Niepełne wypełnienie otworu PCB nie zawsze wymaga poprawek

Jeden z internautów opisał problem z montażem układu, w którym występują pozłacane otwory, służące do przylutowania w nich zworki. Sam problem polega na tym, iż po lutowaniu na fali często występują fragmenty pozłacanych otworów i padów, które nadal ukazują odsłonięte złoto. Firma poprawia te odsłonięte miejsca lutując ręcznie, ale po pierwsze zastanawia się, czy jest to najlepszy sposób i po drugie, czy w ogóle powinna to robić?

Odpowiedź z punktu widzenia norm daje Kris Roberson, kierownik ds. technologii montażu z IPC, który stwierdza: ‘Po pierwsze, zgodnie z IPC-A-610, odsłonięte wykończenie powierzchni nie jest wadą. Sekcja 5.2.1 normy stwierdza, że ​​dopuszczalne połączenie może mieć ‘odsłonięte wykończenie powierzchni, które nie jest częścią wymaganego obszaru lutowania’. Tak więc dopóki połączenie lutowane ma odpowiednią wielkość wypełnienia otworu (w większości przypadków jest to 75% wypełnienia otworu), lut układa się poprawnie wokół drutu zworki i tulei otworu po lutowanej stronie (270 stopni dla klasy 2 i 330 stopni dla klasy 3) oraz wykazuje odpowiedni stopień zwilżenia po przeciwnej stronie (180 stopni w klasie 2 i 270 stopni w klasie 3), nie ma potrzeby poprawiania takiego połączenia.

Gdy nie jest to wymagane, należy unikać wielokrotnego podgrzewania połączenia, może to bowiem spowodować między innymi uszkodzenie połączenia lutowniczego poprzez oddziaływanie ciepła lub niepożądane zwiększenie grubości kruchych warstw międzymetalicznych’. W dalszej części wypowiedzi Kris Robertson stwierdza zwraca ponadto uwagę, iż aby minimalizować ryzyko kruchości lutu (pisaliśmy o tym tutaj), całe złoto powinno być usunięte.

W identycznym duchu wypowiada się kolejny ekspert, Richard D. Stadem z General Dynamics: ‘Podejrzewam, że używasz lutowia bezołowiowego, które nie zwilża idealnie krawędzi padu, w wyniku czego nadal mogą być widoczne niewielkie ilości złota, jednak nie jest to wadą. Jeśli chodzi o zagrożenie kruchością utworzonego połączenia, jeśli PCB wykończone jest ENIG i spełnia kryteria IPC 4552, istnieje jedynie małe prawdopodobieństwo, że taki problem wystąpi’ W opinii eksperta, niska zawartość złota w ENIG nie jest wystarczająca, aby spowodować jakiekolwiek zagrożenia. Zwraca on jednak uwagę na dodatkowy szczegół: ‘Z drugiej strony, jeśli do zabezpieczenia niklu przed utlenianiem (do którego tak naprawdę się lutuje) zostanie użyta niewystarczająca ilość złota, wówczas jego utlenianie może być przyczyną zbyt słabego zwilżenia lutu. Wątpię jednak, aby tak się stało, ponieważ wtedy nie zobaczylibyście złota na obszarach niezwilżonych”.

Robert ’Bob’ Lazzara, prezes Circuit Connect, Inc. mówi natomiast o możliwych przyczynach zbyt niepełnego zwilżania: ‘Istnieje wiele potencjalnych przyczyn, dla których lut nie zwilża się idealnie do padów i ścian otworów. Brak idealnego, pełnego zwilżenia może wskazywać na ogólnie słabą jakość połączenia lutowanego także w obszarach, które na pozór wydają się być dobrze zwilżone’.

• Potencjalne przyczyny takiego defektu są następujące:
• Powierzchnia padu/ścianek otworu jest zanieczyszczona jeszcze w fazie produkcji PCB.
• Czas przebywania i/lub temperatura na fali są nieodpowiednie.
• Same przewody zworki nie są czyste i wprowadzają zanieczyszczenia do układu.
• Wykończenie złotem jest niewłaściwe (np. elektro-złoto kontra ENIG).

‘Najlepiej zacząć od samej płytki drukowanej. Oceniłbym czystość PCB, a także zgodność typu i poprawność wykonania wykończenia złotem.  Następnie należałoby sprawdzić, czy same zworki są idealnie czyste. Następnie trzeba sprawdzić poprawność czasu przejścia przez falę i jej temperaturę, a także przyjrzeć się czystości samej kąpieli lutowniczej’.

Zdjęcie tytułowe: © Covalent