Podsumowanie rodzajów wad lutowniczych na płytkach PCB i analiza 15 przyczyn

Nadmierna ilość pozostałości na powierzchni PCB

• Zawartość części stałych w topniku jest wysoka, a ilość substancji nielotnych jest zbyt duża.

• Niedostateczne podgrzanie wstępne lub zbyt niska temperatura podgrzania przed lutowaniem (w przypadku lutowania falowego czas jest zbyt krótki).

• Prędkość płyty jest zbyt duża (topnik nie może całkowicie odparować).

• Temperatura pieca lutowniczego jest niewystarczająca.

• W piecu lutowniczym znajduje się zbyt wiele zanieczyszczeń lub zawartość cyny jest zbyt niska.

• Powstaje w wyniku stosowania przeciwutleniaczy lub olejów antyoksydacyjnych.

• Zastosowano zbyt dużą ilość topnika lutowniczego.

• Zbyt wiele złączy lub otwartych elementów na płytce PCB, bez wstępnego podgrzania.

• Wyprowadzenia elementów i otwory na płytce są nieproporcjonalne (otwory są zbyt duże), co powoduje wzrost strumienia.

• Sama płytka PCB jest pokryta kalafonią.

• W procesie cynowania zwilżalność topnikiem jest zbyt silna.

• Problem w procesie PCB, niewystarczająca liczba otworów przelotowych powodująca słabe odparowywanie topnika.

• Nieprawidłowy kąt zanurzenia płytki PCB w kąpieli lutowniczej.

• Rozcieńczalnik nie był dodawany przez długi czas podczas stosowania topnika.

W płomieniach

• Topnik ma niską temperaturę zapłonu i nie zawiera żadnych środków zmniejszających palność.

• Bez noża powietrznego powstaje nadmierna warstwa topnika, która kapie na rurę grzewczą podczas podgrzewania wstępnego.

• Nieprawidłowy kąt noża powietrznego powoduje nierównomierne pokrycie płytki PCB warstwą topnika.

• Na płytce PCB znajduje się zbyt wiele taśm klejących, co może powodować ich zapalenie.

• Na płytce PCB znajduje się za dużo topnika, który kapie na rurkę grzewczą.

• Prędkość przesuwania się płytki jest albo zbyt duża (topnik nie odparowuje całkowicie, co prowadzi do kapania), albo zbyt wolna (powoduje nadmierne nagrzewanie się powierzchni płytki).

• Temperatura podgrzewania wstępnego jest zbyt wysoka.

• Problemy z procesem (słaba jakość materiału PCB, rurka grzewcza znajduje się zbyt blisko PCB).

Korozja (elementy stają się zielone, połączenia lutowane czarne)

• Miedź reaguje z FLUX-em tworząc zielone związki miedzi.

• Ołów-cyna reaguje z FLUX-em, tworząc czarne związki ołowiu i cyny.

• Niedostateczne podgrzanie wstępne (niska temperatura podgrzania, duża prędkość przesuwu płytki) skutkuje powstaniem dużej ilości pozostałości FLUX-a, co prowadzi do powstania nadmiernej ilości pozostałości substancji szkodliwych.

• Pozostałości absorbują wodę (przewodność jonowa rozpuszczalna w wodzie nie spełnia normy).

• Stosowanie FLUX-a wymagającego czyszczenia, ale nie czyszczenie go lub nie czyszczenie go w odpowiednim czasie po lutowaniu.

• FLUX ma wyjątkowo silne działanie.

• Elementy elektroniczne reagują z substancjami aktywnymi w FLUX.

Problemy z połączeniem, wycieki (słaba izolacja)

• Jony z pozostałości FLUX na płytce; lub pozostałości FLUX absorbują wilgoć, co powoduje przewodnictwo.

• Nierozsądny projekt płytki PCB, np. zbyt ciasne ułożenie przewodów.

• Słaba jakość maski lutowniczej PCB, podatność na przewodnictwo.

Lutowanie na zimno, niewystarczające lutowanie, lutowanie ciągłe

• Niewystarczająca aktywność strumienia.

• Niewystarczająca zdolność zwilżania topnika.

• Zastosowano niewystarczającą ilość topnika.

• Nierównomierne nałożenie topnika.
• Brak możliwości nałożenia topnika w niektórych obszarach płytki PCB.

• Niektóre obszary PCB nie zostały odpowiednio pocynowane.

• Silne utlenianie niektórych pól lutowniczych lub nóżek.

• Nieprawidłowe rozmieszczenie elementów na płytce PCB (niewłaściwe rozmieszczenie elementów).

• Nieprawidłowa orientacja płytki.

• Niedostateczna zawartość cyny lub nadmierna zawartość miedzi; zanieczyszczenia powodujące wzrost temperatury topnienia lutu (linia likwidusu).

• Zablokowanie rurki spieniającej, nierównomierne spienianie, skutkujące nierównomiernym nanoszeniem topnika na płytkę PCB.

• Nieprawidłowe ustawienia noża powietrznego (topnik nie jest równomiernie wdmuchiwany).

• Słaba koordynacja prędkości płyty i podgrzewania.

• Niewłaściwa technika lutowania ręcznego.

• Niewłaściwy kąt nachylenia łańcucha.

• Nierównomierny szczyt fali.

Zbyt jasne lub niewystarczająco jasne złącze lutownicze

• Problem z FLUX:

1. Można to zmienić poprzez modyfikację dodatków (problem z wyborem FLUX).
2. FLUX może mieć lekką korozję.

• Słaba jakość lutu (np. niska zawartość cyny).

Zwarcie

• Zwarcie spowodowane lutowaniem:

1. Wystąpiło zimne lutowanie, ale nie zostało wykryte.
2. Lut nie osiągnął normalnej temperatury roboczej, co skutkowało powstawaniem „mostków lutowniczych” pomiędzy złączami lutowanymi.
3. Drobne kulki lutownicze umieszczone pomiędzy spoinami lutowniczymi.
4. Doszło do zimnego lutowania, co spowodowało powstanie mostków.

• Problemy z FLUX:

1. Niska aktywność i słabe zwilżanie topnika prowadzą do powstawania mostków lutowniczych pomiędzy złączami lutowniczymi.
2. Niedostateczna rezystancja izolacji FLUX powoduje zwarcia pomiędzy złączami lutowanymi.

• Problemy z PCB:

Duży dym, mocny smak

• Problemy z samym FLUX-em:

1. Żywica: Jeżeli użyjesz zwykłej żywicy, dym będzie bardziej intensywny.
2. Rozpuszczalnik: W tym przypadku chodzi o możliwość wystąpienia zapachu lub drażniącego zapachu rozpuszczalnika stosowanego w FLUX.
3. Aktywator: Dym jest znaczny i ma drażniący zapach.

• Niewłaściwy system wentylacji.

Rozpryskiwanie, kulki lutownicze

• Strumień

1. Wysoka zawartość wody (lub przekraczająca normę) w produkcie FLUX.
2. Składniki FLUX o wysokiej temperaturze wrzenia (nie odparowują całkowicie po podgrzaniu wstępnym).

• Proces

1. Niska temperatura podgrzewania (rozpuszczalnik FLUX nie odparował całkowicie).
2. Duża prędkość przenośnika bez uzyskania efektu podgrzewania wstępnego.
3. Niewłaściwy kąt łańcucha powoduje powstawanie pęcherzyków powietrza pomiędzy lutem a płytką PCB, które pękają i tworzą kulki lutownicze.
4. Nadmierna powłoka FLUX (brak noża powietrznego lub niesprawny nóż powietrzny).
5. Niewłaściwe postępowanie podczas lutowania ręcznego.
6. Wilgotne środowisko pracy.

• Problemy z PCB

1. Wilgotna powierzchnia PCB, niewystarczające podgrzanie lub gromadzenie się wody.
2. Źle zaprojektowane otwory wentylacyjne płytki PCB, powodujące gromadzenie się gazu między płytką PCB a lutowiem.
3. Nierozsądna konstrukcja płytki PCB, w której piny komponentów są umieszczone zbyt blisko siebie, co prowadzi do uwięzienia gazu.
4. Źle wywiercone otwory przelotowe PCB.

Złe lutowanie prowadzi do niekompletnych połączeń lutowanych

• Niedostateczne zwilżenie podczas lutowania, skutkujące niekompletnymi połączeniami lutowniczymi.
• Słabe właściwości zwilżające FLUX-a.
• Słaba reaktywność FLUX.
• Niska temperatura zwilżania i aktywacji oraz wąskie okno procesowe.
• Zastosowanie procesu lutowania dwufalowego powoduje, że aktywne składniki FLUX-a całkowicie odparowują podczas pierwszej warstwy lutowania.
• Nadmierna temperatura podgrzania, prowadząca do przedwczesnej aktywacji topnika, czego efektem jest mała lub żadna aktywność podczas lutowania lub bardzo słaba aktywność.
• Niska prędkość przesuwania się płyty powodująca nadmierne nagrzewanie wstępne.
• Nierównomierne nałożenie FLUX-a.
• Silne utlenianie pól lutowniczych i komponentów prowadzi do słabej zwilżalności lutu.
• Niedostateczne zastosowanie FLUX-a, skutkujące niepełnym zwilżeniem pól lutowniczych PCB i wyprowadzeń komponentów.
• Nierozsądny projekt płytki PCB, powodujący niewłaściwe rozmieszczenie elementów na płytce, co ma wpływ na lutowanie niektórych elementów.

Słabe pienienie się topnika

• Nieprawidłowy wybór typu FLUX.
• Otwory rurowe do pienienia się są zbyt duże (otwory rurowe do pienienia się FLUX-a nie zawierającego zanieczyszczeń są mniejsze, natomiast otwory rurowe do pienienia się FLUX-a na bazie żywicy są większe).
• Obszar spieniania w zbiorniku jest zbyt duży.
• Ciśnienie powietrza w pompie powietrza jest za niskie.
• Rura wytwarzająca pianę ma nieszczelne lub zablokowane otwory powietrzne, co powoduje nierównomierne wytwarzanie piany.
• Dodanie nadmiernej ilości rozcieńczalnika.

Nadmierne pienienie

• Nadmierne ciśnienie.
• Obszar pienienia jest zbyt mały.
• Do rowka lutowniczego dodano nadmierną ilość TOPNIKA.
• Niedodanie rozcieńczalnika w odpowiednim czasie, skutkujące nadmiernie wysokim stężeniem FLUX.

Zmiana koloru w FLUX

Folia lutownicza PCB odporna na rozwarstwianie, łuszczenie się lub powstawanie pęcherzy

• Ponad 80% przyczyn stanowią problemy występujące w procesie produkcji płytek PCB.

1. Niewystarczające czyszczenie
2. Folia lutownicza słabej jakości
3. Niezgodność materiału PCB z warstwą lutowniczą
4. Zanieczyszczenia przedostające się do warstwy ochronnej lutu podczas wiercenia
5. Nadmierne poziomowanie lutu podczas poziomowania gorącym powietrzem

• Niektóre dodatki do topnika mogą uszkodzić warstwę ochronną lutu.

• Nadmierna temperatura cieczy cyny lub temperatura podgrzewania.

• Nadmierna częstotliwość lutowania.

• Dłuższy czas zanurzenia płytki PCB w ciekłej cynie podczas lutowania ręcznego.

Zmiany w sygnałach łącza wstecznego o wysokiej częstotliwości

• Niska rezystancja izolacji i słabe właściwości izolacyjne FLUX.

• Nierównomierny rozkład resztkowy i nierównomierne rozłożenie rezystancji izolacji, co może powodować powstawanie pojemności lub rezystancji w obwodzie.

• Szybkość ekstrakcji wody przez FLUX nie spełnia wymagań.

• Powyższe problemy mogą nie wystąpić w trakcie czyszczenia (lub można je rozwiązać poprzez czyszczenie).