Przyczyny powstawania defektu blow hole

Defekt powstający w procesie lutowania jaki przedstawiono na rysunku obok najczęściej nazywany jest ‘blow hole’ lub ‘pin hole’. Powstawanie tego typu otworu w lucie jest spowodowane uwalnianiem się gazu z niewłaściwie wykonanej warstwy wykończeniowej w galwanizowanym otworze przelotowym, nadmiaru topnika, uwalniania się wilgoci podczas lutowania lub słabej jakości wyprowadzeń komponentów. Opisywany defekt osłabia połączenie lutowane, co może skutkować wadliwymi płytkami, nieprzechodzącymi testu lub - co gorsza – ulegającymi awarii podczas pracy.

Podstawowymi przyczynami defektu blow hole jest nadmiar topnika lub wilgoci. Jeśli rozpuszczalniki zawarte w topniku zostaną najpierw uwięzione, a potem intensywnie odgazowane w otworze PCB, może to być bezpośrednią przyczyną występowania defektu blow hole: rozpuszczalnik wrze, rozszerza się gwałtownie i ‘wydmuchuje’ lut z otworu.

Często jednak winę ponosi wilgoć: niezabezpieczone obszary na nieobsadzonej płytce drukowanej,  odsłaniające wewnętrzny laminat, są bardzo  podatne na przyjmowanie wilgoci. Jest to często opisywany w literaturze mechanizm, za który odpowiedzialny jest wadliwy proces produkcji PCB, w tym w szczególności etap wiercenia platerowanych otworów przelotowych. Proces wiercenia może potencjalnie pozostawiać szczeliny pomiędzy warstwą zewnętrzną a samym laminatem, w które łatwo może dostać się powietrze lub wilgoć. Gdy płytka zostanie podgrzana podczas lutowania, uwięzione powietrze rozszerza się i ‘przeciska’ się przez cienką warstwę wykończeniową. Absorpcja może wystąpić zarówno podczas procesu wytwarzania płytki, jak i podczas niewłaściwego przechowywania. Przykładami ‘wysoce podejrzanych’ obszarów są niezabezpieczone wiercone otwory i elementy trasowane.

W rozwiązaniu tego problemu mogą pomóc udoskonalone procesy wiercenia. W tym aspekcie ważne jest, aby korzystać tylko z zaufanych producentów PCB, którzy mają doświadczenie w zakresie produkcji wysokiej jakości płytek.

Aby wyeliminować problem wilgoci zawartej w wewnętrznej strukturze PCB, płytki należy wygrzewać, odciągając całą wilgoć. Bardzo dobrą praktyką jest też przechowywanie wszystkich płytek w zamkniętych próżniowo workach ze wskaźnikami osuszania i wilgotności do momentu skierowania ich na produkcję. Gołe płytki PCB należy przechowywać. Opakowania należy wówczas przechowywać w pomieszczeniach pozbawionych wysokich temperatur i dużej wilgotności.

Cześć ekspertów wskazuje na inne potencjalne przyczyny blow hole, a mianowicie sposób wykończenia otworu w PCB. Jeśli wszystko inne zawiedzie, sugerują oni sprawdzenie jakości wykończenia otworu PCB pod kątem obecności dziur czy pęknięć w bocznej ściance lub obecności drobnych zanieczyszczeń, np. pojedynczych drobin włókna szklanego.

Odnaleźliśmy w sieci także dyskusję na zbliżony temat: czy przyczyną powstawania defektu blow hole może być stosowanie w produkcji długo składowanych komponentów. Jim Hall, autor popularnego blogu o PCBA, tak odnosi się do problemu: ‘Mam wrażenie, że jeśli występuje defekt blow hole w powiązaniu ze stosowaniem starszych komponentów, to prawdopodobnie mamy do czynienia z jakimś rodzajem zanieczyszczenia podczas długiego procesu przechowywania. Zanieczyszczenia mogą dostać się na wyprowadzenia komponentu, nie są dokładnie usuwane przez topnik i odparowują w wysokich temperaturach podczas lutowania na w fali’.