Kun valmistus PCB piirilevyjen sähköiset liitännät elektronisten komponenttien ja piirilevyn välillä toteutetaan asettamalla johdotukset piirilevyn pinnalle, asentamalla elektroniset komponentit ja juottamalla ne sitten paikoilleen. Hyvät liitokset ja juotosliitosten lujuus ovat ratkaisevia piirilevyjen normaalin toiminnan kannalta.
1. Täyttämättömien juotosliitosten suunnittelutarkoitukset
- Testipisteen toiminnallisuus
- Sähkötestaus: Paljastetut kuparialueet toimivat testipisteinä oskilloskoopeille, lentäville koettimille ja muille vastaaville laitteille.
- Prosessin todentaminen: Testipisteet validoivat prosessiparametrit.
- Erityiset suunnitteluvaatimukset
- Lämmönpoisto: (vaatii virransiirtokapasiteettilaskelmia).
- RF-vianmääritys: Peittämättömät impedanssitestipisteet korkeataajuuspiirejä varten (kultausta suositellaan).
2. Sähköisen suorituskyvyn vaikutusmekanismit
| Vaikutusulottuvuus | Mekanismi | Tyypillinen skenaario |
|---|
| Kosketusvastus | Oksidikerrokset lisäävät impedanssia 3-5x | Liiallinen jännitehäviö virtapiireissä |
| Korkean taajuuden signaalihäviö | Impedanssierot aiheuttavat paluuhäviötä (>3dB). | 5G-moduulien lisääntyneet bittivirheprosentit |
| Terminen luotettavuus | Suurempi lämpöresistanssi nostaa liitoslämpötiloja 10-15 °C:lla. | Teho-MOSFETien ennenaikainen vikaantuminen |
3. Juotosliitosten laadun tarkastustekniikat
- Teollisuusluokan ratkaisut
- 3D SPI: Juotospastan paksuuden mittaus (±5μm tarkkuus): Juotospastan paksuuden mittaus (±5μm tarkkuus).
- Mikrofocus-röntgenkuvaus: Havaitsee 0,2μm:n tasoiset BGA-ontelot (99,7% havaitsemisaste).
- Kustannustehokkaat ratkaisut
- Punaisen väriaineen tunkeutuminen: (80%-säästöt).
- Lämpökuvaus: Tunnistaa kylmät liitokset lämpötilapoikkeamien avulla.
4. Keskeiset prosessinvalvontaparametrit
Reflow-juotosprofiili (lyijytön prosessi esimerkki)
- Esilämmitys: 150 °C (1-2 °C/s ramppinopeus).
- Liotusaika: 90 sekuntia (±5 °C:n vakautus).
- Huippulämpötila: 245 °C (30-45 sekunnin kesto)
- Jäähdytysnopeus: (estää lämpöshokin)
Yleiset ongelmat ja ratkaisut
Q1: Signaalin eheysongelmat suurtaajuuspiireissä - epäillyt täyttämättömät juotosliitokset?
A1: Paikanna impedanssin epäjatkuvuuskohtien paikantaminen TDR-mittauksella (Time-Domain Reflectometry) ja tarkista se sitten röntgenkuvauksella. Suositukset:
- Käytä vähähäviöisiä juotosseoksia (esim. SnAgCu).
- Testipisteiden suunnittelu impedanssin kompensoinnilla
Kysymys 2: Miten kylmäjuotosliitokset voidaan käsitellä nopeasti massatuotannossa?
A2: Toteutetaan kolmivaiheinen ohjausmenetelmä:
- Stencil-optimointi: 5%:llä.
- Typpi-ilmakehä: Pidä O₂-taso <1000 ppm.
- Inline AOI: Lisää sivukuvatarkastus
Kysymys 3: Altistunut kupari hapettuu kosteissa ympäristöissä, mikä aiheuttaa huonon kosketuksen?
A3: Kolmiportainen suojausstrategia:
- Ensisijainen: Sähkösuojaton nikkelikuorrutuskulta (ENIG).
- Toissijainen: Paikallinen conformal-pinnoite (UV-kovetteinen hartsi).
- Tertiäärinen: IP67-luokiteltu vesitiivis rakenne