Panduan untuk Masalah Solder Gelombang untuk PCB

Langsung Ke: Apa itu Solder Gelombang? | Kerusakan dan Perbaikan Solder Gelombang

Apa itu Wave Soldering?

Penyolderan gelombang adalah jenis proses penyolderan yang digunakan selama pembuatan massal papan sirkuit tercetak, atau PCB. Proses penyolderan gelombang memungkinkan produsen untuk menyolder papan sirkuit cetak besar dengan cepat dan andal. Proses ini mendapatkan namanya dari gelombang solder yang dilewati setiap papan. Menggunakan gelombang solder sebagai lawan dari titik solder individu menghasilkan sambungan solder yang dapat diandalkan secara mekanis dan elektrik.

Proses penyolderan gelombang efektif untuk metode perakitan PCB melalui lubang konvensional dan juga metode pemasangan permukaan yang lebih baru.

Jadi apa yang ada di mesin solder gelombang, dan bagaimana prosesnya?

Pada intinya, mesin solder gelombang standar dimulai dengan satu komponen:tangki solder yang dipanaskan yang dipertahankan pada suhu yang diperlukan untuk proses penyolderan tertentu yang sedang berlangsung. Di dalam tangki, teknisi memasang gelombang solder, lalu melewatkan setiap PCB melalui tangki, sehingga bagian atas gelombang solder hanya menyentuh bagian bawah PCB.

Desainer perlu menyadari dua masalah utama saat merancang papan sirkuit tercetak yang akan disolder gelombang.

• Jarak pad: Jika bantalan yang perlu disolder terlalu berdekatan, solder cair dapat mengalir di antara bantalan tersebut. Akibatnya terjadi hubungan arus pendek tidak hanya pada dua bantalan yang terhubung, tetapi mungkin seluruh PCB.

• Tahan solder: Memiliki lapisan penahan solder pada papan sirkuit tercetak tidak menjadi masalah seperti sebelumnya, karena lapisan penahan solder ada dalam cetak biru sebagai praktik standar. Namun, memeriksa ulang apakah masker solder atau lapisan penahan solder adalah bagian dari cetak biru PCB Anda selalu merupakan hal yang baik untuk dilakukan, dan membantu mencegah kecelakaan yang tidak diinginkan.

Setelah papan yang akan disolder diperiksa untuk jarak bantalan dan lapisan penahan solder, saatnya untuk menerapkan fluks. Flux membantu memastikan area papan yang perlu disolder bersih dan bebas dari oksidasi. Ada dua cara berbeda untuk menerapkan fluks, tergantung pada situasinya.

• Spray flux, yang dapat diterapkan sebagai kabut halus dan ditindaklanjuti dengan semburan udara bertekanan untuk menghilangkan kelebihannya.
• Fluks busa, yang diterapkan ke papan dari tangki fluks biasa. Sebuah silinder plastik dengan lubang-lubang kecil terendam dalam tangki fluks. Setelah silinder benar-benar terendam dengan baik, cerobong logam dapat dipasang di atasnya. Udara kemudian dapat dipaksa melalui silinder untuk mendapatkan busa naik keluar melalui cerobong asap. Bagian bawah PCB kemudian dapat dilapisi dengan fluks busa ini.

Setelah Anda merawat bagian bawah papan dengan fluks, saatnya untuk memanaskan papan terlebih dahulu. Karena cara penyolderan diterapkan sebagai bagian dari proses penyolderan gelombang, papan sirkuit tercetak yang telah disolder gelombang mengalami panas dalam jumlah besar — ​​jauh lebih banyak daripada jika disolder secara manual. Tanpa pemanasan awal, papan sirkuit dapat mengalami berbagai jenis cacat penyolderan — semuanya karena kejutan termal.

Untuk membantu meminimalkan kemungkinan sengatan panas, papan yang perlu disolder gelombang harus dipanaskan secara perlahan hingga mencapai suhu yang diinginkan.

Apa saja cacat yang dapat terjadi pada papan yang disolder gelombang jika tidak dipanaskan terlebih dahulu?

Cacat dan Perbaikan Solder Gelombang

Hanya karena ada mesin yang terlibat dalam proses penyolderan gelombang, tidak berarti bahwa kemungkinan kesalahannya lebih kecil daripada menyolder setiap sambungan dengan tangan. Baik Anda menggunakan tangki solder atau besi tangan, Anda harus memperlakukan penyolderan seperti sains yang sebenarnya, dengan hati-hati mengontrol di mana dan apa yang Anda solder.

Jika tidak, Anda akan mengalami salah satu dari beberapa cacat penyolderan seperti yang tercantum di bawah ini:

1. Isi Lubang Tidak Cukup

Pengisian lubang yang tidak mencukupi adalah masalah yang terjadi pada papan sirkuit tercetak dengan lubang yang telah dibor sebelumnya untuk komponen yang akan dipasang ke papan. Pada dasarnya, pengisian lubang yang tidak mencukupi terjadi ketika jumlah solder yang tidak memadai telah mengisi lubang yang dibor untuk komponen, yang berarti solder tidak akan menempel pada papan sirkuit setelah dingin. Ada beberapa alasan untuk mengisi lubang yang tidak mencukupi:

• Flux tidak diterapkan dengan benar dan tidak menembus papan, artinya solder tidak diaktifkan dan tidak dapat mengikat komponen dengan benar.

• Suhu bagian atas papan tidak cukup tinggi untuk melelehkan solder sehingga bisa naik melalui lubang.

• Tidak ada cukup papan dalam gelombang solder. Jika papan tidak cukup menyentuh gelombang, terlalu sedikit solder yang didorong ke dalam lubang tembus.

Cara terbaik untuk memperbaiki masalah ini adalah dengan menjalankan serangkaian pemeriksaan pra-solder lainnya. Periksa jenis fluks yang Anda gunakan, dan pastikan ada volume yang cukup untuk menutupi seluruh PCB. Langkah ini juga akan membantu masalah kedua:pemanasan awal yang tidak mencukupi.

Karena solder mengalir ke panas, solder tidak akan mengalir juga jika lubang melalui PCB Anda tidak pada suhu yang benar. Meskipun suhu yang "tepat" bergantung pada standar operasi perusahaan Anda, aturan umumnya adalah antara 300 dan 340 derajat Fahrenheit, atau kira-kira 150 hingga 170 derajat Celcius.

Seluruh rakitan harus mencapai suhu ini sebelum papan membuat kontak dengan gelombang. Jika Anda tidak yakin apakah lubang tembus Anda mencapai suhu yang benar, ambil profil proses penyolderan gelombang — itu akan terlihat persis sama atau sangat mirip dengan proses reflow papan Anda.

Saat Anda mengambil profil dari proses penyolderan gelombang, Anda juga dapat memeriksa ketinggian papan Anda — yaitu, seberapa banyak papan yang terkena gelombang pada satu waktu. Cobalah untuk menjalankan setidaknya setengah dari ketebalan papan dalam gelombang solder pada satu waktu, yang akan memungkinkan tekanan hidrostatik gelombang untuk mendorong solder ke atas melalui lubang.

2. Komponen yang Diangkat

Komponen yang diangkat, juga dikenal sebagai batu nisan, adalah komponen yang terangkat dari papan selama proses penyolderan. Ada beberapa penyebab umum batu nisan, antara lain:

• Panjang timah yang salah, yang dapat menyebabkan komponen terangkat dari papan saat memasuki wadah solder.
• Mencoba melakukan penyolderan gelombang pada PCB fleksibel, yang akan menekuk sementara komponen lainnya tetap rata, menyebabkannya terlepas dari papan.
• Menggunakan komponen dengan berbagai persyaratan untuk jenis dan suhu solder.

Untuk memperbaiki panjang prospek yang salah, lihat prospek apa yang Anda gunakan. Jika timah Anda terlalu panjang, memukul bak solder dapat mendorongnya keluar dari lubang tembus. Untuk memperbaikinya, Anda dapat meningkatkan waktu perendaman dalam gelombang, yang akan mengurangi permintaan termal pada kabel dan memungkinkannya mengendap.

Untuk memperbaiki kelenturan PCB atau masalah terkait kelenturan lainnya, periksa kembali jenis PCB yang Anda gunakan dan toleransi termalnya. Pelenturan papan biasa terjadi pada konektor besar dan pada paket atau soket IC besar. PCB yang melentur sejak awal, seperti plastik, tidak boleh disolder gelombang, karena gelombang solder dapat menyebabkan plastik menekuk dan mengangkat komponen dari papan.

Terakhir, setelah Anda memeriksa toleransi termal papan Anda, periksa toleransi termal semua komponen Anda. Komponen yang memiliki tuntutan suhu yang berbeda atau suhu solderabilitas timbal juga dapat terangkat saat bersentuhan dengan gelombang, karena beberapa komponen menyolder ke bawah, sementara panas berlebih mendorong yang lain menjauh. Pastikan semua komponen yang Anda gunakan memiliki persyaratan yang sama, yang akan membantu mencegah masalah semacam itu.

3. Solder Berlebihan

Solder yang berlebihan adalah hasil papan Anda mengambil penumpukan solder saat melewati tangki solder gelombang. Meskipun ini tetap membuat sambungan listrik antara papan dan komponen yang bersangkutan, akan sulit bagi Anda atau siapa pun yang melihat papan untuk mengetahui dengan tepat apa yang terjadi di dalam solder itu sendiri.

Ada beberapa alasan Anda mungkin memiliki terlalu banyak solder pada koneksi Anda:

• Memiliki jenis komponen yang sama menghadap ke arah yang berbeda
• Menggunakan panjang lead yang salah dalam proses desain Anda
• Menjalankan ban berjalan Anda terlalu cepat

Penyebab pertama adalah perbaikan yang cukup mudah. Pastikan semua komponen Anda dari satu jenis — misalnya, semua baterai Anda — menghadap ke arah yang sama saat masuk ke tangki gelombang. Jadi, jika satu komponen menghadap "menjauh" dari tangki saat masuk, semua komponen lain dari jenis itu juga harus menghadap ke arah itu.

Memperbaiki tonjolan timah — yang disebabkan oleh panjang timah yang salah dalam proses desain — juga dapat membantu mencegah penyolderan yang berlebihan. Jika timah terlalu panjang, solder dapat menyatu dan menjadi berlebihan. Untuk mengatasi ini, putuskan panjang timah yang tidak terlalu jauh melampaui permukaan bantalan Anda. Misalnya, NASA menggunakan panjang timah 2,29 mm — cukup panjang untuk melewati bantalan penyolderan.

Jika semua komponen Anda menghadap ke arah yang sama dan panjang solder Anda presisi, Anda mungkin perlu memperlambat ban berjalan Anda. Sabuk konveyor yang berjalan terlalu cepat dapat menimbulkan gelombang demi gelombang solder pada komponen papan Anda saat melewati tangki solder. Perbaikan termudah untuk masalah ini adalah berbicara dengan manajer proyek Anda tentang kecepatan ban berjalan yang dapat diterima.

4. Solder Balling

Solder balling dapat terjadi ketika potongan kecil solder menempel kembali ke PCB - khususnya di dekat lead - saat melewati proses penyolderan gelombang. Penyebab umum dari solder balling dapat mencakup:

• Suhu solder di dalam tangki terlalu tinggi.
• Solder jatuh kembali ke gelombang saat terpisah dari papan, yang dapat menyebabkan kelebihan solder terciprat kembali ke papan.
• Gas yang dilepaskan oleh fluks yang dipanaskan dapat menyebabkan solder cair meludah kembali ke papan.

Cara terbaik untuk memperbaiki masalah balling solder umum adalah dalam desain PCB itu sendiri. Ketika tiba saatnya untuk memilih topeng solder yang Anda gunakan dalam desain PCB Anda, cobalah untuk menemukan satu yang memiliki kesempatan paling kecil untuk membiarkan solder menempel di tempat pertama. Dengan memilih topeng solder terbaik untuk desain Anda, Anda dapat membantu membuat desain papan Anda lebih kuat.

Bola solder yang disebabkan oleh gas dari fluks yang dipanaskan biasanya berasal dari aliran balik yang berlebihan di udara di sekitar tangki solder gelombang Anda, atau penurunan nitrogen yang ada di lingkungan. Periksa berapa banyak udara yang mengalir ke tangki solder, serta jumlah nitrogen yang ada di lingkungan tangki solder Anda. Mengawasi kedua hal ini dengan cermat akan membantu meringankan masalah bola solder yang disebabkan oleh pantulan dari fluks yang dipanaskan.

Ada beberapa alasan mengapa solder mungkin jatuh kembali ke gelombang:apakah masih ada bahan yang mudah menguap dalam fluks, seberapa tinggi gelombang solder, dll. Cara terbaik untuk mendapatkan akar masalah adalah dengan menjalankan gelombang solder Anda dengan kartu putih di atas gelombang, tetapi tanpa pemrosesan papan apa pun. Jalankan pengujian yang sama dengan beberapa papan uji yang melewati gelombang, dan bandingkan hasilnya.

5. Bendera Solder

Bendera solder adalah tonjolan kecil solder yang menyembul dari ujung timah Anda. Meskipun mereka masih memungkinkan Anda untuk membentuk sambungan listrik yang tepat dengan komponen lain di papan, mereka menunjukkan aplikasi fluks yang tidak tepat dan masalah dengan bagaimana solder terkuras dari papan Anda.

Penyebab umum untuk bendera solder meliputi:

• Pembuangan solder yang lambat dari mesin solder gelombang, meninggalkan jumlah solder yang berlebihan pada kabelnya, yang akan “meledak” ke satu sisi saat terkuras.

• Jejak solder yang terlihat seperti kumis — biasanya akibat fluks yang diterapkan secara tidak benar.

• Penyimpanan timah solder Anda yang tidak tepat, yang dapat menyebabkan oksidasi sehingga solder Anda tidak dapat dengan mudah menempel.

Drainase yang lambat biasanya disebabkan oleh kontrol yang buruk antara pemisahan gelombang solder dan papan. Dalam kebanyakan kasus, ini karena arus balik gelombang solder tidak diatur dengan benar — pastikan gelombang Anda disetel untuk gaya gelombang "lambda". Jika arus balik gelombang solder Anda diatur dengan benar, solder akan mengalir pada kecepatan dan arah yang sama dengan papan saat terpisah dari gelombang. Jika perlu, Anda dapat menjalankannya sedikit lebih cepat. Namun, menjalankannya dengan lambat, atau tidak sama sekali, akan meningkatkan tanda/paku solder.

Oksidasi dapat terjadi akibat pemotongan atau penyimpanan timah yang tidak tepat. Jika prospek Anda tidak dipotong sendiri, tanyakan kepada pemasok Anda untuk melihat bagaimana mereka memotong prospek mereka. Ujung yang telanjang dapat menyebabkan timah Anda teroksidasi, terutama jika disimpan dalam waktu lama. Jika pemotongan toko Anda memimpin di rumah, Anda memiliki kontrol lebih besar atas bagaimana mereka dipotong dan disimpan, serta berapa lama mereka tetap dalam penyimpanan. Ketiga faktor ini membuat timbal terbuka terhadap oksidasi, sehingga lebih sulit untuk dibasahi dengan solder ketika tiba saatnya untuk mengalirkannya melalui gelombang.

Perlu Bantuan Desain PCB? Percayai Sirkuit Milenium Terbatas

Jika Anda mencari bantuan desain untuk proyek PCB Anda berikutnya, lihat saja Millennium Circuits Limited. Kirimkan file PCB Anda kepada kami, dan kami akan melakukan desain lengkap untuk pemeriksaan manufaktur untuk mencari cacat atau masalah yang mungkin muncul selama pembuatan. Manfaat dari layanan pemeriksaan file PCB kami meliputi:

• Laporan yang mudah dibaca menunjukkan cacat dan kesalahan sebelum dibuat.
• Memastikan Anda memiliki data dan file yang diperlukan untuk membuat papan Anda.
• Membantu menghindari penundaan setelah Anda melakukan pemesanan.
• Kutipan harga PCB dengan laporan.

Jika Anda siap mengirimkan file Anda untuk diperiksa, cukup isi formulir Pemeriksaan File PCB kami. Tidak yakin apa yang harus dilakukan selanjutnya? Jangan ragu untuk menghubungi kami:Staf dukungan kami akan dengan senang hati mendiskusikan pertanyaan apa pun yang Anda miliki.