Statystyka najczęściej występujacych defektów lutowania

Od 10 lat Koki prowadzi badania przyczyn występowania defektów w procesie lutowania na rzecz swoich kluczowych klientów. Analizy te są częścią programu wsparcia technicznego Koki. Na przestrzeni owych 10 lat liczba zapytań ze strony klientów o możliwości wykonania analizy sukcesywnie wzrastała, dając jednocześnie firmie coraz większą wiedzę i doświadczenie w tej dziedzinie. Koki podsumowało owe 10 lat działalności, prezentując analizę trendów występowania poszczególnych rodzajów defektów. Rodzaje defektów W roku 2005, najwięcej zapytań ze strony klientów dotyczyła pęknięć lutu (na rysunku poniżej: cracked solder). Rok 2000 jest zwykle uważany jako początek ery lutowania bezołowiowego, natomiast rok 2005 to okres, w którym stopy bezołowiowe zaczęły być powszechnie stosowane i po raz pierwszy pojawił się problem ich wytrzymałości. W odpowiedzi na te zjawiska zaczęto wprowadzać stopy odporniejsze na pękanie, takie jak oferowane również przez Koki stop SB6N. Po tym okresie, w efekcie wprowadzenia modyfikacji w stopach lutowniczych oraz uwzględnienia pewnych trudności jeszcze w procesie projektowania, liczba zgłoszeń defektów pękających lutów zaczęła się obniżać. Znaczenia w ostatnich latach nabiera natomiast problem niedostatecznej zwilżalności (dalej w tekście i na rysunku poniżej: de-wetting), odpowiedzialnych w każdym z lat za nie mniej niż 25% zgłoszonych problemów. Rysunek 1. Nasilenie występowania poszczególnych rodzajów defektów od roku 2005. Rysunek 2. Udział poszczególnych rodzajów defektów w latach 2005-2014. 2. Przyczyny niedostatecznej zwilżalności. Jak opisano powyżej, na przestrzeni ostatnich lat stwierdzono bardzo wiele przypadków występowania defektów de-wetting oraz cracked solder. Dalszej analizie poddano kluczowe przyczyny powstawania defektów niedostatecznej zwilżalności i wyróżniono ich 6 podstawowych rodzajów. Pokrycia słabej jakości Dotyczy to zarówno samej płytki PCB, jak i komponentu. Słabej jakości pokrycia są najczęściej skutkiem niedostatecznej kontroli procesu ich nakładania. Ich niedostateczna jakość jest przyczyną utleniania sie powłok wewnętrznych, czego uniknięcie jest głównym celem procesu nakładania pokryć. Stopy lutownicze nie reagują z pokrytymi tlenkami warstwami intermetalicznymi, co w rezultacie powoduje powstanie defektu de-wetting. Uszkodzenie pokryć Dotyczy to przede wszystkim samych płytek PCB, których powierzchnie mogą zostać uszkodzone podczas transportu, co ponownie powoduje odsłonięcie powłok wewnętrznych. W efekcie warstwy te ulegają utlenianiu, a sam stop nie przylega należycie i pozostaje odepchnięty od podłoża. Zanieczyszczenia pokryć Problem ten może dotyczyć zarówno PCB jak i komponentu. Zanieczyszczenie pokryć może być spowodowane błędami samego procesu powlekania, nieprawidłowymi warunkami składowania lub nieprawidłowym obchodzeniem się z PCB przez operatorów. Jako że znaczna część zanieczyszczeń odpycha stopy lutownicze, zanieczyszczony pad jest przyczyna wystąpienia defektu niedostatecznej zwilżalności. Obce obiekty Obce obiekty mogą pojawić się na etapie produkcji PCB lub komponentów, jak również mogą pochodzić z samego procesu produkcyjnego. Pewne obiekty obce, takie jak włókna czy włosy, są przeszkodą w lutowaniu. Niewłaściwe warunki procesu Przyczynami niedostatecznej zwilżalności mogą być nieprawidłowe parametry procesu produkcyjnego na etapie nadruku, montażu czy lutowania rozpływowego. Komponenty słabej jakości Defekt niedostatecznej zwilżalności może być spowodowany błędami wykonania samych komponentów, takimi jak nierównej wysokości wyprowadzenia BGA, niedopasowane czy skrzywione wyprowadzenia itp. Najważniejszą z przyczyn powstawania defektu de-wetting jest wadliwy proces powlekania. Wraz z zanieczyszczeniami i uszkodzeniami powłok, odpowiada on za ¾ przypadków defektu niedostatecznej zwilżalności. Rysunek 3: Przyczyny powstawania defektu niedostatecznej zwilżalności. Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości PB Technik. © KOKI