Bij de productie PCB printplaten worden elektrische verbindingen tussen elektronische componenten en de printplaat tot stand gebracht door bedrading op het oppervlak van de printplaat aan te brengen, elektronische componenten te installeren en deze vervolgens vast te solderen. Goede verbindingen en de sterkte van soldeerverbindingen zijn cruciaal voor de normale werking van printplaten.
1. Ontwerpdoeleinden van ongevulde soldeerverbindingen
- Elektrisch testen: Blootliggende koperen gebieden dienen als testpunten voor oscilloscopen, vliegende sondetesters en andere soortgelijke apparaten.
- Procesverificatie: Post-reflow/golfsolderen, testpunten valideren procesparameters.
- Speciale ontwerpvereisten
- Warmteafvoer: Blootgesteld koper in sporen met hoge stroomsterkte verbetert de thermische prestaties (berekeningen voor stroomvoercapaciteit vereist).
- RF-debuggen: Ongemaskeerde impedantietestpunten voor hoogfrequente schakelingen (vergulden aanbevolen).
2. Elektrische prestatie beïnvloedende mechanismen
| Impact Dimensie | Mechanisme | Typisch scenario |
|---|
| Contactweerstand | Oxidelagen verhogen impedantie 3-5x | Overmatige spanningsval in stroomcircuits |
| Hoogfrequent signaalverlies | Impedantie mismatches veroorzaken retourverlies (>3dB) | Hogere bitfoutpercentages in 5G-modules |
| Thermische betrouwbaarheid | Hogere thermische weerstand verhoogt de junctietemperaturen met 10-15°C | Voortijdige uitval in vermogens-MOSFET's |
3. Technieken voor kwaliteitsinspectie van soldeerverbindingen
- Oplossingen van industriële kwaliteit
- 3D SPI: Diktemeting soldeerpasta (nauwkeurigheid ±5 μm)
- Microfocus röntgenstraal: Detecteert BGA-leemtes op 0,2 μm-niveau (99,7% detectiesnelheid)
- Kosteneffectieve oplossingen
- Penetratie met rode kleurstof: Goedkope scheurdetectie (besparing 80%)
- Thermische beeldvorming: Identificeert koude verbindingen via temperatuurafwijkingen
4. Belangrijkste procescontroleparameters
Reflow-soldeerprofiel (voorbeeld van een loodvrij proces)
- Voorverwarmen: 150°C (1-2°C/s hellingssnelheid)
- Inweektijd: 90 sec (±5°C stabilisatie)
- Piektemperatuur: 245°C (duur 30-45 sec)
- Koelsnelheid: 3°C/s (voorkomt thermische schok)
Veelvoorkomende problemen en oplossingen
V1: Problemen met signaalintegriteit in hoogfrequente schakelingen - vermoedelijk ongevulde soldeerverbindingen?
A1: Gebruik TDR (Time-Domain Reflectometry) om impedantiediscontinuïteiten te lokaliseren en controleer dit vervolgens met röntgenstraling. Aanbevelingen:
- Gebruik soldeerlegeringen met laag verlies (bijvoorbeeld SnAgCu).
- Ontwerp testpunten met impedantiecompensatie
V2: Hoe kunnen koude soldeerverbindingen in massaproductie snel worden aangepakt?
A2: Een drietrapsregelmethode implementeren:
- Stenciloptimalisatie: Vergroot diafragmagrootte met 5%
- Stikstofatmosfeer: Houd O₂-niveaus <1000ppm
- Inline AOI: Inspectie van zijaanzicht toevoegen
V3: Blootgesteld koper oxideert in vochtige omgevingen, wat slecht contact veroorzaakt?
A3: Beschermingsstrategie op drie niveaus:
- Primair: Nikkel ondergedompeld goud (ENIG)
- Secundair: Plaatselijke conforme coating (UV-uithardende hars)
- Tertiair: IP67-waterdicht ontwerp