EN
Termistorii SMD: de ce fiecare componentă este unică
Diferențe în masă termică și sensibilitate la lipire între termistorii NTC și PTC
Cea mai mare diferență dintre termistoarele NTC și PTC constă în reacția lor la temperatură: rezistența termistoarelor NTC scade, iar cea a termistoarelor PTC crește. Aceasta stabilește diferența principală în răspunsul lor termic la sudură. Termistoarele NTC și PTC care funcționează în ambalaje mai mici, cum ar fi cele de tip 0402 și 0603, tind să se încălzească foarte rapid și sunt afectate de șocurile termice la sudură. Ambalajele de tip 0805 și cele mai mari oferă o masă termică mai mare, dar absorb căldura mai lent și pot suporta metode termice mai lente și mai blânde. Rețineți că termistoarele ceramice NTC există și necesită ca masa maximă de sudură să rămână sub 260°. Sudarea la temperaturi superioare acestui domeniu provoacă microfisuri, care pot să nu fie evidente până când termistoarele intră în funcționare. Termistoarele polimerice PTC se degradează la temperaturi peste 230°, astfel încât modul în care se realizează sudura devine esențial. Conform Raportului IPC privind defecțiunile la sudură din 2023, 42% dintre termistoarele SMD au fost cauza directă a erorilor de profil de sudură.
Termistoare SMD: Efectele susceptibilității la descărcarea electrostatică (ESD) și impactul acestora asupra proiectării termistoarelor
Substratele ceramice de temperatură foarte înaltă și electrozii de dimensiune micrometrică ai termistorilor SMD determină o susceptibilitate foarte ridicată la descărcările electrostatice (ESD). O descărcare electrostatică de 100 V, care este cu mult sub pragul ESD al omului, poate reduce durata de viață cu până la 30%. Această valoare a pragului ESD impune utilizarea unor echipamente sigure din punct de vedere ESD, cum ar fi pințetele antistatice, stațiile de lucru legate la pământ și fluxul de aer ionizat. Integrarea acestor componente în dispozitive cu circuite extrem de reduse, adesea cu un curent de funcționare < 1 mA, generează o cerință de control riguros al fluxului. Un flux excesiv conduce la reziduuri conductive nedorite, capabile să pună în scurtcircuit marginile deschise ale circuitului sau să creeze căi pentru curentul de scurgere, ceea ce poate duce la defecțiuni neintenționate ale circuitului și la inexactități. Aceste constrângeri au determinat producătorul să stabilească temperatura maximă de refluare pentru lipire la 250° ± 10°C, pentru a rămâne sub temperatura medie de funcționare și, în același timp, pentru a asigura o temperatură optimă de lipire care să garanteze integritatea joncțiunii de lipitură, minimizând astfel riscul de separare a straturilor interioare. Validarea montajului efectuată de producător a evidențiat o creștere cu 60% a defectelor termistorilor.
Perfecționarea uneltelor și a dispozitivelor pentru lipirea precisă a termistorilor SMD
Alegerea și reglarea stațiilor de aer cald și a pistolurilor de lipit cu vârfuri micro pentru ambalajele 0402–0805
La lipirea termistorilor 0402–0805, o stație de aer cald cu debit fin de aer (±2°C) și pistoluri de lipit cu vârfuri micro având vârfuri ≤0,8 mm pot fi utilizate pentru separarea conexiunilor lipite, în timp ce pistolurile de lipit ajută la eliminarea punților de lipitură. Calibrarea lunară și senzorii termici cu trasabilitate sunt folosiți pentru îmbunătățirea echipamentelor de lipit; scăderi semnificative ale temperaturii cu ±5°C cresc riscul formării de lipituri reci. Pentru lipirea manuală, temperatura vârfurilor pistolurilor de lipit este menținută între 350 și 380°C, iar lipirea cu aer cald trebuie să se mențină la ≤280°C, cu o rată maximă de creștere a temperaturii de 2°C/s.
Alegerea fluxului, aplicarea fluxului și profilurile termice la lipirea termistorilor SMD
Fluxurile fără curățare, cu reziduu scăzut și fără halogeni sunt cele mai potrivite pentru formarea de joncțiuni de lipire de înaltă calitate la componente electronice pasive și pentru reducerea numărului de ore de muncă, deoarece aceste fluxuri nu conțin rășini și nu necesită dizolvare. Fluxul trebuie aplicat în mod specific și nu trebuie aplicat pe corpul termistorului, pentru a evita creșterea carbonizării materialului de cupru și a creșterea impedanței izolației. Pentru lipire se va utiliza un profil de lipire prin reflow care include: încălzirea preliminară la 150–180 °C timp de 60–90 de secunde, menținerea la temperatură constantă (soaking) la 180–200 °C timp de 60–120 de secunde, vârful de lipire (peak reflow) la 220–250 °C timp de 45–60 de secunde peste temperatura eutectică și răcire controlată la <4 °C/secundă. Acest profil de lipire prin reflow trebuie verificat cu ajutorul unui profil termic calibrat, plasat în vecinătatea semnăturii termice a sistemului, în raport cu joncțiunea de lipire.
Procesul de lipire a termistorilor SMD poate fi împărțit în patru etape cheie: Etamare controlată, Poziționare precisă, Lipire prin reflow cu dublă sursă de căldură și Monitorizare termică în timp real.
Pentru a contracara masa termică și histerezisul observate în măsurători, furnizați doar o cantitate suficientă de pastă de lipit pentru a crea un racord subțire și continuu. Pentru a obține o poziționare corectă în limitele de ±0,1 mm, termistorii trebuie preluați și plasați cu pințe antistatice, fără proprietăți magnetice, echipate cu o lupă de 10×. Combinați preîncălzirea la nivelul plăcii la 150 °C cu încălzirea terminalului, folosind un fier de lipit cu vârf microscopice reglat la 280 °C și aplicând fierul timp de maximum 3 secunde. Se recomandă refluarea diagonală, iar vârful microscopice al ferului de lipit nu trebuie să vină în contact cu corpul ceramic al termistorului. În procedurile de refluare, controlați temperatura terminalului la 200 °C, utilizând un cuptor portabil de refluare infraroșu (IR) cu două zone. Calitatea lipirii prin refluare trebuie controlată la un nivel acceptabil, după care se va utiliza inspecția cu raze X pentru a examina îmbinările de lipit ale termistorilor. Pragul pentru goluri trebuie stabilit la 15 %. Secțiunile transversale ale golurilor trebuie analizate împreună cu deriva termică, pentru a corela în mod complet rezultatele privind golurile cu dispozitivele NTC și PTC.
Îmbinări reci, punți de lipire și ridicarea pad-urilor în lipirea termistorilor SMD
Îmbinările reci au un aspect mat sau poros, cu puțin sau deloc lipit. Aceasta se datorează, de obicei, lipsei de lipit sau aplicării insuficiente sau excesive de lipit. Fire subțiri de lipit acumulate la îmbinări, combinate cu o formare slabă a picăturii, pot duce la o îmbinare de lipit de calitate scăzută. Acestea pot fi reîncălzite folosind un flux de lipit fără curățare și încălzite cu o vârf micro-aplicator la o temperatură cuprinsă între 230 și 250 de grade. Unul sau două cicluri sunt optime. Depunerea excesivă sau nealinierea stencilei de lipit determină, în mare parte, apariția unui pod de lipit. Acestea duc la o control slab al lipitului și afectează negativ celelalte terminale situate în apropierea îmbinării de lipit; astfel, podul de lipit este eliminat folosind o țesătură pentru desudare la o temperatură maximă de 280 de grade, pentru a minimiza scurtcircuitarea termică. Ridicarea pad-urilor apare atunci când îmbinarea se separă clar de baza suportului, de obicei ca urmare a unei durate prea lungi de contact a pad-ului sau a unui sprijin slab al pad-ului. Acest fenomen este agravat de sprijinul insuficient al pad-ului. Suprafețele oxidate sunt curățate folosind izopropanol (IPA), expunând suprafețe proaspete și consolidându-le cu epoxidă argint conductoare, care, de obicei, leagă pad-ul prin cicluri termice care variază între -40 și +125 de grade. Reparația trebuie întotdeauna validată prin 50 de cicluri între limitele extreme de funcționare, pentru a confirma siguranța mecanică și electrică.
Întrebări și Răspunsuri
Care este diferența esențială dintre termistoarele NTC și PTC?
Termistoarele NTC reduc rezistența atunci când este aplicată căldură, iar cele PTC au un comportament opus în comparație. Această diferență influențează în mod semnificativ atât parametrii de lipire, cât și cei de funcționare ai acestor dispozitive.
Care este metoda cea mai eficientă de reducere a descărcărilor electrostatice (ESD) în timpul montării termistoarelor SMD?
Cele mai bune metode de atingere a acestui obiectiv sunt utilizarea pințelor ESD sigure, care sunt, de asemenea, legate la pământ, a unei suprafețe de lucru legate la pământ și a unui flux de aer ionizat legat la pământ, capabil să descarce la o tensiune scăzută. Echipamentele trebuie utilizate astfel încât chiar și cele mai mici descărcări care ar putea cauza un eveniment ESD să fie complet disipate, iar funcționarea termistorului să nu fie afectată, asigurându-se astfel o operare modulară superioară a termistorului.
Care sunt cele mai potrivite dispozitive pentru lipirea termistoarelor cu contururi atât de mici, cum ar fi 0402 și 0603?
Cele mai bune dispozitive pentru astfel de operațiuni implică utilizarea unei stații de aer cald care dispune de un control fin necesar al temperaturii, împreună cu un fier de lipit cu vârf micro, având un diametru mai mic de 0,8 milimetri. Pentru a obține rezultatele dorite, folosiți controlul evenimentelor într-o perioadă de calibrare de maximum 1 lună.
De ce este importantă alegerea fluxului la lipirea termistorilor SMD?
Pentru că fluxul incorect poate lăsa subproduse care creează un circuit de scurgere sau izolează straturile termistorului, determinând funcționarea defectuoasă a circuitului dumneavoastră. Pentru lucrări de înaltă precizie, utilizați flux fără curățare (no clean) și fără halogeni.
Care este cauza ridicării unei piste (pad) și cum se efectuează reparațiile respective?
Ridicarea pistei (pad) este, de obicei, cauzată de o proiectare necorespunzătoare a pistei sau de aplicarea unei călduri excesive. Repararea unei ridicări minore este posibilă prin utilizarea unei epoxi conductoare pe bază de argint, după ce straturile oxidate au fost curățate.
