10 Métodos Comprovados para Detectar Defeitos de Soldagem em Placas PCB

Os avanços recentes na eletrónica de consumo aumentaram a necessidade de produzir PCBs isentas de defeitos. É fundamental compreender os problemas encontrados na transição da fase de projeto para a fase de produção. Durante a produção, defeitos como juntas de solda incorretas e desalinhamentos podem ocorrer, realçando a necessidade de métodos para verificar defeitos na soldagem de placas PCB.

Para entender o que é necessário para produzir PCBs sem defeitos, este artigo apresenta os tipos comuns de erros de soldagem e as práticas para reconhecer eficazmente as falhas de soldagem.

1. Identificação dos Tipos Comuns de Defeitos de Soldagem em PCB

O processo de produção de PCB inclui impressão de tela, colocação de componentes e soldagem. Esta secção familiariza-o com os diferentes tipos de defeitos de soldagem. Vamos descrever brevemente cada problema de soldagem em PCB, juntamente com suas causas e soluções.

1.1 Placa PCB de Soldagem — Microfuro (Pinhole)

Descrição:

Um microfuro ou furo de sopro (blowhole) é um pequeno orifício formado numa junta soldada em PCB para montar um componente usando tecnologia through-hole. Os termos "pino" e "sopro" podem ser usados indistintamente; porém, é comum usar "microfuro" para indicar um orifício de menor tamanho. Pode identificar microfuros ou furos de sopro pela espessa camada de cobre formada durante o processo.

Causas:

A humidade e voláteis que escapam através dos vazios no revestimento de cobre são as principais causas dos furos de pino e sopro.

Solução:

Podemos resolver este problema usando uma placa de maior qualidade com espessura de cobre adequada.

1.2 Ponte de Solda (Solder Bridging)

Descrição:

A ponte de solda é um dos defeitos de soldagem mais difíceis de descobrir, pois não pode ser reconhecida a olho nu. As pontes de solda formam curtos-circuitos, que podem causar danos graves ao circuito da PCB. Este tipo de erro ocorre quando a solda conecta erroneamente dois terminais.

Causas:

As causas comuns de ponte de solda são especificações incorretas do stencil da PCB, levando a uma quantidade excessiva de solda nos pads, falha em alinhar o stencil com a placa e colocação incorreta de componentes.

Solução:

As pontes de solda podem ser corrigidas usando uma malha de dessoldagem. Pode reparar este defeito aplicando a malha nas pontes de solda e, com aquecimento adequado, o excesso de solda será removido.

1.3 Efeito Tombstone (Tombstoning)

Descrição:

Tombstone refere-se a um defeito de soldagem quando um dos terminais do componente falha em permanecer fixo à placa enquanto o outro fica acoplado. Componentes pequenos são mais propensos a ter este problema durante o processo de refluxo de soldagem.

Causas:

A principal razão para este problema é o poder de molhagem desigual durante o refluxo. A tensão superficial entre o pad da PCB e a solda líquida pode deslocar os componentes, especialmente os pequenos e leves.

Solução:

O problema de tombstoning pode ser corrigido refinando a precisão da impressão do stencil e garantindo que os bicos de pick-and-place tenham pressão adequada para lidar com componentes pequenos. Pode diminuir as chances de tombstoning desacelerando o processo de colocação de componentes para aumentar a precisão. Também deve verificar se o design da dimensão do pad concorda com o datasheet.

1.4 Placa PCB de Soldagem — Preenchimento Desigual de Furos

Descrição:

Fluxo inadequado ou aquecimento resulta em preenchimento desigual dos furos. Como o nome indica, este problema ocorre quando a soldagem falha em preencher os furos passantes (through-holes).

Causas:

O preenchimento desigual geralmente acontece quando o processo de pré-aquecimento não é suficientemente longo ou o fluxo não é aplicado corretamente.

Solução:

Deve aumentar o processo de aquecimento para atingir a temperatura do lado superior. Pode resolver este problema modificando as configurações de pré-aquecimento. Também deve considerar um tempo de contato de onda mais longo para superar este problema.

1.5 Juntas Superaquecidas

Descrição:

Pode encontrar juntas superaquecidas quando o processo de aquecimento não consegue derreter o fio de solda, levando a fluxo superaquecido no pad. É difícil reparar este defeito devido à alteração causada pelo superaquecimento.

Causas:

Apesar do processo de aquecimento, a solda falha em fluir na junta.

Solução:

Limpe o fluxo superaquecido da junta aplicando álcool isopropílico e, em seguida, use uma escova adequada para remover o resíduo.

1.6 Placa PCB de Soldagem — Juntas Frias (Cold Joints)

Descrição:

Em contraste com as juntas superaquecidas, as juntas frias aparecem quando o aquecimento falha em derreter a solda completamente. Podemos distinguir as juntas frias pela sua superfície rugosa, sendo vulneráveis a rachaduras.

Causas:

Aquecimento insuficiente ou uso de quantidade excessiva de solda.

Solução:

Aplique aquecimento adequado à junta fria até que o excesso de solda esteja completamente derretido.

1.7 Resíduos de Fluxo

Descrição:

Reconhecemos este defeito pelos resíduos de fluxo formados na placa PCB devido a contaminação.

Causas:

O fluxo e condições de limpeza inadequadas causam a formação de resíduos no pad.

Solução:

O uso de fios e materiais sem limpeza (no-clean) e de baixo resíduo pode reduzir significativamente os resíduos de fluxo.

1.8 Solda Excessiva

Descrição:

Aplicar uma quantidade excessiva de solda não é uma boa ideia, pois pode resultar em curtos-circuitos e conexões não confiáveis. A melhor prática é usar apenas uma quantidade suficiente de solda para conectar o terminal do componente ao pad. Detectamos este defeito procurando áreas de superfície em forma de tigela nas juntas.

Causas:

Uso de quantidade desnecessária de solda nas juntas.

Solução:

Corrigir este defeito deve ser simples e direto. Derreta o excesso de solda com o ferro de soldar e remova-o com um sugador de solda.

1.9 Placa PCB de Soldagem — Solda Insuficiente

Descrição:

Ao contrário do anterior, enfrentamos este problema quando há solda insuficiente para conectar as juntas, resultando em falha de conexão e circuitos abertos.

Causas:

Quantidade insuficiente de solda nas juntas.

Solução:

Adicione solda adicional à junta defeituosa para garantir contato confiável.

1.10 Falhas de Solda (Solder Skips)

Descrição:

Encontramos este defeito quando a soldagem de uma junta é completamente ignorada no processo. Infelizmente, isso leva a circuitos abertos e falha funcional da PCB.

Causas:

É mais provável encontrar este defeito quando temos dimensões incorretas dos componentes e liberação de gases do fluxo.

Solução:

Revise cuidadosamente as especificações da sua PCB para garantir a colocação correta dos componentes na placa.

2. Placa PCB de Soldagem — Metodologias de Teste para Problemas de Soldagem

Os fabricantes usam diferentes tipos de testes para identificar defeitos em PCB. Nesta secção, vamos discutir o teste de análise de microsecção e o teste de análise de soldabilidade.

2.1 Análise de Microsecção

A microsecção é usada para verificar o desempenho dos processos que produzem placas PCB through-hole. É um método destrutivo, pois depende da exposição de uma vista transversal da PCB; no entanto, este teste fornece uma forma precisa de identificar falhas de refluxo de solda.

2.2 Placa PCB de Soldagem — Análise de Soldabilidade

Um teste de soldabilidade é sempre empregado para verificar a robustez da superfície da PCB e garantir que as juntas de solda são confiáveis. Esta técnica testa a capacidade da placa de ser molhada por solda fundida. Confirmamos que os componentes atenderão aos requisitos padrão e verificamos que o armazenamento não tem efeito adverso na capacidade de soldagem das placas.

3. Placa PCB de Soldagem — Práticas Preventivas de Soldagem

Mais vale prevenir do que remediar! Nesta secção, vamos explorar os melhores métodos para prevenir defeitos de soldagem eficazmente. Reconhecer e resolver defeitos comuns de soldagem desde o design até a fabricação evita despesas desnecessárias na finalização da placa PCB.

Microfuro (Pinhole):

• A melhor prática para prevenir microfuros e furos de sopro é assar (bake) a PCB imediatamente antes do processo de soldagem.

Ponte de Solda (Solder Bridging):

• Use as especificações corretas do stencil da PCB.
• Certifique-se de usar o perfil de refluxo correto.
• Preste atenção à colocação de componentes aplicando pressão adequada.
• Garanta que as aberturas do stencil estejam alinhadas com os pads.

Tombstoning:

• Revise as dimensões dos pads para componentes pequenos.
• Considere usar pasta de solda anti-tombstoning.
• Corrija as especificações do stencil.
• Examine o processo de colocação e roteamento e certifique-se de que todos os traces tenham larguras iguais.

Placa PCB de Soldagem — Preenchimento Desigual de Furos:

• Uma boa regra prática é manter a temperatura do lado superior entre 100 e 110°C para placas de dupla face e usar uma temperatura ligeiramente abaixo deste limite para placas de face única.

Juntas Superaquecidas:

• Antes de iniciar o processo de soldagem, certifique-se de pré-aquecer o ferro suficientemente. Além disso, limpar a junta antes da soldagem evitará este problema.

Placa PCB de Soldagem — Juntas Frias:

• O pré-aquecimento do ferro de soldar evitará que este defeito ocorra.

Resíduos de Fluxo:

• O pré-aquecimento adequado pode reduzir os resíduos de fluxo na placa PCB. Também é afetado pelo tempo de contato da onda.

Falhas de Solda (Solder Skips):

• Contacte o seu fabricante e certifique-se de que a altura correta da onda entre a placa e a onda de solda é usada.

Conclusão

Alcançar uma transição bem-sucedida da fase de design de PCB para a fase de fabricação depende de minimizar os defeitos de soldagem tanto quanto possível. O objetivo principal deste artigo é familiarizá-lo com os tipos comuns de defeitos de soldagem em PCB e como identificar estes defeitos. Discutimos problemas comuns de soldagem e os procedimentos de teste, reparo e prevenção para estes problemas de soldagem em PCB.

Podemos corrigir a maioria dos defeitos comuns de soldagem; no entanto, é fortemente recomendado seguir medidas preventivas para evitar tais defeitos e problemas no processo de soldagem. Agora, esperamos que possa distinguir entre diferentes tipos de falhas e seguir ações preventivas de soldagem.

Consulte o 'Guia de Solução de Problemas de Montagem em Superfície' para mais informações que ajudem a identificar defeitos de soldagem em PCB, entender causas e quais ações preventivas podem ser tomadas.