¿Debo preocuparme por el riesgo de tombstoning?

Un colega (aparentemente sin éxito :-)) trató de convencerme del riesgo de una explosión

en la siguiente situación:

Afirma que la almohadilla 1 para R55 y R59 perderán calor más rápido durante la soldadura porque les quedan dos trazas, mientras que la almohadilla 2 solo tiene una, y que esto causaría una explosión. Francamente, nunca he notado algo así, incluso estas resistencias 0402 yacen perfectamente planas en la PCB. ¿Soy demasiado descuidado?

(Las huellas son de 0.2 mm de ancho)

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También podría haber mostrado 0402 partes con una almohadilla conectada a través de 4 radios a un vertido de cobre, lo que debería ser aún peor, pero de nuevo sin ningún problema.

Resumen:

• Las perspectivas de tombstoning aumentan al disminuir el tamaño de los componentes debido a la disminución de la energía de retención de las fuerzas de tensión superficial en comparación con las fuerzas de autocentrado que provocarán tombstoning si se produce un desequilibrio mecánico. 0402 parece ser el punto en el que realmente comienza a preocuparse (aunque con la debida falta de atención, algunos lo manejan en 0603 :-)) y con 0201 realmente importa. Si eres "lo suficientemente real" como para usar 0201, ¡probablemente tengas otros asuntos más importantes por los que preocuparte!

• Hay muchos más factores involucrados que solo la velocidad de enfriamiento, y es muy un caso de "YMMV", pero sería prudente prestarle atención a su amigo, aunque no necesariamente es un problema abrumador, hay tantos factores que si ocurriera con frecuencia en su caso, no se sorprendería totalmente.

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El tombstoning contribuye con mucho más que solo las tasas de enfriamiento en bruto: los factores incluyen tamaños de almohadilla, formas de almohadilla, soldadura utilizada, soldabilidad, rugosidad de la superficie, tipo y marca de pasta, perfil de reflujo ... y más.
Incluso los niveles de oxígeno y el uso de una atmósfera inerte pueden hacer alguna diferencia.

Es fácil prestar un poco más de atención al problema cuando baja a 0402 y menos y, por lo tanto, reduce las posibilidades de tener un mal día posteriormente. No está de más ser consciente de los problemas incluso con los componentes 0603 'por si acaso'.

Aquí hay un excelente artículo sobre el tema TOMBSTONING DE 0402 Y 0201 COMPONENTES: "UN ESTUDIO QUE EXAMINA LOS EFECTOS DE VARIOS PARÁMETROS DE PROCESO Y DISEÑO EN DISPOSITIVOS PASIVOS ULTRA-PEQUEÑOS" que probablemente le diga más de lo que siempre quiso saber. Los resultados se basan en una muestra muy grande de pruebas (¡48 combinaciones de prueba y 50,000 muestras!). Interesante lectura.

Aquí hay un documento menos útil pero aún interesante que se concentra en la composición de soldadura y pasta y pretende resolver los problemas del mundo con las formulaciones apropiadas. Prevención de problemas de lápidas para dispositivos de chips pequeños . Su idea de "pequeño" es 0603 y 0402.

Este documento de resolución de problemas de Tombstone enfatiza que no hay una causa o solución única, pero también identifica muy claramente el enfriamiento diferencial como un problema importante, con una imagen de ejemplo que es incómodamente cercana a la suya para fines prácticos:

              Pad 2            Pad 1 

• Dicen: si la almohadilla 1 está conectada a una traza ancha, plano de tierra u otro elemento de disipación de calor. La almohadilla 2 está conectada a una traza más delgada o un elemento de circuito menos masivo. La almohadilla 2 a menudo estará más caliente que la almohadilla 1 y el reflujo antes de la almohadilla 1. Esta diferencia de temperatura da como resultado una diferencia de tiempo de reflujo. Cuando la almohadilla 2 humedece primero, la fuerza de humectación de la almohadilla 2 puede ser suficiente para superar la fuerza de la almohadilla 1, lo que da como resultado un componente enterrado

Este libro blanco de julio de 2011 está de acuerdo con su amigo. La solución de baja masa a 0402 Tombstoning

En resumen dice:

• Las variaciones en los componentes [características térmicas] deben tenerse en cuenta en la geometría de la almohadilla, de lo contrario, puede producirse un tombstoning. También recomienda tratar cada almohadilla como un grupo y garantizar que la densidad de cobre de cada almohadilla sea igual (o muy cercana), lo que significa que ambas almohadillas alcanzan la misma temperatura y liquidez al mismo tiempo. Además, dice Reno, ambas almohadillas deben lograr el flujo de soldadura al cobre expuesto al mismo tiempo, y tener el mismo volumen de soldadura necesario para controlar la acción capilar.

Mas de lo mismo

Discusión neta SMT - más de lo mismo. Horrendo :-)

http://www.circuitsassembly.com/cms/news/11404-suntron-recommends-solutions-to-0402-tombstoning-

Glosario:

• MD = metal definido. Se refiere a la placa de PCB. Toda el área de metal disponible es una almohadilla sin máscara de soldadura que limita la extensión de la almohadilla.

• SMD = máscara de soldadura definida. El metal se extiende más allá del área de la almohadilla definida por la máscara de soldadura.

• YMMV = su millaje puede variar = advertencia de emptor = lo que usted experimenta puede ser diferente a lo que yo experimento, etc. Origen de EE. UU. Es un comentario irónico, casi una broma cínica basada en afirmaciones de publicidad automotriz de Estados Unidos. En nuestra prueba, el Modelo XXX automático obtuvo 56 mpg en una prueba de manejo de ciclo urbano: YMMV. es decir, mientras que obtuvimos 56 mpg, es posible que no.

El único caso de tombstoning que he visto personalmente fue un tablero diseñado por un cliente antes de involucrarme con ellos. El problema era que los bordes internos de las almohadillas estaban demasiado cerca uno del otro. El fabricante nos señaló esto, y hubo menos problemas en las placas posteriores con esta solución. La mejor huella resultó estar cerca de la recomendada en la hoja de datos de la resistencia. Aparentemente, el ingeniero original nunca lo miró, o hizo que las almohadillas fueran demasiado grandes por cualquier razón porque pensó que sería mejor. Esas fueron 0603 partes. Por supuesto, este problema es peor para partes más pequeñas como 0402.

Si no está seguro de algo como esto, pregúntele a la casa de montaje. Tratan huellas buenas y malas todos los días y, por lo general, tienen una buena idea de lo que pueden construir de manera confiable y qué causa problemas.

Pensé que el objetivo de seguir el perfil de soldadura por reflujo durante la fase de enfriamiento era específicamente para evitar este tipo de cosas: asegura que todos los componentes y su soldadura se enfríen a una temperatura constante en lugar de que algunos se enfríen más rápido que otros al regular el enfriamiento de la temperatura ambiente.

Por supuesto, si no está utilizando reflujo, entonces controlar la temperatura ambiente es difícil ...

Una cosa que su colega no tuvo en cuenta ... Como R59 inducirá calor en la pista de cobre, parte de ese calor irá a R57. Parte del calor de R55 irá a R59, etc. Por lo tanto, la diferencia general de temperatura y enfriamiento, si los componentes se calientan junto con aire caliente, por ejemplo, debería (debería haber pensado) ser mínima. La diferencia en el enfriamiento solo sería un problema si la pista pudiera filtrar el calor, lo que no ocurriría si la pista está tan caliente como los componentes y su soldadura.