O que é o PCB Tombstone?

Quando se trata de dispositivos electrónicos e placas de circuitos, a precisão e a fiabilidade são fundamentais. Qualquer desvio da perfeição no processo de fabrico pode levar a problemas de desempenho ou mesmo a uma falha total do sistema. Um desses defeitos de fabrico que pode afetar as placas de circuito impresso (PCB) é conhecido como "PCB Tombstone". 

Neste artigo, vamos aprofundar o que é o Tombstone PCB, porque acontece e como evitar que afecte a funcionalidade e a fiabilidade dos dispositivos electrónicos.

Compreender a lápide de PCB

Lápide de PCB

O Tombstone PCB, também referido como "tombstoning" ou "efeito tombstone", é um defeito de soldadura que ocorre durante a montagem de componentes de montagem em superfície numa PCB. O seu nome deve-se à semelhança visual do defeito com uma lápide, em que uma extremidade do componente fica na vertical enquanto a outra extremidade se levanta da placa de circuito impresso, assemelhando-se a uma lápide num cemitério.

Este defeito pode afetar vários dispositivos electrónicos, desde smartphones e computadores portáteis a eletrónica automóvel e equipamento médico. O tombamento pode levar a um comportamento errático, a ligações intermitentes ou a uma falha total dos componentes electrónicos, causando não só danos funcionais mas também financeiros e de reputação.

Porque é que ocorre o Tombstoning?

Para compreender por que razão ocorre o tombstoning, é essencial analisar o processo de soldadura em Montagem de PCB. Os componentes de montagem em superfície são fixados à placa de circuito impresso utilizando pasta de solda, uma mistura de pequenas partículas de solda e fluxo. A placa de circuito impresso é então aquecida, derretendo a pasta de solda e criando uma ligação eléctrica e mecânica segura.

O tombamento ocorre principalmente devido a desequilíbrios nas forças exercidas sobre o componente durante o processo de refluxo da solda. Vários factores contribuem para este fenómeno:

  1. Perfil térmico desequilibrado: Se a placa de circuito impresso tiver um perfil térmico desequilibrado durante a soldadura por refluxo, com uma extremidade a aquecer mais rapidamente do que a outra, isso pode resultar em tombstoning.
  2. Conceção dos componentes: Os pacotes de componentes com uma distribuição de peso desigual ou com características térmicas diferentes em cada terminal são mais susceptíveis de tombstoning. Por exemplo, os condensadores e resistências com terminações maiores numa extremidade são mais susceptíveis.
  3. Volume da pasta de solda: A deposição incorrecta de pasta de solda pode levar à formação de túmulos. Uma quantidade insuficiente de pasta de solda numa almofada pode fazer com que um terminal se levante enquanto o outro permanece preso.
  4. Tamanhos irregulares de almofadas: As dimensões das almofadas da placa de circuito impresso devem ser consistentes para ambos os terminais de um componente de montagem em superfície. Tamanhos de almofada desiguais podem induzir o tombstoning.
  5. Colocação de componentes: A precisão é fundamental na colocação dos componentes na placa de circuito impresso. O desalinhamento durante a colocação pode resultar em tombstoning.
 

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Prevenir o Tombstoning

A prevenção do tombstoning é crucial para garantir a fiabilidade e a funcionalidade dos dispositivos electrónicos. Eis algumas estratégias e melhores práticas para minimizar o risco de tombstoning durante a montagem de PCB:

  1. Otimizar o perfil térmico: Manter um perfil térmico equilibrado durante a soldadura por refluxo para garantir um aquecimento uniforme dos componentes. O perfil adequado do forno de refluxo é essencial.
  2. Conceção dos componentes: Selecionar componentes com tamanhos de terminais e características térmicas equilibrados. Alguns fabricantes oferecem componentes especificamente concebidos para reduzir o tombstoning.
  3. Inspeção da pasta de solda: Implementar medidas de controlo de qualidade para verificar a deposição correcta da pasta de solda. Os sistemas de inspeção automatizados podem ajudar a detetar irregularidades.
  4. Desenho e tamanho das almofadas: Assegure-se de que os tamanhos das almofadas são consistentes para ambos os terminais dos componentes de montagem em superfície. Consulte as folhas de dados dos componentes para obter os tamanhos de almofada recomendados.
  5. Colocação de componentes: Investir em máquinas de recolha e colocação de alta precisão para posicionar com exatidão os componentes na placa de circuito impresso. Implementar sistemas de visão para verificação da colocação em tempo real.
  6. Desenho de estêncil: Optimize o design do stencil para obter uma deposição consistente de pasta de solda. Ajuste fino da espessura e das aberturas do estêncil para corresponder aos tamanhos das almofadas dos componentes.
  7. Controlo do processo de refluxo: Monitorizar e calibrar regularmente o equipamento de soldadura por refluxo para manter a precisão e a consistência da temperatura.
  8. Controlo de qualidade: Implementar processos rigorosos de controlo de qualidade, incluindo inspeção visual e inspeção ótica automatizada (AOI), para detetar e retificar defeitos de tombstoning.

Ao incorporar estas medidas no processo de montagem de PCB, os fabricantes podem reduzir significativamente a ocorrência de tombstoning e aumentar a fiabilidade dos seus produtos electrónicos.

Conclusão

O Tombstone PCB é um defeito de soldadura que pode afetar a fiabilidade e a funcionalidade dos dispositivos electrónicos. Ocorre quando um terminal de um componente de montagem em superfície se levanta da PCB durante a soldadura por refluxo, assemelhando-se a uma lápide num cemitério. O túmulo pode levar a problemas de desempenho, ligações intermitentes ou mesmo a uma falha total do sistema.

Compreender as causas do tombstoning e implementar medidas preventivas durante a montagem de PCB é crucial para os fabricantes de produtos electrónicos. Ao otimizar os perfis térmicos, selecionar componentes com designs equilibrados, controlar a deposição de pasta de solda e manter a precisão na colocação de componentes, os fabricantes podem minimizar o risco de tombstoning e garantir a fiabilidade dos seus produtos electrónicos.

No mundo da eletrónica, onde a precisão e a fiabilidade são primordiais, abordar e prevenir o tombstoning é um passo fundamental para alcançar a excelência no fabrico e montagem de PCB.

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