Al fabricar PCB En las placas de circuitos impresos, las conexiones eléctricas entre los componentes electrónicos y la placa se realizan tendiendo el cableado en la superficie de la placa, instalando los componentes electrónicos y soldándolos en su lugar. Unas buenas conexiones y la resistencia de las soldaduras son fundamentales para el funcionamiento normal de las placas de circuitos.
1. Propósitos de diseño de las uniones soldadas sin relleno
- Funcionalidad del punto de prueba
- Pruebas eléctricas: Las zonas de cobre expuestas sirven como puntos de prueba para osciloscopios, comprobadores de sonda volante y otros dispositivos similares.
- Verificación del proceso: Post-reflujo/soldadura por ola, los puntos de prueba validan los parámetros del proceso.
- Requisitos especiales de diseño
- Disipación del calor: El cobre expuesto en trazados de alta corriente mejora el rendimiento térmico (requiere cálculos de capacidad de transporte de corriente).
- Depuración de RF: Puntos de prueba de impedancia no enmascarados para circuitos de alta frecuencia (se recomienda chapado en oro).
2. Mecanismos de impacto del rendimiento eléctrico
| Dimensión del impacto | Mecanismo | Escenario típico |
|---|
| Resistencia de contacto | Las capas de óxido aumentan la impedancia entre 3 y 5 veces | Caída de tensión excesiva en los circuitos de potencia |
| Pérdida de señal de alta frecuencia | Los desajustes de impedancia provocan pérdidas de retorno (>3 dB) | Aumento de la tasa de bits erróneos en los módulos 5G |
| Fiabilidad térmica | La mayor resistencia térmica aumenta la temperatura de la unión entre 10 y 15 °C. | Fallo prematuro de los MOSFET de potencia |
3. Técnicas de inspección de la calidad de las uniones soldadas
- 3D SPI: Medición del espesor de la pasta de soldadura (±5μm de precisión).
- Rayos X de microenfoque: Detecta huecos BGA de 0,2μm de nivel (tasa de detección del 99,7%).
- Penetración de colorante rojo: Detección de grietas de bajo coste (ahorro 80%)
- Imágenes térmicas: Identifica las juntas frías mediante anomalías de temperatura
4. Parámetros clave de control del proceso
Perfil de soldadura por reflujo (ejemplo de proceso sin plomo)
- Precalentamiento: 150°C (velocidad de rampa 1-2°C/s)
- Tiempo de remojo: 90 seg (estabilización ±5°C)
- Temperatura máxima: 245°C (30-45 segundos de duración)
- Velocidad de enfriamiento: 3°C/s (evita el choque térmico)
Problemas comunes y soluciones
P1: Problemas de integridad de la señal en circuitos de alta frecuencia: ¿sospechas de soldaduras sin relleno?
A1: Utilice la reflectometría de dominio temporal (TDR) para localizar las discontinuidades de impedancia y, a continuación, verifíquelas con rayos X. Recomendaciones:
- Utilizar aleaciones de soldadura de baja pérdida (por ejemplo, SnAgCu).
- Diseño de puntos de prueba con compensación de impedancia
P2: ¿Cómo solucionar rápidamente el problema de las juntas de soldadura frías en la producción en serie?
A2: Aplicar un método de control en tres etapas:
- Optimización del esténcil: Aumento del tamaño de apertura en 5%
- Atmósfera de nitrógeno: Mantener niveles de O₂ <1000ppm.
- AOI en línea: añadir inspección lateral
P3: ¿Se oxida el cobre expuesto en ambientes húmedos, provocando un mal contacto?
A3: Estrategia de protección a tres niveles:
- Primario: Níquel químico por inmersión en oro (ENIG)
- Secundario: Revestimiento de conformación local (resina de curado UV)
- Terciario: Diseño impermeable con clasificación IP67