8 przyczyn mostkowania
Powstawanie mostków lutowniczych jest jednym z najczęściej pojawiających się defektów - artykuł przedstawia osiem najważniejszych przyczyn tego zjawiska.
2021-12-15

Przykład mostkowania
Zdjęcie: © SparkFun
- Brak maski lutowniczej pomiędzy sąsiednimi padami. Umieszczenie maski lutowniczej pomiędzy sąsiednimi padami może zapobiegać powstawaniu mostków lutowniczych. Maska lutownicza to warstwa epoksydu, którą nakłada się na te części PCB, w których projektant nie chce, aby lut przywierał. Istotne jest, aby projektant umieścił maskę lutowniczą pomiędzy sąsiednimi padami elementów SMD. Projektant powinien zachować przynajmniej 2 mil (0,002 cala) szerokości maski lutowniczej.
- Nieodpowiednie odstępy między padami lub niewłaściwa konstrukcja padów. Bardzo ważne jest, aby projektant przestrzegał standardów projektowych podczas określania rozmiaru i odstępów między sąsiednimi padami. Przestrzeganie sugestii producenta, dotyczących rozmiaru padów niezbędnych dla konkretnego IC, jest zwykle najbardziej optymalną praktyką, zgodną z wytycznymi IPC. Zazwyczaj projektanci umieszczają wokół padów pewien odstęp, przestrzeń o szerokości 3-8 milicali pomiędzy krawędziami padów a soldermaską (szerokość zależy głównie od dostępnej przestrzeni pomiędzy sąsiednimi padami). Takie obszary bez maski lutowniczej jako dodatkowy środek zapobiegający tworzeniu się mostków lutowniczych.
- Używanie zanieczyszczonego szablonu. Zanieczyszczenie szablonu może również być przyczyną powstawania mostków. Na PCB może zostać przeniesiona ‘dodatkowa’ porcja pasty lutowniczej, obecna na spodzie szablonu, pozostała po wcześniejszym drukowaniu, tworząc w ten sposób mostek lutowniczy. Optymalizacja procesu i częste wycieranie szablonu zwykle zapobiega temu problemowi. Innym rozwiązaniem jest nakładanie pasty za pomocą drukarki jet paste.
- Niewłaściwy skład chemiczny pasty lutowniczej. Słabe właściwości chemiczne pasty lutowniczej, przeterminowana pasta lutownicza lub temperatura/wilgotność robocza niezgodna z zaleceniami dostawcy mogą również powodować problemy z mostkowaniem. Np. wyższe niż zalecane temperatury pracy mogą powodować nadmierne rozpływanie się pasty z padów, co jest bezpośrednią przyczyną powstawania mostków lutowniczych.
- Niewłaściwe wypozycjonowanie szablonu. Jakakolwiek niewspółosiowość apertur szablonu z padami PCB prowadzi do osadzania się lutu poza padem. W przypadku precyzyjnych układów o gęstej podziałce nieuchronnie prowadzi to do powstania mostków lutowniczych.
- Niewłaściwe rozmieszczenie/zwymiarowanie komponentów. Inną częstą przyczyną powstawania mostków lutowniczych jest użycie komponentów SMD o niewłaściwych rozmiarach, niewspółosiowość komponentów lub ich niewłaściwe ustawienie. Użycie przewymiarowanego SMD zwiększa prawdopodobieństwo utworzenia się mostku lutowniczego. Niewspółosiowy element może mieć jeden ze swoich rogów bliżej sąsiada, a element źle ustawiony przez maszynę pick-and-place może znajdować się bardzo blisko następnego: w obu przypadkach istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo powstania mostków lutowniczych.
- Zbyt wysoki nacisk podczas umieszczania komponentów. Nawet jeśli maszyna typu pick-n-place umieszcza elementy prawidłowo i w zamierzonych pozycjach, znaczenie ma także nacisk, jaki wywiera na element podczas jego umieszczania. Program maszyny uwzględnia cztery współrzędne – X, Y, Z i Ɵ lub obrót. Podczas gdy współrzędne X, Y i Ɵ pozycjonują komponent na powierzchni PCB, czynnik Z kontroluje wysokość ułożenia komponentu od powierzchni PCB, w momencie gdy maszyna go uwalnia. Standardową praktyką jest uwolnienie komponentu na odległość równą około 1/3 wysokości depozytu pasty lutowniczej nad powierzchnią PCB, pozwalając mu lekko spocząć na paście lutowniczej. Jeśli operator zaprogramuje maszynę P&P tak, aby bardziej dociskała komponent, istnieje ryzyko wyciskania pasty lutowniczej spod elementu i rozlewania się pasty na sąsiedni pad, co może prowadzić do powstania mostka lutowniczego.
- Nieodpowiedni czas podgrzewania wstępnego. Niewłaściwy profil rozpływu, złożony z nieodpowiedniej kombinacji temperatury i czasu podgrzewania, może być również przyczyną powstawania mostków lutowniczych. Depozyt pasty wymaga trochę czasu po przejściu w stan płynny, aby osiągnąć zamierzone położenie. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy lut jest w stanie zwilżyć zarówno pady, jak i wyprowadzenia komponentu, gdy wszystkie pola styku mają tę samą temperaturę. Jednak wyprowadzenia komponentów mogą mieć np. mniejszą masę termiczną i mają tendencję do nagrzewania się szybciej niż pady na PCB, które często mają wyższą masę termiczną. Ponadto, większy przepływ powietrza wokół komponentów sprzyja ich szybszemu nagrzewaniu. W efekcie, cieplejsze wyprowadzenia komponentów przyciągają stopiony lut szybciej niż pady. Dlatego proces wstępnego podgrzewania wymaga dłuższego czasu podgrzewania, aby pady mogły nadrobić zaległości, zanim lut będzie mógł równomiernie zwilżyć element i pady.