Muss ich mir wegen des Tombstoning-Risikos Sorgen machen?

Zusammenfassung:

• Tombstoning-Aussichten steigen mit abnehmender Komponentengröße aufgrund der verringerten Halteenergie von Oberflächenspannungskräften im Vergleich zu den selbstzentrierenden Kräften, die Tombstoning verursachen, wenn ein mechanisches Ungleichgewicht auftritt. 0402 scheint ungefähr der Punkt zu sein, an dem Sie sich wirklich zu kümmern beginnen (obwohl es aufgrund mangelnder Sorgfalt einige bei 0603 schaffen :-)), und bei 0201 ist es wirklich wichtig. Wenn Sie "real genug" sind, um 0201 zu verwenden, haben Sie wahrscheinlich andere, noch wichtigere Angelegenheiten, um die Sie sich kümmern müssen!

• Es spielen weitaus mehr Faktoren eine Rolle als nur die Kühlrate, und es ist sehr sehr ein Fall von "YMMV", aber Sie sollten Ihrem Freund etwas Aufmerksamkeit schenken - obwohl es nicht unbedingt ein überwältigendes Problem sein muss, gibt es so viele Faktoren, dass Sie nicht völlig überrascht wären, wenn es in Ihrem Fall häufig vorkommt.

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Tombstoning wird durch viel mehr als nur reine Kühlraten beeinflusst – Faktoren umfassen Pad-Größen, Pad-Formen, verwendetes Lot, Lötbarkeit, Oberflächenrauheit, Pastentyp und -marke, Reflow-Profil … und mehr.
Sogar der Sauerstoffgehalt und die Verwendung einer inerten Atmosphäre können einen Unterschied machen.

Es ist leicht, dem Problem etwas mehr Aufmerksamkeit zu schenken, wenn Sie auf 0402 und darunter kommen, und dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass Sie anschließend einen schlechten Tag haben. Es schadet nicht, sich der Probleme auch mit 0603-Komponenten „nur für den Fall“ bewusst zu sein.

Hier ist ein hervorragendes Papier zum Thema GRABSTEINIGUNG VON 0402- UND 0201-KOMPONENTEN: „EINE STUDIE, DIE DIE AUSWIRKUNGEN VON VERSCHIEDENEN PROZESS- UND ENTWURFSPARAMETERN AUF ULTRA-KLEINEN PASSIVEN DEVICES PRÜFT“ , die Ihnen wahrscheinlich mehr sagt, als Sie jemals wissen wollten. Die Ergebnisse basieren auf einer sehr großen Stichprobe von Tests (48 Testkombinationen und 50.000 Proben!). Interessante Lektüre.

Hier ist ein weniger nützliches, aber dennoch interessantes Papier, das sich auf die Lot- und Pastenzusammensetzung konzentriert und behauptet, die Probleme der Welt mit geeigneten Formulierungen zu lösen .
Vermeidung von Tombstone-Problemen für kleine Chipgeräte *. Ihre Vorstellung von „klein“ ist 0603 und 0402.
*Link ersetzt durch Websuche mit Zitaten von Paper-Abstracts + Paywall-Paper PLUS viele relevante Links.

Dieses Papier zur Fehlerbehebung bei Tombstone betont, dass es keine einzelne Ursache oder Lösung gibt , identifiziert aber auch sehr deutlich die unterschiedliche Kühlung als ein signifikantes Problem, mit einem Beispielbild, das Ihrem aus praktischen Gründen unangenehm nahe kommt:

              Pad 2            Pad 1 

• Sie sagen: Wenn Pad 1 mit einer breiten Leiterbahn, Masseebene oder einem anderen Kühlelement verbunden ist. Pad 2 ist mit einer dünneren Leiterbahn oder einem weniger massiven Schaltungselement verbunden. Pad 2 ist oft heißer als Pad 1 und reflow vor Pad 1. Dieser Temperaturunterschied führt zu einem Reflow-Timing-Unterschied. Wenn Pad 2 zuerst benetzt wird, kann die Benetzungskraft von Pad 2 ausreichen, um die Kraft von Pad 1 zu überwinden, was zu einer Tombstone-Komponente führt

Dieses Whitepaper vom Juli 2011 stimmt mit Ihrem Freund überein. Die Low-Mass-Lösung für 0402 Tombstoning

Zusammenfassend heißt es:

• Schwankungen in den Komponenten [thermischen Eigenschaften] müssen in der Pad-Geometrie berücksichtigt werden, sonst kann es zu Tombstoning kommen. Er empfiehlt außerdem, jedes Pad als Gruppe zu behandeln und sicherzustellen, dass die Kupferdichte jedes Pads gleich (oder sehr ähnlich) ist, was bedeutet, dass beide Pads zur gleichen Zeit die gleiche Temperatur und den gleichen Liquidus erreichen. Außerdem, sagt Reno, sollten beide Pads gleichzeitig einen Lotfluss zum freigelegten Kupfer erreichen und das gleiche Lotvolumen aufweisen, das zur Steuerung der Kapillarwirkung erforderlich ist.

Mehr vom Gleichen

SMT-Netzdiskussion - mehr davon. Schrecklich :-)

Link defekt :-( : http://www.circuitsassembly.com/cms/news/11404-suntron-recommends-solutions-to-0402-tombstoning-

Glossar:

• MD = Metall definiert. Bezieht sich auf PCB-Pad. Der gesamte verfügbare Metallbereich ist ein Pad ohne Lötmaske, das die Pad-Ausdehnung begrenzt.

• SMD = Lötstoppmaske definiert. Metall erstreckt sich über den Pad-Bereich hinaus, der durch die Lötmaske definiert ist.

• YMMV = Ihr Kilometerstand kann variieren = Vorbehalt = Was Sie erleben, kann sich von dem unterscheiden, was ich erlebe usw. Herkunft aus den USA. Es ist ein ironischer Kommentar, fast ein zynischer Witz, der auf Behauptungen der US-Autowerbung basiert. nämlich In unserem Test erhielt das Modell XXX auto 56 mpg bei einem Stadtzyklus-Fahrtest - YMMV. dh während wir 56 mpg bekamen, dürfen Sie nicht.

Und mehr

Der einzige Fall von Tombstoning, den ich persönlich gesehen habe, war ein Board, das von einem Kunden entworfen wurde, bevor ich mich mit ihm beschäftigte. Das Problem dabei war, dass die Innenkanten der Pads zu eng beieinander lagen. Der Hersteller hat uns darauf hingewiesen, und es gab weniger Probleme auf nachfolgenden Boards, wenn dies behoben wurde. Es stellte sich heraus, dass die bessere Grundfläche nahe an der im Widerstandsdatenblatt empfohlenen liegt. Anscheinend hat sich der ursprüngliche Ingenieur nie darum gekümmert oder die Pads aus irgendeinem Grund zu groß gemacht, weil er sich vorstellte, dass es besser wäre. Das waren 0603 Teile. Natürlich ist dieses Problem bei kleineren Teilen wie 0402 schlimmer.

Wenn Sie sich bei so etwas nicht sicher sind, fragen Sie im Versammlungshaus nach. Sie haben täglich mit guten und schlechten Fußabdrücken zu tun und haben meist eine gute Vorstellung davon, was sie zuverlässig bauen können und was Ärger macht.

Ich dachte, dass der springende Punkt beim Befolgen des Reflow-Lötprofils während der Abkühlphase genau darin bestand, solche Dinge zu vermeiden - es stellt sicher, dass alle Komponenten und ihre Lötverbindungen auf einer konstanten Temperatur abkühlen, anstatt einige schneller abzukühlen als andere, indem sie die regulieren Abkühlung der Umgebungstemperatur.

Wenn Sie kein Reflow verwenden, ist es natürlich schwierig, die Umgebungstemperatur zu kontrollieren ...

Eine Sache, die Ihr Kollege nicht berücksichtigt hat ... Da R59 Wärme in die Kupferbahn einleitet, gelangt ein Teil dieser Wärme in R57. Ein Teil der Wärme von R55 geht in R59 usw. Der Gesamtunterschied in Temperatur und Kühlung - wenn die Komponenten beispielsweise zusammen mit heißer Luft erhitzt werden - sollte (hätte ich gedacht) minimal sein. Der Unterschied in der Kühlung wäre nur ein Problem, wenn die Leiterbahn die Wärme ableiten könnte, was nicht der Fall ist, wenn die Leiterbahn so heiß ist wie die Komponenten und ihr Lötmittel.