš veľkým množstvom spájky, čo môže spôsobiť skrat. Ak sú príliš malé, nebudete mať dostatok spájky a spoj môže byť slabý.
Výber spájkovacej pasty
Musíte tiež vybrať správnu spájkovaciu pastu. Existujú rôzne typy a chcete si vybrať ten, ktorý je vhodný pre vašu konkrétnu aplikáciu. Medzi faktory, ktoré je potrebné zvážiť, patrí zloženie zliatiny, veľkosť častíc a typ taviva. Zliatina ovplyvňuje teplotu topenia a mechanické vlastnosti spájkovaného spoja. Veľkosť častíc ovplyvňuje, ako dobre sa pasta vytlačí cez šablónu. A tavidlo pomáha čistiť povrchy a podporuje dobré zmáčanie.
Čistenie PCB
Pred začatím spájkovania je dôležité vyčistiť dosku plošných spojov. Akékoľvek nečistoty, prach alebo oxidácia na doske plošných spojov môžu brániť správnemu priľnutiu spájky. Na čistenie dosky môžete použiť čistič PCB alebo izopropylalkohol. Pred nanesením spájkovacej pasty ju dôkladne vysušte.
Nanášanie spájkovacej pasty
Tlač šablóny
Keď máte šablónu a spájkovaciu pastu pripravenú, je čas naniesť pastu na DPS. Na tento účel je najbežnejšou metódou tlač šablóny. Šablónu umiestnite na vrchnú časť dosky plošných spojov a pomocou stierky rozotriete spájkovaciu pastu cez otvory. Pasta sa pretlačí cez otvory a na podložky PCB. Pri používaní stierky je dôležité používať správny tlak a rýchlosť. Príliš veľký tlak môže spôsobiť, že sa pasta rozšíri mimo podložiek a príliš malý tlak nemusí naniesť dostatočné množstvo pasty.
Inšpekcia
Po vytlačení by ste mali skontrolovať usadeniny spájkovacej pasty. Na kontrolu akýchkoľvek chýb môžete použiť mikroskop alebo systém automatizovanej optickej kontroly (AOI). Hľadajte veci ako chýbajúca pasta, prebytočná pasta alebo rozmazané usadeniny. Ak nájdete nejaké problémy, môžete sa ich pokúsiť opraviť pred umiestnením komponentu QFN.
Umiestnenie komponentu QFN
Pick-and-place Machine
Väčšina dodávateľov montáže SMT používa na umiestnenie súčiastky QFN na dosku plošných spojov stroj na vyberanie a umiestňovanie. Stroj pomocou vákuovej trysky naberie súčiastku a presne ju umiestni na usadeniny spájkovacej pasty. Je dôležité uistiť sa, že stroj je správne nakalibrovaný, aby bol komponent umiestnený v správnej polohe.
Manuálne umiestnenie
V niektorých prípadoch môže byť potrebné umiestniť komponent manuálne. Môže to byť náročnejšie, ale dá sa to. Budete potrebovať pinzetu a pevnú ruku. Uistite sa, že súčiastka správne zarovnaná s usadeninami spájkovacej pasty na doske plošných spojov.
Spájkovanie pretavením
Reflow pec
Keď je súčiastka umiestnená, je čas pretaviť spájku. Zvyčajne sa to robí v reflow peci. Pec ohrieva PCB a spájkovaciu pastu na špecifický teplotný profil. Teplotný profil je navrhnutý tak, aby sa spájkovacia pasta roztavila, umožnila jej stekať a vytvorila dobrý spoj a potom ju ochladila, aby spoj stuhol.
Teplotný profil
Teplotný profil je skutočne dôležitý. Ak je teplota príliš nízka, spájka sa nemusí správne roztaviť a skončíte so slabým spojom. Ak je teplota príliš vysoká, môžete poškodiť komponent alebo dosku plošných spojov. Teplotný profil musíte upraviť podľa typu spájkovacej pasty a komponentu, ktorý používate.
Kontrola a testovanie
Vizuálna kontrola
Po spájkovaní pretavením by ste mali vykonať vizuálnu kontrolu spájkovaných spojov. Hľadajte akékoľvek známky zlého spájkovania, ako sú studené spájkované spoje, skraty alebo chýbajúce spoje. Na priblíženie môžete použiť mikroskop alebo lupu.
Röntgenová kontrola
Pre komponenty QFN je často dobrým nápadom röntgenová kontrola. Keďže kontakty sú na spodnej strane súčiastky, môže byť ťažké vidieť spájkované spoje len pri pohľade na hornú časť dosky. Röntgenová kontrola vám môže ukázať, čo sa deje vo vnútri kĺbu a pomôže vám odhaliť prípadné skryté defekty.
Funkčné testovanie
Nakoniec by ste mali urobiť nejaké funkčné testovanie na PCB. To zahŕňa zapnutie dosky a kontrolu, či všetky komponenty fungujú správne. Ak sa vyskytnú nejaké problémy, možno budete musieť vyriešiť problém a prepracovať dosku.
Riešenie bežných problémov
Studené spájkovacie spoje
Studené spájkovacie spoje sú bežným problémom pri spájkovaní QFN. Vyzerajú matne a zrnito namiesto lesklého a hladkého. Môže to byť spôsobené rôznymi faktormi, ako je napríklad nesprávny teplotný profil, špinavé povrchy alebo nedostatočná spájkovacia pasta. Na upevnenie studeného spájkovaného spoja môžete spoj znova zahriať pomocou spájkovačky alebo prepracovacej stanice.
Šortky
Skrat sa môže vyskytnúť, keď je medzi dvoma susednými kontaktmi príliš veľa spájky. To môže spôsobiť, že elektrické signály budú prúdiť tam, kde nemajú, čo môže viesť k poruche obvodu. Na opravu skratu môžete použiť nástroj na odspájkovanie na odstránenie prebytočnej spájky.
Zdvihnuté podložky
Zdvihnuté podložky sa môžu vyskytnúť, ak sa doska plošných spojov príliš zahrieva alebo ak je proces spájkovania príliš agresívny. To môže spôsobiť, že sa podložky zdvihnú z PCB, čo môže sťažiť vytvorenie dobrého elektrického pripojenia. Ak chcete opraviť zdvihnutú podložku, možno budete musieť opraviť PCB alebo vymeniť komponent.
Záver
Spájkovanie komponentov QFN v montáži SMT je náročná, ale dosiahnuteľná úloha. Ak budete postupovať podľa vyššie uvedených krokov a venovať pozornosť detailom, môžete zvýšiť svoje šance na úspešný spájkovaný spoj. Ak hľadáte kvalitné služby montáže SMT, vrátaneZostava plošných spojov zmiešanej technológie,Montáž SMT PCBaZostava SMT BGA, neváhajte nás kontaktovať. Radi prediskutujeme váš projekt a ako vám môžeme pomôcť dosiahnuť vaše ciele.
Referencie
- Príručka na montáž dosky plošných spojov
- Normy IPC pre spájkovanie a montáž
