EN
SMD Termistörler: Her Bileşen Neden Eşsizdir?
NTC ve PTC Termistörlerde Isıl Kütle ve Lehimleme Duyarlılığı Arasındaki Farklar
NTC ve PTC termistörler arasındaki en büyük fark, sıcaklıkla olan tepkileridir: NTC’lerin direnci azalırken, PTC’lerin direnci artar. Bu durum, lehimleme sırasında termal tepkilerindeki temel farkı belirler. 0402 ve 0603 gibi küçük paketlerde çalışan NTC ve PTC termistörleri çok hızlı ısınır ve lehimleme termal şoklarından etkilenmeye eğilimlidir. 0805 ve daha büyük paketler daha fazla termal kütleye sahip olmakla birlikte, ısıyı daha yavaş emer ve daha yavaş, daha hafif termal süreçlere dayanabilir. NTC seramik termistörlerinin var olduğunu ve tepe lehimleme sıcaklığının 260 °C’nin altında kalması gerektiğini unutmayın. Bu aralığın üzerinde lehimleme mikroçatlaklara neden olur ve bu çatlaklar termistörler kullanımaya başlandıktan sonra görünür hâle gelebilir. PTC polimer termistörler 230 °C’nin üzerinde bozulur; dolayısıyla lehimleme işlemi nasıl gerçekleştirildiği kritik öneme sahiptir. 2023 IPC Lehimleme Kusuru Raporu’na göre, SMD termistörlerin %42’si lehimleme profili hatalarının doğrudan nedeniydi.
SMD Termistörler: ESD Hassasiyetinin Etkileri ve Termistör Tasarımına Olan Etkisi
SMD Termistörlerin çok yüksek sıcaklıkta çalışan seramik altlıklar ve mikrometre boyutundaki elektrotları, çok yüksek ESD duyarlılığına neden olur. İnsan vücudunun ESD eşiğinin çok altında kalan 100 V’luk bir ESD şoku, termistörün ömrünü %30’a varan oranda azaltabilir. Bu eşiğe sahip bir ESD şoku, pense gibi ESD-güvenli ekipmanların, topraklanmış çalışma istasyonlarının ve iyonize hava akımının kullanılmasını zorunlu kılar. Bu bileşenlerin, genellikle 1 mA’den daha düşük çalışma akımına sahip ultra-düşük güç tüketimli devrelere entegrasyonu, kontrollü lehimleme akışkanı (flux) kullanımını gerektirir. Aşırı akışkan kullanımı, istemsiz iletken kalıntılar oluşturarak devre açık kenarlarını köprüleyebilir ya da kaçak akım için bir yol oluşturabilir; bu durum istenmeyen devre arızalarına ve ölçüm hatalarına yol açabilir. Bu kısıtlamalar, üreticinin lehimleme işlemi için önerdiği maksimum yeniden eritme sıcaklığını, ortalama çalışma sıcaklığını geçmemek ve aynı zamanda iç katman ayrılması riskini en aza indirmek amacıyla lehim eklemi bütünlüğü açısından kritik bir referans noktası oluşturmak üzere 250 °C ± 10 °C olarak belirlemesine neden olmuştur. Üreticinin montaj doğrulama testleri, termistör kusurlarında %60’lık bir artış göstermiştir.
SMD Termistör Lehimlemesi İçin Hassas Araçlar ve Düzenlemelerin Optimize Edilmesi
0402–0805 Paketler İçin Sıcak Hava İstasyonlarının ve Mikro-Uçlu Lehimleme Demirlerinin Seçimi ve Ayarlanması
0402–0805 termistörlerin lehimlenmesi sırasında, ince taneli hava akışına sahip (±2°C) bir sıcak hava istasyonu ile uç çapı ≤0,8 mm olan mikro-ucaklı lehimleme demirleri, lehimlenmiş bağlantıların ayrılmasında kullanılabilir; buna karşılık lehimleme demirleri köprüleme işlemlerinde destek sağlar. Lehim ekipmanlarının doğruluğunun artırılması amacıyla aylık kalibrasyon ve izlenebilir termal sensörler kullanılır; çünkü ±5°C’lik önemli sıcaklık düşüşleri soğuk lehim eklemi oluşumunu artırır. Elle lehimleme işlemi için lehimleme demiri uç sıcaklıkları 350–380°C arasında tutulurken, sıcak hava ile lehimleme işlemi en fazla 280°C’de ve maksimum lehimleme ısıtma hızı 2°C/sn olacak şekilde gerçekleştirilmelidir.
SMD Termistörlerin Lehimlenmesi Sırasında Akı Seçimi, Akı Uygulama Yöntemi ve Isıl Profiller
Temizleme Gerektirmeyen, düşük kalıntılı ve halojensiz akılar, pasif elektronik sınıfı kaliteli lehim eklemelerinin oluşturulması ve işçilik saatleri açısından en iyisidir; çünkü bu akılar reçine ve çözünürlük içermez. Akı, özel olarak uygulanmalı ve termistör gövdesine uygulanmamalıdır; aksi takdirde bakır malzemenin karbonlaşması ve yalıtımın empedansı artar. Lehimleme işlemi için, önceden ısıtma aşamasında 150–180 °C’ye 60–90 saniye, sıcaklık sabitleme (soaking) aşamasında 180–200 °C’de 60–120 saniye, tepe lehimleme (peak reflow) aşamasında ötektik sıcaklığın üzerinde 220–250 °C’de 45–60 saniye ve soğutma aşamasında kontrol edilerek <4 °C/saniye hızla soğutma sağlanacak şekilde bir yeniden eritme (reflow) lehimleme profili kullanılmalıdır. Yeniden eritme lehimleme profili, lehim eklemesine yakın bir noktada, kalibre edilmiş bir termal profil ile sistemin termal imzasına göre doğrulanmalıdır.
SMD termistörlerin lehimlenmesi işlemi dört temel adımda gerçekleştirilebilir: Kontrollü Kalaylama, Doğru Yerleştirme, Çift Isı Kaynağıyla Yeniden Eritme ve Gerçek Zamanlı Termal İzleme.
Ölçümlerde görülen termal kütle ve histerezisi karşılamak için, ince ve sürekli bir dolgu oluşturmak amacıyla yeterli miktarda lehim macunu uygulanmalıdır. ±0,1 mm’lik doğrulukla doğru yerleştirme sağlanabilmesi için termistörler, ESD-güvenli, manyetik olmayan ve 10× büyütme özelliği olan penselerle alınmalı ve yerleştirilmelidir. Kart seviyesinde önisıtmayı 150 °C’ye getirmek ile uçların ısıtılmasını birlikte uygulayın; bunun için 280 °C’ye ayarlanmış mikro-uçlu lehimleme demiri kullanın ve lehimleme demirini ≤3 saniye boyunca uygulayın. Köşegen yönlü lehimleme uygulanmalıdır; mikro-uçlu lehimleme demiri, termistörün seramik gövdesine temas etmemelidir. Lehimleme işlemi için uç sıcaklığı, çift bölgeli taşınabilir kızılötesi (IR) lehimleme fırını kullanılarak 200 °C’de kontrol edilmelidir. Lehimleme kalitesi kabul edilebilir düzeyde tutulmalı; ardından termistörlerin lehim bağlantıları için röntgen muayenesi yapılmalıdır. Boşluklar için eşik değeri %15 olarak belirlenmelidir. Boşlukların kesitleri, termal sürüklenme ile birlikte analiz edilerek, boşluk sonuçlarının NTC ve PTC cihazlarıyla tam olarak ilişkilendirilmesi sağlanmalıdır.
Soğuk Eklemeler, Lehim Köprüleri ve Yastık Kaldırma, SMD Termistör Lehimlemede
Soğuk eklemeler, parlaklık veya gözeneklilik göstermez ve az miktarda veya hiç lehim içermez. Bu durum genellikle yetersiz lehim miktarı ya da fazla/eksik lehim nedeniyle oluşur. Eklem yerlerinde biriken ince lehim telleri ile kötü damla oluşumu, zayıf bir lehim bağlantısıyla sonuçlanabilir. Bu bağlantılar, taze temizleme gerektirmeyen lehim akışkanı kullanılarak ve 230 ila 250 derece arası bir sıcaklıkta mikro uç uygulamasıyla yeniden eritilebilir. Bir veya iki döngü en uygunudur. Lehim kalıbının aşırı depolanması veya hizalanmaması neredeyse her zaman lehim köprüsüne neden olur. Bu durum, lehim kontrolünün zayıflamasına ve lehim bağlantısına yakın diğer uç noktalar üzerinde zorlayıcı bir etki yaratır; bu nedenle lehim köprüsü, termal kısa devreleri en aza indirmek amacıyla en fazla 280 derecede desoldering örgüsü (lehim çıkarma örgüsü) kullanılarak kaldırılır. Pad kaldırılması, bağlantı noktasının alt tabaka tabanından açıkça ayrılması durumudur; bunun nedeni genellikle aşırı pad temas süresi veya zayıf pad desteği olur. Yetersiz pad desteği bu sorunu daha da artırır. Oksitlenmiş yüzeyler, IPA (izopropil alkol) ile temizlenerek taze yüzeyler ortaya çıkarılır ve genellikle -40 ila +125 derece aralığında gerçekleşen termal çevrimler boyunca pad’ı bağlayan iletken gümüş epoksi ile desteklenir. Onarım her zaman mekanik ve elektriksel güvenliği doğrulamak amacıyla işlem sınırları arasında 50 döngü ile doğrulanmalıdır.
Sorular ve cevaplar
NTC ve PTC termistörler arasındaki temel fark nedir?
NTC termistörler, ısı uygulandığında dirençlerini azaltır; buna karşılık PTC termistörlerin davranışı tam tersidir. Bu fark, bu cihazların hem lehimleme hem de çalışma parametreleri üzerinde büyük ölçüde etkilidir.
SMD termistörler monte edilirken ESD’yi azaltmanın en optimal yolu nedir?
En iyi sonuçları sağlayan yöntemler şunlardır: aynı zamanda topraklanmış olan ESD-güvenli pense kullanımı, topraklanmış bir çalışma alanı ve düşük gerilimde deşarj edebilen topraklanmış iyonize hava akımı kullanımı. ESD’ye neden olabilecek en küçük deşarj bile tamamen dağıtılacak şekilde ekipmanları kullanın; böylece termistörün çalışması etkilenmez ve termistörün modüler çalışması daha da iyileşir.
0402 ve 0603 gibi çok küçük boyutlara sahip termistörleri lehimlemek için en uygun cihazlar nelerdir?
Bunun gibi işlemler için en iyi cihazlar, gerekli ince sıcaklık kontrolüne sahip bir hava ünitesi ile 0,8 milimetreden daha küçük çapa sahip bir mikro uçlu lehimleme demiri kombinasyonudur. İstenen sonuçları elde etmek için kalibrasyon süresi 1 ayı geçmemek üzere olay kontrollü bir yöntem kullanın.
SMD termistörlerin lehimlenmesinde flüks seçimi neden önemlidir?
Yanlış flüks, kaçak devre oluşturabilen veya termistör katmanlarını yalıtan yan ürünler bırakabilir; bu da devrenizin kötü çalışmasına neden olur. Yüksek hassasiyetli işler için temizleme gerektirmeyen, halojensiz flüks kullanın.
Padi kaldırmanın nedeni nedir ve bu tür onarımlar nasıl yapılır?
Pad kaldırılması genellikle zayıf pad tasarımı veya aşırı ısı uygulanmasından kaynaklanır. Küçük bir kaldırma onarımı, oksitlenmiş katmanlar temizlendikten sonra iletken gümüş epoksi ile mümkündür.
