Перейти к содержанию

Пустоты в паяном соединении

Паяное соединение под центральной площадкой QFN снаружи не видно, и на рентгеновском снимке оно часто похоже на швейцарский сыр. Эти газовые пузыри — пустоты, или войды. Немного их есть почти всегда, но слишком большие пустоты ухудшают теплоотвод корпуса.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Пустоты (voids, voiding) — газовые полости внутри паяного соединения. Они образуются из газов флюса и воздуха, которые не успели выйти из расплавленного припоя. Больше всего их под большими плоскими соединениями — центральными площадками QFN, SON и PowerPAD, где газу некуда уйти. Пустоты уменьшают площадь контакта, а значит — теплоотвод и проводимость; их находят рентгеном (TI SLMA002).

Сколько допустимо

TI ориентируется на долю площади пустот под центральной площадкой (SLUA271, разд. 4.4):

Доля пустотЧто говорит TI
до 25 %по модели на плате JEDEC High K (JESD51-7) дальнейшее уменьшение почти не улучшает теплоотвод
до 50 %рекомендуемый предел в мощных применениях, проверка рентгеном

Полностью избавиться от пустот трудно — задача в том, чтобы удержать их в этих пределах.

Откуда берутся и что помогает

ПричинаЧто делатьИсточник
Окно трафарета на всю площадкусетка окон на 50–70 % площади, газы выходят между нимиSLUA271, разд. 4.4
Воздух и газы флюса в теплоотводных отверстиях, закрытых снизутентирование со стороны компонента или заполнение отверстийSLUA271, разд. 3; SLMA002, разд. 2.4
Слишком долгая выдержка профиля: флюс выдыхается до плавленияпрофиль с максимальной активностью флюса в момент плавленияSLUA271, разд. 3
Мало металла в пасте при тонком трафаретеувеличить окнаSLMA002, разд. 2.5

Есть и пасты, которые производители продают как дающие меньше пустот (SLUA271, разд. 4.1). Как площадь пайки влияет на тепловое сопротивление, разобрано в статье «Тепловой режим печатной платы».

Не путать

С непропаем — отсутствием соединения вывода с площадкой. Пустота находится внутри существующего соединения и снаружи обычно не видна.

Частые вопросы

Сколько пустот допустимо под центральной площадкой QFN?

TI рекомендует в мощных применениях не больше 50 % площади, с проверкой рентгеном. По модели на плате JEDEC High K уменьшать пустоты ниже 25 % почти бесполезно — дальше теплоотвод улучшается мало, но как допустимый предел TI берёт 50 % (SLUA271, разд. 4.4).

Откуда берутся пустоты?

Из газов флюса и воздуха, которые не успевают выйти из-под корпуса при оплавлении. TI называет причины: окно трафарета на всю площадку, воздух в переходных отверстиях, тентированных снизу, слишком долгая выдержка профиля, после которой флюс выдыхается до плавления припоя, и недостаток металла пасты (SLUA271; SLMA002, разд. 2.4–2.5).

Как уменьшить пустоты?

Печатать пасту под центральной площадкой сеткой окон на 50–70 % площади, тентировать переходные отверстия сверху или заполнять их, подобрать профиль с максимальной активностью флюса в момент плавления, использовать пасту с уменьшенным образованием пустот (TI SLUA271).

Источники

  1. Texas Instruments. QFN and SON PCB Attachment (SLUA271C, revised December 2023) — разд. 3: тентирование переходных отверстий с обратной стороны повышает риск пустот из-за воздуха в отверстии, тентирование сверху реже даёт случайные пустоты (рис. 3-4, рентген); слишком долгая выдержка, активирующая флюс до плавления, даёт большие пустоты; разд. 4.1: есть пасты с уменьшенным образованием пустот; разд. 4.4: полностью исключить пустоты трудно; трафарет сеткой выпускает газы; доля пустот под центральной площадкой в мощных применениях — не больше 50 % по рентгену; по JESD51-7 25 % — точка, ниже которой уменьшение пустот почти не улучшает теплоотвод; как предел TI предпочитает 50 %
  2. Texas Instruments. PowerPAD Thermally Enhanced Package (SLMA002H, revised July 2018) — разд. 2.4: тентирование теплоотводных отверстий с обратной стороны увеличивает пустоты из-за газов флюса и воздуха (видно на рентгене), тентирование со стороны компонента не даёт припою утечь в отверстие; разд. 2.5: недостаток металла пасты увеличивает пустоты; обычный процесс даёт больше 80 % площади соединения; рис. 12–13: влияние покрытия припоем и высоты зазора на θJA; рентген выявляет пустоты

Нашли ошибку?

Смотрите также