Критерии пайки электролитических конденсаторов SMT и исследование целостности

Feb 18, 2024

Время чтения (слов)

Электролитические конденсаторы SMT — это широко используемая технология компонентов в конструкциях авионики класса 3 IPC. Конфигурация корпуса электролитических конденсаторов SMT приводит к тому, что паяные соединения видны лишь частично для целей оптического контроля. На рис. 1 показан оптический вид вывода конденсатора, затененный из-за конструкции корпуса/конфигурации выводов. Вывод конденсатора выходит из нижней части компонента и образует L-образный изгиб в горизонтальной плоскости, чтобы обеспечить площадь поверхности для формирования паяного соединения для поверхностного монтажа.

Рисунок 1: Типичный электролитический конденсатор SMT. (Фото предоставлено Panasonic)

Фигура 2:Критерии качества изготовления паяного соединения: крыло чайки (вверху) и вывод наконечника (внизу) в соответствии со спецификацией IPC-JSTD-001.

Произошли серьезные дебаты/обсуждения относительно того, подпадает ли эта конфигурация выводов под критерии приемки оптического паяного соединения типа «крыло чайки» или «ушковидный вывод» (рис. 2). В ходе внутренних обсуждений этого вопроса возникли два ключевых вопроса:

Все обсуждение качества изготовления паяных соединений было бы спорным, если бы можно было напечатать достаточный объем паяльной пасты, чтобы гарантировать создание приемлемого пятника и боковых скруглений паяного соединения. Этот подход не является жизнеспособным вариантом, поскольку такой большой объем припоя приведет к перемычкам паяных соединений и дефектам размещения конденсаторов.

Опасения по поводу электролитических конденсаторов SMT не ограничивались Rockwell Collins. Комитет национального стандарта IPC-JSTD-001 сформировал рабочую группу для исследования и разработки критериев приемлемости паяных соединений для электролитических конденсаторов SMT. Рабочая группа JSTD-001 состояла из производителей авионики/коммерческой электронной сборки и поставщиков компонентов. Рабочая группа разработала предлагаемый набор критериев качества паяных соединений для электролитических конденсаторов SMT (рис. 3). Компания Rockwell Collins в целом согласилась с предложенными критериями качества изготовления, за исключением минимальной высоты скругления пятки (G (толщина припоя под выводом компонента) + T (толщина вывода компонента)), которая в ходе внутренних обсуждений была выделена как атрибут паяного соединения, который требовало дальнейшего расследования. Примечание 3 в таблице ниже — это толщина припоя под выводом компонента.

Электролитический конденсатор SMT является стандартным компонентом, который уже несколько лет широко используется в различных продуктах авионики. Таким образом, любые опасения по поводу того, соответствуют ли конденсаторы критериям качества паяных соединений Rockwell Collins после нескольких лет производства, были скорее результатом того, что аудитор нового продукта поднял этот вопрос, а не изменением процесса оплавления припоя. Данные о дефектах электролитических конденсаторов SMT за два года были построены для выявления любого типа влияния изменений процесса/продукта/людей (рис. 4). Поскольку никаких изменений в процессе пайки оплавлением или конфигурации компонентов не было зафиксировано, изменение дефектов, показанное на рисунке 4, является результатом субъективного, противоречивого визуального осмотра критериев качества изготовления паяных соединений (т. е. высоты припоя, выраженной в процентах от толщины вывода (T) ) – высота галтели со стороны пайки 1/4T или 1/2T или 1T?). Анализ данных о сбоях электролитического конденсатора SMT на месте эксплуатации не выявил никаких дефектов в 10 000 случаях за 8-летний период.

Рисунок 3:Первоначальный проект IPC JSTD 001 предлагаемых критериев качества изготовления электролитических конденсаторов SMT (автор: Джим Даггет, Raytheon и рабочая группа по электролитическим конденсаторам IPC JSTD-001 SMT).

Совместно с рабочей группой IPC-JSTD-001 мы разработали критерии приемлемости паяных соединений для электролитических конденсаторов SMT. Компания Rockwell Collins инициировала исследование для определения критических характеристик паяных соединений с использованием термического цикла и испытаний на сдвиг. Результаты испытаний будут использоваться для создания рекомендуемого набора критериев приемки паяных соединений для включения в стандарты качества изготовления Rockwell Collins и рассмотрения рабочей группой IPC-JSTD-001.