12.10.2023Katarzyna ZborawskaLutowanie jest procesem, którego celem jest trwałe połączenie elementów wykonanych z metalu. Odbywa się to poprzez zalanie metalowych detali (dwóch lub więcej) – wykorzystując do tego inny metal, który wyróżnia się niższą temperaturą topnienia od pozostałych biorących udział w tym procesie. Lutowanie miękkie jest bardzo szeroko stosowane w elektronice. W ten sposób możliwe staje się tworzenie trwałych połączeń, które będą odpowiadać za przewodzenie prądu elektrycznego.
Na czym polega miękkie lutowanie elementów przewlekanych?
• rozgrzanie nóżki elementu (może to być np. rezystor)
• rozgrzanie pada na płytce PCB (tj. odsłonięta miedziana ścieżka),
• roztopienie spoiwa lutowniczego celem uzyskania błyszczącego i wklęsłego lutu.
Warto pamiętać, że tylko wtedy, gdy spoiwo lutownicze jest roztopione bezpośrednio na lutowanych elementach można uzyskać poprawne połączenie. Aby określić prawidłowość wykonania połączenia warto skorzystać z możliwości testu lutowności PCB.
Test lutowności PCB - dlaczego ma znaczenie?
Jeśli zależy Ci na tym, aby obwód drukowany spełniał wymagania klasy IPC wskazujące na to, że jego funkcjonowanie będzie niezawodne względem planowanego przeznaczenia płyty - warto poznać odpowiednie metody testowania, które pozwalają upewnić się co do osiągnięcia wymaganej jakości. Test lutowności PCB jest takim narzędziem. Przyczynia się do znacznego zmniejszenia ryzyka awarii obwodów, równocześnie poprawiając ich jakość. Jednak, aby wykorzystać pełen potencjał tego testu - musisz poznać jego różne warianty i dopasować je do testowanego produktu końcowego.
Poprzez test lutowności PCB możesz określić lutowności zakończeń zestawu instrumentów, które są przeznaczone do połączenia z inną powierzchnią. Bazowym zadaniem tego testu jest sprawdzenie, czy zastosowany komponent PCB dostarcza odpowiedni stopień zwilżania, który jest niezbędny do tego, by solidne połączenie lutowane w ogóle mogło powstać. Słaby wynik testu to ważna informacja dla całego procesu produkcji, gdyż jednoznacznie wskazuje na to, że masz do czynienia z nieoptymalnym połączeniem. Bez odpowiednio dopasowanych testów kosztowne i kłopotliwe przerobienie połączeń może być nieuniknione.
Rodzaje testów lutowności
Można wyróżnić trzy podstawowe metody testów lutowności. Każdy test lutowności PCB wyróżnia się kilkoma specyficznymi cechami, które pozwalają na ich dopasowanie do konkretnego zastosowania.
Jakie rodzaje testów lutowności można wyróżnić?
• Metoda 1 - tzw. metoda „zanurzanie i wygląd” dedykowana dla zakończeń ołowiowych i bezołowiowych.
• Metoda 2 - tzw. test symulacji procesu montażu powierzchniowego.
• Metoda 3 - tzw. bilans nawilżania.
Metoda 1 - tzw. metoda „zanurzanie i wygląd” dedykowana dla zakończeń ołowiowych i bezołowiowych
Metodę numer jeden można podzielić na kilka stałych elementów: przygotowanie wstępne, zastosowanie topnika i zanurzenie zakończeń w stopionym lucie. Opisując w sposób bardziej obrazowy – testowane przewody i końcówki są w tej metodzie poddawane przyspieszonemu procesu zużycia/starzenia. Proceder ten po zakończeniu procesu zanurzania pozwala stwierdzić, czy obiekty poddawane testom spełniają stawiane im zgodnie z normami wymagania.
Metoda 2 - tzw. test symulacji procesu montażu powierzchniowego
Z pomocą drugiej metody zapewnisz sobie sposób określenia lutowności zakończeń w układzie pakietów urządzeń przeznaczonych do połączenia. Połączenie to może odbywać się przy pomocy lutu niezawierającego Pb lub lutu ołowiowego (Pb-). W praktyce polega to na umieszczeniu specjalnie opracowanej pasty lutowniczej na płytce ceramicznej, przez którą przechodzi badany obiekt i na tej podstawie tej symulacji badana jest jego jakość, zanim dojdzie do właściwego montażu powierzchniowego z wykorzystaniem komponentu. Warto podkreślić, że ten rodzaj testów można wykorzystać w odniesieniu do wszystkich komponentów technologii montażu powierzchniowego (SMT). Jest to metoda bardzo wszechstronna i chętnie używana.
Metoda 3 - tzw. bilans nawilżania
Bilans nawilżania, inaczej kąpiel lutownicza to metoda 3. Podczas tej procedury badany element zanurza się w kąpieli lutowniczej. W uzyskaniu możliwie jak najbardziej dokładnych wyników przy tej metodzie przed pomiarem korzysta się z czujnika bezdotykowego. Podczas testu wykreśla się siłę zwilżania, zaczynając od wartości ujemnej. Jakość lutowalności w tej metodzie oceniana jest poprzez pomiar tego, jak wiele czasu potrzeba, aby wystąpiło zwilżenie badanego obiektu.
Bez względu na ostateczny wybór rodzaju z wyżej wymienionych opcji - wiedza o różnicach i podobieństwach pomiędzy nimi zdecydowanie pomoże Ci dopasować odpowiedni test lutowności PCB do swoich potrzeb i rodzaju materiału, z jakim pracujesz.
Rodzaje testowania lutowności u Twojego dostawcy usług kontraktowej produkcji elektroniki
Jakie metody inspekcji lutowania komponentów zapewniamy?
• X-ray,
• ocena wizualna,
• meniskograf.
Jakie metody inspekcji lutowania PCBa mamy w ofercie?
• ocena wizualna,
• X-ray.
Każda z wyżej wymienionych metod inspekcji wyróżnia się charakterystycznym dla siebie sposobem testowania. W przypadku metod inspekcji lutowania komponentów oraz PCBa typu „X-RAY” wykorzystuje się promienie rentgenowskie - celem wykonania precyzyjnego badania bez uszczerbku względem badanych elementów. Ocena wizualna (zanurzanie i wygląd) jest przede wszystkim stosowana dla zakończeń ołowiowych i bezołowiowych. Może być wykonywana zarówno przez człowieka, jak i maszynę AOI – również w wariancie 3D. Natomiast w przypadku meniskografu mamy do czynienia z urządzeniem, które pozwala ocenić lutowność badanych materiałów na podstawie rejestracji siły Fr działającej na podłoże poddane inspekcji.
