¿Debo preocuparme por el riesgo de que se produzca un "tombstoning"?

Question

Un colega ha intentado (aparentemente sin éxito :-)) convencerme del riesgo de tombstoning

en la siguiente situación:

Afirma que el pad 1 para R55 y R59 perderá calor más rápido durante la soldadura porque tienen dos trazas que salen, mientras que el pad 2 sólo tiene una, y que esto causaría tombstoning. Francamente, he nunca notado nada parecido, incluso estas resistencias 0402 están perfectamente planas en la PCB. ¿Soy demasiado descuidado?

(Los trazos son de 0,2 mm de ancho)

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También podría haber mostrado piezas 0402 con una almohadilla conectada a través de 4 radios a un vertido de cobre, lo que debería ser aún peor, pero de nuevo ningún problema.

Answer 1

Resumen:

• Las perspectivas de tombstoning aumentan con la disminución del tamaño del componente debido a la disminución de la energía de retención de las fuerzas de tensión superficial en comparación con las fuerzas de autocentrado que causarán tombstoning si se produce un desequilibrio mecánico. El 0402 parece ser el punto en el que realmente empieza a importar (aunque con la debida falta de cuidado algunos lo consiguen en el 0603 :-)) y con el 0201 realmente importa. Si usted es lo suficientemente "real" como para utilizar el 0201, probablemente tenga otros asuntos aún más importantes de los que preocuparse.

• Hay muchos más factores que intervienen que la tasa de enfriamiento, y es un caso de "YMMV", pero sería prudente prestar algo de atención a su amigo - mientras que no es necesariamente puede ser un tema abrumador, hay tantos factores que si ocurriera con frecuencia en su caso no se sorprendería del todo.

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A la formación de tumbas contribuye mucho más que las tasas de enfriamiento en bruto: los factores incluyen el tamaño de los pads, la forma de los pads, la soldadura utilizada, la soldabilidad, la rugosidad de la superficie, el tipo y la marca de la pasta, el perfil de reflujo... y mucho más.
Incluso los niveles de oxígeno y el uso de una atmósfera inerte pueden marcar alguna diferencia.

Es fácil prestar un poco más de atención al asunto cuando se baja a 0402 y menos y así se reducen las posibilidades de tener un mal día posteriormente. No está de más ser consciente de los problemas incluso con componentes de 0603 "por si acaso".

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He aquí un magnífico documento sobre la cuestión EL ESTANCAMIENTO DE LOS COMPONENTES 0402 Y 0201: "UN ESTUDIO QUE EXAMINA LOS EFECTOS DE VARIOS PARÁMETROS DE PROCESO Y DISEÑO EN DISPOSITIVOS PASIVOS ULTRAPEQUEÑOS". lo que probablemente te dice más de lo que querías saber. Los resultados se basan en una muestra muy amplia de pruebas (¡48 combinaciones de pruebas y 50.000 muestras!). Una lectura interesante.

Aquí hay un documento menos útil, pero aún interesante, que se concentra en la composición de las soldaduras y las pastas y pretende resolver los problemas del mundo con formulaciones adecuadas
Prevención de los problemas de la tumba en los dispositivos de chip pequeño *. Su idea de "pequeño" es 0603 y 0402.
*Enlace sustituido por la búsqueda en la web que cita los resúmenes de los artículos + el artículo de pago MÁS muchos enlaces relevantes.

Este documento Solución de problemas de la lápida subraya que no hay una única causa o solución pero también identifica muy claramente la refrigeración diferencial como un problema importante, con una imagen de ejemplo que se acerca incómodamente a la suya a efectos prácticos:

              Pad 2            Pad 1 

• Dicen: si el Pad 1 está conectado a una traza ancha plano de tierra, u otro elemento de disipación de calor. La almohadilla 2 está conectada a una traza más fina o a un elemento de circuito. El Pad 2 suele estar más caliente que el Pad 1 y refluirá antes que el Pad 1. Esta diferencia de temperatura Esta diferencia de temperatura resulta en una diferencia de tiempo de reflujo. Cuando Pad 2 se humedece primero, la fuerza de humectación del Pad 2 puede ser suficiente para superar la fuerza del Pad 1 lo que resulta en un componente con piedras de martillo.

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Este libro blanco de julio de 2011 da la razón a su amigo. La solución de baja masa para el 0402 Tombstoning

En resumen dice:

• Las variaciones de los componentes [características térmicas] deben tenerse en cuenta en la geometría de la almohadilla, ya que, de lo contrario, puede producirse un "tombstoning". También recomienda tratar cada pastilla como un grupo, y asegurarse de que la densidad de cobre de cada pastilla es igual (o muy cercana), lo que significa que ambas pastillas alcanzan la misma temperatura y liquidus al mismo tiempo. Además, Reno dice que ambos pads deben alcanzar el flujo de soldadura al cobre expuesto al mismo tiempo, y ser iguales en el volumen de soldadura necesario para controlar la acción capilar.

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Más de lo mismo

Discusión de la red SMT - más de lo mismo. Horroroso :-)

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

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Glosario:

• MD = metal definido. Se refiere a la almohadilla de la placa de circuito impreso. La totalidad del área metálica disponible es el pad, sin máscara de soldadura que limite la extensión del pad.

• SMD = máscara de soldadura definida. El metal se extiende más allá del área de la almohadilla definida por la máscara de soldadura.

• YMMV = your mileage may vary = caveat emptor = lo que usted experimenta puede ser diferente a lo que yo experimento, etc. Origen estadounidense. Es un comentario irónico, casi una broma cínica basada en las afirmaciones de la publicidad de automóviles de EE.UU. a saber, en nuestra prueba el modelo XXX auto obtuvo 56 mpg en una prueba de conducción en ciclo urbano - YMMV. es decir, mientras que Estados Unidos obtuvimos 56 mpg, usted puede no hacerlo.

Y más

Answer 2

El único caso de tombstoning que he visto personalmente fue una tabla diseñada por un cliente antes de que yo me involucrara con ellos. El problema era que los bordes interiores de las almohadillas estaban demasiado cerca unos de otros. El fabricante nos lo indicó, y hubo menos problemas en las siguientes placas una vez solucionado este problema. La huella mejorada resultó ser cercana a la recomendada en la hoja de datos de la resistencia. Aparentemente, el ingeniero original nunca lo miró, o hizo las almohadillas demasiado grandes por alguna razón porque imaginó que sería mejor. Eran piezas de 0603. Por supuesto, este problema es peor para las piezas más pequeñas, como el 0402.

Si no está seguro de algo así, pregunte en la casa de la asamblea. Ellos tratan con buenas y malas huellas todos los días y suelen tener una buena idea de lo que pueden construir de forma fiable y lo que da problemas.

Answer 3

Pensaba que el objetivo de seguir el perfil de soldadura de reflujo durante la fase de enfriamiento era específicamente para evitar este tipo de cosas - asegura que todos los componentes y sus uniones de soldadura se enfríen a una temperatura constante en lugar de que algunos se enfríen más rápido que otros, regulando el enfriamiento de la temperatura ambiente.

Por supuesto, si no se utiliza el reflujo, es difícil controlar la temperatura ambiente...

Una cosa que tu colega no tuvo en cuenta... Como R59 estará induciendo calor en la pista de cobre, parte de ese calor irá a R57. Parte del calor de R55 irá a R59, etc. Así que la diferencia global de temperatura y refrigeración - si los componentes se calientan juntos con aire caliente, por ejemplo - debería (yo habría pensado) ser mínima. La diferencia en la refrigeración sólo sería un problema si la pista fuera capaz de filtrar el calor, lo que no sucederá si la pista está tan caliente como los componentes y su soldadura.