uv - konceptet master til printning.ppt ......produktblad sn 63% – tin pb 37% - bly...

K v a l i t e t s l o d n i n ge f t e r

w o r k m a n s h i p

Mål

B l ø d l o d n i n g s p r o c e s

E v a l u e r i n g a f p r o c e s

R e f e r e n c e m a t e r i a l e

M a t e r i a l e r (leadede og SMD)

H å n d t e r i n g a f m a t e r i a l e r

M o n t a g e t e k n i k k e r

R e p a r a t i o n s t e k n i k k e r

U d l o d n i n g s t e k n i k k e r

Undervisningsplan

1.dag 2. dag 3. dag 4. dag 5. dag

VelkomstPræsentation af målTeoriPrintmaterialerUdstyr og værktøjHåndteringsteknikkerMontageteknikkerLoddeteknikkerWorkmanship

PraktikOpgave(komponentmontage og placering (IPC-A-610-DK afsnit 5))

PCB 3 (FR4)Radial modstandsmonteringAxial modstandsmonteringOpløftning af komponenter axial og radialMontering af fatningManuel lodning

OpfølgningTeoriBedømmelse af lodningerHåndtering af ledningerHåndtering, montage og lodning på loddespyd og tårnUdlodningsteknikker

PraktikOpgave(Godkendelseskrav for lodning (IPC-A-610-DK afsnit 6))

PCB 4 (FR4)Axial straps monteringAxial modstandsmonteringMontering af loddespyd og tårnLedningsmontageMontering af fatningManuel Lodning Udlodning af udvalgte komponenter

Opfølgning TeoriReparationsteknikker af lederbaner, loddeøer og gennempletteringLeadede og SMD print

PraktikPCB6 (FR4)Axial straps monteringAxial modstandsmonteringRadial modstandsmonteringMontering af fatningManuel lodningUdlodning af udvalgte komponenter Reparation af lederbaner og loddeøer

OpfølgningTeoriSMD komponenterMontageteknikkerLoddeteknikkerBedømmelser af montage og lodning

PraktikPCB2SMD (FR4)Montage af chip komponenterMontage af SO husMontage af PLCC husReflow lodning med almindelig loddekolbe med og uden undervarmeFlow lodning med almindelig loddekolbe med og uden undervarmeReflow lodning med hotair med og uden undervarme

OpfølgningTeori evalueringPraktikPCB –HotAirLevel(HAL) (FR4)Leadede komponent-monteringSMD monteringLodningBedømmelse efter workmanship

Afslutning

Blødlodning

Lodning<4500C

Flowlodning ReflowlodningProces

Almindelig loddekolbe

Bølgelodning

Varmluft

Vapour phase

Almindelig loddekolbe

IR

Blødlodning

Hot air lodningVapour phase

Reflow IR lodning

Flowloding / bølgelodning

Almindelig håndlodning

Blødlodning

Håndloddetin

Lodde materiale - stænger/piller Flowlodning

Flus

Lodde materiale – tipastaReflowlodning

Blødlodning

Metode

Tid (t)

Temperatur0C

Valg af procesFlowlodnigReflowlodning

UdstyrLoddeprofilEffektLoddespids/dyseLoddematerialeFlusmiddel

>0C< 0C

M a n u e l l o d n i n g

WELLERWD 1

Loddestation

Weller

WD1(M) / WD1000(M)

Info center og betjeningspanel

0C 0F

min

STANDBYOFF

REMOTEOFFSETSETBACKWINDOWS

I II III

UP

DOWN

Specialfunktioner

Temperaturtaster

3 Fast temperatur

Temperatur angivelseTemperatur symbol

Tidsfunktion

Spærring

Optisk styringskontrol

Programmering af temperatur

• Temperatur værdi vælges ved at trykke på up eller down knap

• Vælg knap I, II eller III

• Tryk på den valgte knap i 3 sekunder

• Den valgte temperatur er nu lagret på den valgte knap

Weller loddekolbe FE75

Omløber

Rør

Loddespids

Loddekolbens indstilling

Eksempel:

Loddetin legering / smeltepunkt 2170C

Loddestedet opvarmes (400C højere) 2570C

Loddestationen indstilles (1000C højere) 3570C

Anvend egnet flus til blyfri lodning (kogepunktet er højre)

Loddespids kan renses i blyfri rensekapsel

Anvend eventuel ”metal grydesvamp” til loddespidsen

Substratmateriale

• Papir / Epoxy (FR3) FR = Flame Retardant 3

• Glasfiber / Epoxy (FR4) FR = Flame Retardant 4

• Aluminiumoxid (Keramik)

• Specielle materialer

Eksempler på overfladefinish på loddepads

• Hot Air Solder Level (HASL / HAL)

• Kemisk nikkel / guld

• Kemisk sølv

• Kemisk tin

• Organisk beskyttelse

Rulletin

Leverandørbrugsanvisning

Produktblad

SN 63% – TinPB 37% - Bly

Arbejdspladsbrugsanvisning

Sikkehedsdatablad / Brugsanvisning

1. Identifikation af stoffet/materialet

2. Sammensætning/oplysning om indholdsstoffer

3. Fareidentifikation,

4. Førstehjælpsforanstaltninger,

5. Brandbekæmpelse

6. Forholdsregler over for udslip ved uheld

7. Håndtering og opbevaring

8. Eksponeringskontrol/personlige værnemidler

9. Fysisk-kemiske egenskaber

10. Stabilitet og reaktivitet

11. Toksikologiske oplysninger (sundhedsfarlige egenskaber)

12. Miljøoplysninger

13. Bortskaffelse

14. Transportoplysninger

15. Oplysninger om regulering

16. Andre oplysninger

Nogle grundstoffer - Metaller

Aluminium Al

Guld Au

Jern Fe

Kobber Cu

Sølv Ag

Bly Pb

Tin Sn

Platin Pt

Nikkel Ni

Bismuth Bi

Indium In

Zink Zn

Eksempel på metalsammensætning for loddetin

Blanding Sammensætning

Materialet smeltepunkt Loddestedets temperatur

0C 0F 0C 0F

Sn / Pbreference

63 Sn / 37 Pb 183 361 232 – 271 450 – 520

Sn / Ag 96,5 Sn / 3,5 Ag 221 430 260 – 276 500 – 530

Sn / Cu 99,3 Sn / 0,7 Cu 227 441 265 – 276 510 – 530

Sn / Ag / Cu

95,5 Sn / 4,0 Ag / 0,5 Ag 215 – 218 419 – 424 271 – 276 520 - 530

Flus

Flussens opgave er

at fjerne oxider og organiske forureninger fra loddestedet

at fremme loddetinnets flydeevne

at holde overfladen på loddetinnet og lederbaner oxidfri, indtil metallisk forbindelse er etableret

Flus aktivitet sammenligning mellem Gl. USA standard og IPC J – STD - 004

L0 Alle R – nogle RMA – ”No clean”

L1 Mest RMA – nogle RA

M0 Nogle RA – Nogle ”No clean”

M1 Mest RA – Nogle RSA

H0 Nogle vandopløselige

H1 Nogle RSA – mest vanopløselige og syntetisk aktiveret

Loddetin

95,5% Tin (Sn)

3,8% Sølv (Ag)

0,7% kobber (Cu)

Smeltepunkt: 217C°

Loddetemperatur: 260C°

Instilling af loddekolbe: 350C°- 380C°

Loddetid: 1-3 sek.

Flusmiddel: No-clean 3%

RO L0

Flus

SN/AG/CU

Blyfri procesSnAg (SN96,5 Ag 3,5)

Stu

e

tem

pe

ratu

r

Flu

s M

inim

um

tem

p

Flu

s M

ak

sim

um

tem

p

Tin

sm

elte

pu

nk

t

Min

imu

m

lod

de

tem

pe

ratu

r

Min

imu

m

lod

de

tem

pe

ratu

r A

nb

efa

let

Ma

ks

imu

m

lod

de

tem

pe

ratu

r

200C 1300C 1700C 2210C 2500C 2600C 2750C

Opvarmning Flus aktivering Tinnet smelter Loddetemperatur

Intermetalisk lag

Det intermetaliske lag er den kemiske forbindelse mellem tin- og kobber-atomer i lodningen.

Tykkelsen er omkring 2µµµµm ved korrekt udførelse

Kobber (loddeø)

Laminat (f. eks. Epoxy glasfiberprint)

Ved en opvarmning er legeringslaget 1 – 2 µm

Max 7 – 8 µm

Lodningens svageste punt

For meget varme og genopvarmning vil bevirke, at det intermetalliske lag vokser

Lodninger

Lodninger beskrives i workmansshippen

Godkendelseskrav til lodning

- Leadede - Overflademonterede printkort

EVALUERING AF

LODNING

Evaluering af lodning

Inspektionaf lodning

ProcesManuel Automatisk

Automatisk optisk inspektion

Røntgen-inspektion

Visuel

OptiskOptisk

Manuel


Visuelt inspektion

Optisk inspektion

-Lup

-Mikroskop


Automatisk optisk inspektion af PCB

Røntgensystem

WORKMANSHIPIPC-A-610-DK

Workmanship1. Godkendelseskrav for

bestykkede printkort

2. Anvendelige dokumentationer

3. Håndtering af printkort

4. Mekanisk montage

5. Komponentmontage, placering og orientering

6. Lodning

7. Renhed

8. Mærkning

9. Coatning

10. Laminat betingelser

11. Ledningsføring

12. Overflademonterede printkort

KLASSIFICERING

IPC – A – 610 – DK

Klassificering

Kriterier for de 3 Klasser

– Klasse 1

– Klasse 2

– Klasse 3

Reference IPC-A-610C

Klasse 1

Almindelig elektronikprodukt

• Almindelig elektronik som er egnet til anvendelse.

• Mindre kosmetiske fejl er ikke vigtig.

• Det færdige produkts krav er funktionen


Klasse 2

Specifikke service elektronikprodukter

• Avanceret udstyr– Kommukationsudstyr

– Kontormaskiner

– Instrumenter

• Høj ydelse og holdbarhed påkrævet.• Drifts pålidelighed vigtig, men ikke kritisk.• Kosmetiske fejl tilladte i begrænset omfang.


Klasse 3

Højt ydende elektronik produkter

• Krav om kontinuerlig funktion og ydeevne af delen er påkrævet.

• Driftsstop på delen kan ikke tolereres, den skal fungere når det er påkrævet.

• Det kan være livsvigtig udstyr og kontrolsystemer f. eks. livsvigtige overvågnings- og kontrolsystemer.

• Delen kan anvendes, hvor høj sikkerhedsniveau er påkrævet eller hvis funktionen er kritisk.

• Delen anvendes i usædvanlig barsk miljø.


GodkendelsesniveauerKilde: IPC-A-610-DK

Proces indikatorEn tilstand med fokus på

planlægning, gennemførelse og evaluering af produktet og produktionsforløbet.

Ønskelig

En tilstand som er tæt på det perfekte.

DefektEn tilstand som ikke er tilstrækkelig til at sikre produktets udformning,

anvendelighed og funktion i dets normale driftsmiljø.

AcceptabelEn tilstand som lever op til

minimumskravene for slutproduktet, men stadig med

tillid til konstruktionens pålidelighed i dets normale

driftsmiljø.

STATISK ELEKTRICITET

Et problem vi må forholde os til……

E S D

ESD

ElectroStaticDischarde

”Elektrostatisk afladning””Elektrostatisk afladning””Elektrostatisk afladning””Elektrostatisk afladning”

Statisk udladning

En hurtig afladning skabt af en elektrostatisk kilde.

En elektrisk energi som kommer i berøring med eller i nærheden af en følsom komponent.

Komponenternes følsomhed vokser i takt med, at de bliver mindre og mindre.

ESDs natur

+

+

++

+

+

+

- -

-

- -

+

+

++

+

+

+

- -

--

-

-

-

Friktion / bevægelse

Positiv IONUnderskud af

elektroner

Negativ IONOverskud afelektroner

f. eks. Bordplade

f. eks. Plastæske

Elektriske ladninger

Ingen ladning – ingen kraft

2 positive ladninger frastøder hinanden

2 negative ladninger frastøder hinanden

Modsatte ladninger tiltrækker hinanden

Kapacitans

Skruetrækkeren er en isoleret leder.

En skruetrækker kan i princippet få en elektrisk ladning.

Kommer til at fungere som en kondensator

Kondensator

ε = Epsilon

A

A

εεεεS

C = Kapacitet (formeltegn)

A = Areal

S = Afstand

ε = Dielectricitetskonstant (isolation)

C = A x εS

= FARAD

Menneske

Ca. 200pF

Kapacitans er bl. a. afhængig af:

Gulvbelægningens isolationsevne

Skosålernes materiale

Skonummeret

Hvordan opstår den?

Faste stofferVed kontakt / gnidning og separation

VæskerVed bevægelse eller fordråbning

Evtuelt – tankning af køretøjer og fly

LuftarterIngen ved rene luftarter

InduktionVed at et elektrisk felt frembringer en ladning på overfladen af et isoleret materiale

Triboelektrisk serie (uddrag)

L u f t Positiv spændingM e n n e s k e k r o pG l a sH å rS i l k eP a p i rB o m u l dT r æR a vG u l dP V C ( v i n y l )T e f l o n Negativ spænding

Forekomst af statisk elektricitet

Statisk elektricitet i naturen

Tordenvejr


Næsten alle steder, hvor mennesker arbejder, kan der opstå statiske ladninger.

Kontakten og gnidningerne, kan frembringer ladningen.

Måske op til 20.000 Volt

Mange materialer kan oplades:- isoleret værktøj- plastlommer- tegninger- mm.


Ses fra ca. >10.000 Volt

Høres fra ca. >5.000 Volt

Føles fra ca. >3.000 Volt


Temperatur i 0C

Relativ luftfugtighed i %

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Absolut luftfugtighed i gram pr. m3

0 1,0 1,5 1,9 2,4 2,9 3,4 3,9 4,3 4,8

6 1,5 2,2 2,9 3,6 4,4 5,1 5,8 6,5 7,3

12 2,1 3,2 4,3 5,3 6,4 7,4 8,5 9,6 10,7

18 3,1 4,6 6,2 7,7 9,2 10,7 12,3 13,8 15,4

20 3,5 5,2 6,9 8,6 10,4 12,1 13,8 15,6 17,3

22 3,9 5,9 7,8 9,7 11,7 13,6 15,5 17,5 19,4

24 4,4 6,5 8,7 10,9 13,1 15,3 17,4 19,6 21,8

28 5,5 8,2 10,9 13,6 16,3 19,1 21,8 24,5 27,3

30 6,1 9,2 12,1 15,2 18,2 21,3 24,3 27,4 30,4


Statiske ladninger kan overføres fra materiale til materiale

- mellem ledere og ledere

- mellem isolatorer og isolatorer

- mellem isolator og leder.

Statisk elektriske virkninger

2 positive ladninger frastøder hinanden

2 negative ladninger frastøder hinanden

Modsatte ladninger tiltrækker hinanden


Bliver en tilfældig opladet leder forbundet til jord - bliver der en strømpuls.

Passerer pulsen gennem et følsomt materiale kan det medføre ødelæggelse.

Udladninger af den slags kræver ledende forbindelse til jord og vil normalt kun komme fra en opladet leder.


En anden slags udladning kan ske, hvis feltstyrken overskrider den kritiske værdi i isolationsmaterialet.

Udladningen kan risikere at ødelægge isolationsevne mere eller mindre.

Udladningen betragtes som et gennemslag i materialet.


Udladning kan deles op i følgende:

- Gnist udladning

- Korona udladning

- Busk udladning


Gnist udladning

Udladningen sker meget hurtig og koncenteret

I princippet et lyn mellem de 2 ledere

Gnisten er betydelig ”tændfarligt”


Korona udladning

Koronaudladning sker fra eller til en spids på en leder.

Koronaudladningen er normalt temmelig lille og betragtes som ufarlig i forbindelsemed eksplosioner eller brande

+-

+ +

+

+

+

+

-

- +

--

-

+

+

+

+


Buskudladning

Mere koncentreret end koronaudladning.

Sker fra en krumning på et ledende materiale og er uregelmæssig i sit forløb

Kan antænde nogle luftdampe da energitætheden er større end koronaudladningen.

-

-

-

-

-

-

-

-

Ødelæggelse forårsaget af ESD

Skades typer…..

Total ødelæggelse – akutte skader

Degeneration – latente skader


Risiko for skader ved ukorrekt håndtering


Udladningen har givet elektrisk gennemslag.

Der er dannet kulstof af ukendt størrelse.

Latent skade????

Dannelse af kulstof genereres videre når produktet er i drift – fænomenet kaldes migration – og bliver til en kortslutning til sidst.


Klasse Følsomhed

0 0 – 170 Volt

1 170 – 1.000 Volt

2 1.000 – 4.000 Volt

3 4.000 – 15.000 Volt

Komponenter bliver inddelt i klasser:


Komponentnavn Følsomhed

MOSFET

Effekt MOSFET

HCMOS

CMOS B-serie

Liniær MOS

Små bipolar komponenter

Effekt bipolar komponenter

Filmmodstande

Rød meget følsom – sort relativ ufølsom

Metoder til bekæmpelse af statisk elektricitet

Beskyttelse:

Undgå at statiske ladninger kan opstå (i princippet umuligt)

Fjerne statiske ladninger straks de opstår

Beskytte mod udefra kommende ESD i korrekte emballager.

Transport beskyttelse

Ledende skumConductive materialer

Pink poly (lyserødt) - født antistatisk

kan ikke i sig selv genererestatiske ladninger, men

beskytter ikke for udefrakommende ladninger

Shieldingpose (skærmende) til beskyttelse af elektronik,

beskyttersåvel mod ladninger indefra som

eksterne påvirkninger.

Kasser med låg


Fjernelse af statisk elektricitet – ESD

Ladninger kan via ESD - JORD fra ledende materialer fjernes med en modstand op til 100MΩΩΩΩ som i statisk hensende er ledende.

Hvordan bør ESD beskyttelse udformes:

- Ved at tilrettelægge håndteringen og produktionen.

- Ved at tænke alle led i virksomheden ind.

- Ved at anvende de rigtige materialer i de forskellige led.

- Ved at udvise en hensigtsmæssig adfærd.


Metoder til fjernelse af statisk elektricitet

InsulativeIsolator >1012 Ω

Dissipative 105 – 1012 Ω

Afledende

Shielding

Skærmende <104 Ω

Faraday bur

Conductive Ledende <106 Ω

DS/E10015-1

An

tista

tiske o

mrå

de


I ESD sammenhæng conductive ”elektriske ledere”

Metaller

Kulstof

Vandige opløsninger

De fleste syrer, baser og salte

Modstand <1MΩΩΩΩ

Dissipative materialer – tidligere antistatiske materialer (104 –1012Ω)

For isolerende til at aflede andre materialer

Dog tilstrækkelig til at kunne aflede sig selv

Modstandsværdien er faktisk ukorrekt, egentlig skulle det have været den specifik modstand – eller i dag resistivitet


Isolatorer >1012 Ω

Ladning på en isolator kan ikke fjernes, men neutraliseres

Typisk med en ionisator

Antistatiske spray kan undertiden også bruges til at

gøre overfladen ledende


ESD PROTECTED AREA

EPA - OMRÅDE

Håndledsbånd f ø r s t p å, s i d s t a f


Adgangskontrol


Mærkning

Indikerer - at enheden er modtagelig for skader fra

ESD kilder

Indikerer - at enheden er specialDesignet - til at give ESD beskyttelse

af bestykkede printkort og komponenter,som er ESD følsomme

Godkendelsesniveauer

Kilde: IPC-A-610-DK

Se afsnit i IPC-A610 DK

Udlodning

L oddetinnet

L aminat f . eks epoxyglasf iber

K obberø på pr intplade

L eger ingslaget

Legeringslaget

Flus

Flussens opgave er

at fjerne oxider og organiske forureninger fra loddestedet

at fremme loddetinnets flydeevne

at holde overfladen på loddetinnet og lederbaner oxidfri, indtil metallisk forbindelse er etableret

Blyfri procesSnAg (SN96,5 Ag 3,5)

Stu

e te

mp

era

tur

Flu

s M

inim

um

te

mp

Flu

s M

ak

sim

um

tem

p

Tin

sm

elte

pu

nkt

Min

imu

m

lod

dete

mp

era

tur

Min

imu

m

lod

dete

mp

era

tur

An

befa

let

Maksim

um

lo

dd

ete

mp

era

tur

200C 1300C 1700C 2210C 2500C 2600C 2750C

Opvarmning Flus aktivering Tinnet smelter Loddetemperatur

Blødlodning

Metode

Tid (t)

Temperatur0C

Valg af procesFlowlodnigReflowlodning

UdstyrLoddeprofilEffektLoddespids/dyseLoddematerialeFlusmiddel

>0C< 0C

Udstyr

Indlodning

Udlodning

Reparation

Loddekolbens indstilling

Eksempel:Loddetin legering/smeltepunkt 2170CLoddestedet opvarmes (400C højere) 2570CLoddestationen indstilles (1000C højere) 3570C

Anvend egnet flus til blyfri lodning (kogepunktet er højre)Loddespids kan renses i blyfri rensekapselAnvend eventuel ”metal grydesvamp” til loddespidsen

Reparationsteknik

PCB

Fejl typer

Bøjede printkortSkæve printkortKant skaderDefekt pletteringLøs loddeøØdelagt lederbaneFlusresterLakskaderLakfejl ved huller

Printplade skader

Bøjede printkort

Skæve printkort

Kantskader

Reparation af plettering

Fejlen erkendes

Hullet bores op med den rigtige diameter til eyeletten

Ø

L


Eyeletten vælges ud fra hullets diameter (Ø-mål) og printets tykkelse plus krave (længden mål (L) på eyeletten)

I princippet en rørnitte


Eyeletten isættes hullet og kraven udformes med værktøjet.

Krave udformning 450 eller flad men printoverfladen.

Ny loddeø

Leadede loddeøer og lederbaner til reparation.

Loddeø fastgøres typisk via eyelet

Loddeøer og lederbaner til reparation

Loddeø fastgøres via epoxy lim – aktiveres med varme

Ny loddeø

SMD loddeøer og lederbaner til reparation.

Loddeø fastgøres typisk ved limning

Loddeøer og lederbaner til reparation

Loddeø fastgøres via epoxy lim – aktiveres med varme

Reparation af lederbaner

Erkendelse af brud på lederbane, reparations-metode vælges


Hvis en lederbane er overfladebehandlet og renovering er påkrævet, fjernes denne overfladebehandling, som typisk består af en dækkelak med farvepigment og en transparent loddestoplak. Derved kommer man helt ned til det rå kobber.

450

Gammel lederbane afskæres i 450

Overlapning af den nye lederbane bør være ca. 3mm eller

lederbanens bredde

Ny lederbane afskæres i 450

LaHL


Klargøring og valg af lederbane - rigtig bredde vælges.

Lederbanen kan være med og uden epoxy lim

Lederbanen formes typisk som tidligere var formet

Lederbanen kan fikseres med tape, hvis lederbanen er med epoxy lim bruges kapton tape

Lim aktiveres eller hærdes

Lederbanens ender loddes til printets lederbaner

Rensning og lakering

Inspektion og kontrol af reparationen

Kemiske fejl

Flusrester afrenses efter reparation så krybestrømme og ætsninger ikke kan finde sted.

Lakskader skal de repareres er det vigtigt at de rigtige laktyper anvendes

Lakfejl ved huller kan reducere muligheden for en god og stabil lodning.

HUSK! Rensevæske, lak og maling samt flus er kemi og dertil er der brugsanvisninger som skal læses for at produkterne kan håndteres korrekt.

uv - konceptet master til printning.ppt ......produktblad sn 63% – tin pb 37% - bly...

Documents