Перегрев танталов?, Потемнели SMD танталы при пайке в печи Опции

[Максим Каммерер]

Отдали платы на монтаж SMD-компонентов (трафарет, паста, запекание в печи). На готовых платах обнаружили интересную картину: корпуса SMD-танталов из жёлтых превратились в коричневые. Танталы - AVX.

Прикрепляю фото. Рядом с припаянным конденсатором лежит новый непаянный - для сравнения.



На следующем фото кажется, что левый нижний угол корпуса "подгорел", но это просто канифольный флюс туда попал.


Никогда не видел таких потемневших коричневых танталов в промышленно собранных изделиях, полагаю, что это не нормально. На 99% уверен, что платы просто "сожгли" в печи: или температура была слишком высока, или передержали слишком долго. В пользу этой гипотезы говорит также то, что поверхность одной из плат при внимательном рассмотрении в одном месте локально слегка приподнята и прогибается при надавливании - либо отслаивается медный полигон, либо расслаивается сам текстолит внутри.

Прав ли я насчёт перегрева? Насколько чувствительны танталы к нему? Помимо танталов на плате: ОУ, логика, диоды, стабилитроны, несколько МОП-ПТ и БПТ, а также, резисторы и керамические конденсаторы, само собой.

Предварительно планирую замену всех танталов, диодов и стабилитронов, с сохранением всего остального и проверкой работоспособности.
Моя логика такова: танталы, диоды и стабилитроны даже при внешне нормальной работе могут затаить прогрессирующий дефект, тогда как в случае с ОУ и маломощными транзисторами обычно всё проще: или работают, или нет.

P.S. Исполнители уверяют:

1) Что термопрофиль в печи соблюдается и находится под постоянным контролем.
2) Что такие потемневшие танталы в их практике встречаются часто, и это у них нормальное явление, и что несмотря на потемнение корпуса конденсаторы исправны и будут работать как положено.

Пожалуйста рассудите.

Сообщение отредактировал Максим Каммерер - Jan 25 2013, 13:30

[V_G]

У меня желтые танталы совсем чуть-чуть темнеют. Кажется даже, что после охлаждения цвет восстанавливают. На фотке потемнение слишком сильное.
Появление дефектов от перегрева во всех полупроводниковых приборах равновероятно. Причем связано оно может быть не с самим полупроводником, а с газами от перегретой пластмассы и прочими внешними воздействиями. Из общей теории механический дефект одинакового размера более опасен для устройств с более высокой степенью интеграции. Просто у операционника ввиду обратных связей и внутренних стабилизирующих цепей этот дефект сразу может не проявиться, но со временем может и развиться.
По плате - претензии изготовителю с компенсацией материальных и моральных издержек. Ремонт и замена всех потенциально ненадежных комплектующих вполне может быть дороже самой платы.

[Ruslan1]

совершенно ненормальное изменение цвета.
Для разборок придите с танталом из той же партии и пусть они его в печи прогонят. Если после нормального термопрофиля потемнеет- значит танталы контрафакт. Если не потемнеет- значит Ваши платы по-другому жарились.

А проще для начала сделайте то же самое прямо у себя на столе, паяльником или феном. потемнеет или не потемнеет.

но 99% брак при сборке. Даже не думайте что и как на плате этот перегрев пережило. только на на выброс или на прототипы, но не более того.

Кстати, судя по рядом запаянным резисторам это явно не дозатором делалось и может даже не пастой. Паяльником что ли паяли? тогда и перегреть запросто, ведь у конденсатора площадки не выпирают и приходится греть вывод, а не площадку.

Отдали платы на монтаж SMD-компонентов (трафарет, паста, запекание в печи).

Эта фотография запаянных резисторов- трафарет и паста и в печи? Я так отстал от жизни?

[telix]

Когда греется вывод, подгорает тот край что ближе к выводу особенно верхний угол, я так дома паял
А тут явно в печке. Слишком равномерное потемнение.

[Максим Каммерер]

Для разборок придите с танталом из той же партии и пусть они его в печи прогонят. Если после нормального термопрофиля потемнеет- значит танталы контрафакт. Если не потемнеет- значит Ваши платы по-другому жарились.

Потемнели не все танталы, а некоторая часть. Причём, даже в пределах одной платы может быть несколько тёмных, а несколько - нормального цвета. То есть, возможно, что термопрофиль формально выдерживается, но в печи есть участи с локальным перегревом. Поэтому повторный прогон новых конденсаторов в их же печи смысла не имеет: наверняка снова поджарятся.

Поставщик компонентов надёжный. При ручной пайке бывало, что при нагреве жёлтая выводная керамика или тантал становились слегка оранжевыми во время нагрева, но после остывания они возвращались в исходное состояние.

Кстати, судя по рядом запаянным резисторам это явно не дозатором делалось и может даже не пастой. Паяльником что ли паяли? Эта фотография запаянных резисторов- трафарет и паста и в печи? Я так отстал от жизни?

Да нет, всю серию сделали быстро, за пару дней - паяльником это было бы сделать затруднительно. Так что, это наверняка печь. А что не так с резисторами?

Кстати, ещё один момент: в этой фирме платы обычно не промывают после оплавления пасты. По словам монтажников остатки флюса на паянных соединениях работают как "защитный лак". Возможно, поэтому пайка на фото имеет слегка золотисный оттенок. Я, конечно, знаю о безотмывочных флюсах для ручной и волновой пайки, но верно ли это в отношении паяльных паст?

Сообщение отредактировал Максим Каммерер - Jan 25 2013, 15:05

[ENIAC]

Касательно паяльных паст это тоже верно - если выдержан режим пайки, рекомендованнй производителем. Грубо говоря - должен флюс уйти, после чего остатки становятся токонепроводящими и не корродирующими. А пайка резисторов выглядит действительно странно, как будто в них ещё дополнительно паяльником тыкали.

[Iptash]

Вы посмотрите шелкографию вокруг резисторов, краска как будто свернулась, наверное от превышении температуры. Это явный перегрев, при температуре 310гр. я не замечаю
изменения цвета, и в вашем случае плату нужно в мусорку без всяких замен.

[Максим Каммерер]

Шелкография, визуально, вроде не пострадала - я думаю, краска местами неравномерно нанесена. Насчёт пайки резисторов - сделал ещё пару фото, но на них трудно передать внешний вид: из-за освещения и остатков запёкшегося флюса пайка бликует. Если смотреть невооружённым глазом, пайка выглядит нормально.





Сообщение отредактировал Максим Каммерер - Jan 25 2013, 17:21

[Aner]

100% проблема! Такого не должно быть. Собираем серийно на олове, свинце; за многие годы не видел такого. Причин может быть много. 1) С термо профилем может быть все хорошо, но скорость прохождения нарушена, или вообще была авария на протягивании через печь. Или есть проблема с конвейером печи 2) Печи есть разные, нужно выяснить какая была. Если инфракрасная, то черная краска маски реально "меняет профиль", поскольку нагревается быстрее и остывает медленнее. 3) предположу, что все же пайка оловом, термопрофиль высокий по температуре, но у сборщика старая, подсохшая паста, чтобы выйти из положения, подинмают температуру профиля ... надеюсь понятно для чего. 4) Поставщики танталов поставили подделку бренда, нужно выяснять производителя. Мы много используем AVX произведенных на чешских заводах. Кто у вас? Кто производитель, что на лентах? Говорят такое подгорание встречается у китайских танталов, предназначенных для свинца. 5) В IPC втандартах встречал рекомендации по разводке печатных плат, с равномерным распределением тепла по меди. Возможно в вашем случае проблема с разводкой платы в данном месте есть концентрация тепла. Нужно проверить, пришлите в личку, отпишу.
Кстати вопрос: почему на некоторых мультиплицированых пластинах, за пределами плат, по краям, под лаком медные овалы, круги занимают всю площадь, диаметром от 1 до 5 мм?

[Максим Каммерер]

Печь конвекционная 1-зонная. В требованиях я лично указывал SnPb пасты, но кто его знает. Насчёт чёрной маски - интересная мысль, но если нагрев конвекционный, то вряд ли причина в этом.

AVX - чешские, серия TAJ, бессвинцовые.

Медь распределена по плате равномерно.

Кстати вопрос: почему на некоторых мультиплицированых пластинах, за пределами плат, по краям, под лаком медные овалы, круги занимают всю площадь, диаметром от 1 до 5 мм?

Для обеспечения равномерного распределения медного рисунка по площади. На этапе производства это нужно для того, чтобы медь имела одинаковую толщину на всей площади платы. Также могу предположить, что при пайке в печи этот трюк делает нагрев более равномерным и, как следствие, снижает механические напряжения между пустыми участками и теми, на которых много меди.

[Aner]

Вопрос: почему на некоторых мультиплицированых пластинах, за пределами плат, по краям, под лаком медные овалы, круги занимают всю площадь, диаметром от 1 до 5 мм?
Ответ:
1) В процессе пр-ва плат для равномерного распределения хим травления. С целью обеспеченийя минимальных отклонений малых
(100-150 микрон и менее) расстояний между проводниками, зазорами как в центре, так и по краям заготовки платы.
2) В процессе пайки высокотемпературными профилями, для уменьшения нагрева краёв стеклотекстолита или материала платы, для уменьшения - неравномерного распределения нагрева по краям заготовки. С целью предотвращения прогибов, выгибов заготовки при завершении пайки.
3) Размеры фигур, количество на единицу площади, зависят также от марки стеклотекстолита, его температурного градиента.

Все это должны знать и применять спецы делающие разводку плат,
что встречается крайне редко.

[Ruslan1]

А что не так с резисторами?

Я не спец по монтажу, я просто "использователь" спецов которые этим занимаются, так что совсем не уверен что прав. Просто первое что бросилось в глаза- очень большое количество пасты и очень неодинаковое ее распределение по площадкам.
Из того что есть вокруг, глянул сегодня в микроскоп местную сборку(полуавтомат)/западную Европу(автомат)/Китай(автомат) - везде пасты меньше и ее количество визуально одинаково на каждом из выводов, например, резистора. Вот глаз и зацепился, привык к другому.

[Aner]

Я не спец по монтажу, я просто "использователь" спецов которые этим занимаются, так что совсем не уверен что прав. Просто первое что бросилось в глаза- очень большое количество пасты и очень неодинаковое ее распределение по площадкам.
Из того что есть вокруг, глянул сегодня в микроскоп местную сборку(полуавтомат)/западную Европу(автомат)/Китай(автомат) - везде пасты меньше и ее количество визуально одинаково на каждом из выводов, например, резистора. Вот глаз и зацепился, привык к другому.

Нет не то.
Еще варианты:
1) плата на плейсере требует двух а то и трех проходов, вот только они каждый проход прогоняют через печку, а танталы установлены в первом проходе. Нагревая по два три раза уже установленные компоненты. Несуразица, поскольку паста после первого прохода растеклась. Но кто знает, как у них наносят пасту и плейсерят.
2) Компонент не ставит плейсер, все места заняты, не хотят делать второй проход из-за 3-6 пассивных компонентов. Дорогое машинное время.
Запаивают вручную. Если это олово, то паяют ручками с высокой температурой жала, не контролируя время и температуру (чел фактор) отсюда и перегрев и такой вид.

[ENIAC]

Дайте уже название своего производителя, погуглим сайт и оборудование, можно будет делать какие-то выводы.

[Максим Каммерер]

Увы, нет у него соответствующего сайта, где было бы что погуглить. Производитель специализируется на собственном производстве, а не на контрактном, поэтому сотрудничаем по договорённости. И нет никаких плейсеров, а есть барышни с пинцетами, которые сразу все компоненты садят на пасту, а потом всё вместе оплавляют в печи.

[Aner]

Ой, да ... сочувствую. Тогда нет смысла о термо профилях говорить. "Жарят пока все не прожарят". Ну не знаю и зачем вам такая сборка?
Там же все нарушено.

[ENIAC]

1131317[/url]']
Увы, нет у него соответствующего сайта, где было бы что погуглить. Производитель специализируется на собственном производстве, а не на контрактном, поэтому сотрудничаем по договорённости. И нет никаких плейсеров, а есть барышни с пинцетами, которые сразу все компоненты садят на пасту, а потом всё вместе оплавляют в печи.

В таком случае, учитывая слова про однозонную печь, эта самая печь, скорее всего, ИК с вентилятором (ну или без него) т.е. у неё мёртвые зоны соизмеримы с рабочей зоной. Профиль задран вверх в попытке компенсировать эти мёртвые зоны. Результат - локальные перегревы на поверхности платы. У Вас вся плата выглядит так страшно или участками, которые можно "географически" локализовать на плате?

[Максим Каммерер]

Aner, насчёт выбора предприятия: установка SMD пинцетами, однозонная печь, ручная пайка выводных компонентов + используемый для этого глицериновый флюс (!) и т.п. - это, конечно, не современно и говорит о том, что на предприятии сохранились многие советские привычки и традиции. Но само по себе это ещё не предвестник проблем - это вопрос дисциплины и контроля. Но такая сборка с перегревом, нам, естественно, не нужна.

ENIAC, платы в целом выглядят хорошо, страшными они кажутся из-за сильного увеличения. На многих все танталы нормального цвета. На некоторых слегка потемнели. Но есть экземпляры с сильными изменениями. Больше всего потемнел номинал, расположенный в самом углу платы - логично, что в углу образуется наибольший перегрев из-за отсутствия оттока тепла сразу с двух сторон. Но причина здесь не в отсутствии кружочков меди на заготовке за пределами контура платы, о которых говорил Aner: плата обычно отделена от заготовки фрезеровкой или скрайбированием, и даже в случае скрайбирования теплопередача между основной платой и остальной заготовкой будет мизерной.

Кстати, нашёл у KEMET-а интересные комментарии в даташитах:

During typical reflow operations a slight darkening of the gold-colored epoxy may be observed. This slight darkening is normal and is not harmful to the product. Marking permanency is not affected by this change.

Перевод: В типичном процессе оплавления может наблюдаться небольшое потемнение золотистого цвета корпуса. Это небольшое потемнение нормально и не вредно для продукта. Эти изменения не влияют на маркировку.

AVX тоже пишут в даташитах в контексте перехода на бессвинцовые пасты:

Resin color may darken slightly due to the increase in temperature required for the new pastes.

Перевод: Цвет полимера может слегка темнеть в связи с увеличением температуры, которое необходимо для новых паст.

(Слово resin здесь скорее всего употреблено не в смысле канифоли, а в смысле эпоксидной смолы, из которой сделан корпус конденсатора.)

Попробуй теперь пойми, что значит "небольшое потемнение", и какое потемнение считать большим.

Сообщение отредактировал Максим Каммерер - Jan 26 2013, 15:41

[halfdoom]

Небольшое потемнение совершенно нормально для AVX, к сожалению, под рукой нет ни одной платы с ними, но цвет у них светло оранжевый после пайки в печи и чуть темнее, если пайка бессвинцовая. Если цветопередача на первых фото правильная, то это явный перегрев. Погрейте феном с нужной температурой один новый конденсатор, и все сразу станет понятно.

[Максим Каммерер]

Так ведь на фото они вроде бы именно оранжевые. Не как апельсин, конечно, но тем не менее.


Сообщение отредактировал Максим Каммерер - Jan 26 2013, 16:11

[Aner]

Да, из лимона сделали апельсин! Повторюсь за много лет не видел такого, занимаясь разработкой и серийным выпуском различной электроники. Может это по причине правильного оборудования и соблюдения стандартов производства. Есть еще танталы от NEC в чёрном пластике, переходите на них.

[vitan]

Небольшое потемнение совершенно нормально для AVX, к сожалению, под рукой нет ни одной платы с ними, но цвет у них светло оранжевый после пайки в печи и чуть темнее, если пайка бессвинцовая. Если цветопередача на первых фото правильная, то это явный перегрев. Погрейте феном с нужной температурой один новый конденсатор, и все сразу станет понятно.

Подписываюсь под каждым словом. Добавлю, что надежность таких потемневших (т.е. немного потемневших) не страдает. Проверено испытаниями.

[Максим Каммерер]

Aner, чёрные тоже есть на этих платах, но не NEC. Наоборот, лучше на жёлтые полностью перейти - по ним можно контролировать, был ли перегрев, по чёрным же этого не видно.

vitan, а такие экземпляры, как на моих фото, вы бы отнесли к числу "немного потемневших" или таких, которые вызывают опасения?

[ZZmey]

Безусловно, такое потемнение не нормально, что относит их к числу "вызывающих опасение".

Добавлю еще, что потемнение может вызывать не только чрезмерный нагрев, но и реакция материала корпуса компонента с активными составляющими флюса.

[vitan]

vitan, а такие экземпляры, как на моих фото, вы бы отнесли к числу "немного потемневших" или таких, которые вызывают опасения?

Которые вызывают опасения, конечно.

[EvilWrecker]

Видел кучу запаянных плат, про которые достоверно известно, что запаянно:

1)в высокотехнологичной печи со строжайшим соблюдением термопрофиля
2)Pb-free
3)с термобарьрами и без, с хорошим и не очень распределением меди
4)большие и очень большие танталы

Цвет на плате всегда соответствовал исходному из ленты

А по поводу производста с женщинами/пинцетами/глицериновым флюсом могу сказать следующее: если есть вариант отдавать на автоматический монтаж, нужно это делать всегда, и чем меньше людей(но больше машин) учавствуют в этой цепочке, тем лучше. Очевидный факт.

Когда вы смотрите на устройство и "что-то не так"(или "конкретно ххх не так и ххх не так")- если вы видели голую печатку до этого и все было нормально, значит кудесники паяльника с чем то перестарались.

Далее:

- шарики припоя везде, даже на компонентах: любой нормальный технолог скажем Вам, что процесс пайки выполнен через известное место, а материалы для этого процесса взяты из того же места- только поглубже видимо.

- неравномерное распределение пасты: Вы наверное в курсе, что(по-хорошему) пасту наносит автомат, или человек диспенсером с подводом воздуха, или трафаретной печатью(последнее точно не применялось судя по фото). Кто хоть раз паял пастой из тюбика знает,что паста "тянется"- и можно предположить что эту самую пасту, выдавливали примерно также, как выдавливают содержиое из медицинского шприца: тогда есть все шансы получить такое рапределение- ведь именно так процесс слабоконтролируем.

[Максим Каммерер]

EvilWrecker, часто между женщинами с пинцетом и серзёзными контрактными производителями есть очень большая разница в цене, когда речь идёт о небольших партиях. Поэтому часто приходится выбирать первое с внимательным последующим контролем результата.

Да, шарики припоя кое-где попадаются. Будем отмывать. Паста точно наносилась через трафарет. Возможно, её количество не везде оптимально, но везде одинаковое - фотографии из-за бликов на припое могут создавать неверное впечатление об этом.

Кстати, в ответ на мой запрос в субботу через 7 часов пришёл ответ от AVX:

The TAJ range of solid tantalum capacitors are moulded in a temperature sensitive epoxy resin. This is to facilitate the laser branding of polarity bar, cap and voltage as well as lot code. The parts increase slightly in colour after reflow but not to the extent shown in the picture.Its possible the reflow profile has too high a temperature or a high temperature for too long. Can you send to me the profile of the reflow profile used to mount these particular parts? It is not usual for parts to change in colour to this extent.

Перевод: твердотельные танталовые конденсаторы серии TAJ залиты чувствительной к температуре эпоксидной смолой. Это облегчает нанесение лазером маркировки полярности, ёмкости и напряжения, равно как и кода компонента. Деталь немного меняется в цвете после оплавления, но не до такого состояния, как на фотографии. Возможно, термопрофиль оплавления имеет слишком высокую температуру или высокая температура держится слишком долго. Можете ли вы прислать термопрофиль, который использовался для монтажа конкретно этих деталей? Для деталей не обычно менять цвет до такой степени.

В общем, теперь всё ясно.

Сообщение отредактировал Максим Каммерер - Jan 27 2013, 22:21

[Aner]

И что же за термопрофиль вы им пошлете? ... Отвечать что то нужно. Нехорошо без ответа их оставить. Спецов из AVX вы просто "разводите или подставляете" думаю такого они даже от китайских сборщиков не видели. Прегретый тантал таким образом деградирует со временем.

[Максим Каммерер]

Термопрофиль наверно не смогу послать, т.к. монтаж делает фирма-подрядчик. Я спросил производителя, допустимо ли такое потемнение или это свидетельство нарушения режима пайки. Кто кого разводит, Aner, о чём это вы?

Сообщение отредактировал Максим Каммерер - Jan 27 2013, 23:22

[EvilWrecker]

Думаю что надо им сказать по поводу проблем с термопрофилем- а то людей и вправду нехорошо без ответа оставлять. Просто сказать что проблему нашли в нем, и блаблабла приняли меры. А то и вправду могут подумать что это "вброс".

[Jul]

...поверхность одной из плат при внимательном рассмотрении в одном месте локально слегка приподнята и прогибается при надавливании ...

Это 100% брак - расслоение платы из-за перегрева при монтаже.
Может быть вызвано как превышением температурного режима, так и использованием непригодного материала.

[EvilWrecker]

Да, шарики припоя кое-где попадаются. Будем отмывать. Паста точно наносилась через трафарет. Возможно, её количество не везде оптимально, но везде одинаковое - фотографии из-за бликов на припое могут создавать неверное впечатление об этом.

Ок предположим(хотя я по прежнему не верю насчет трафарета ) но понимаете- шарики это не единственная проблема: их женщины-монтажники могут и поскоблить своими длинными женскими ногтями . Основная проблема выглядит примерно следующим образом:

http://www.youtube.com/watch?v=Tc6ZZHppwh4

.

[Максим Каммерер]

EvilWrecker, никто их без ответа оставлять и не собирался. Про "вброс" я ничего не понял.

А видео, конечно, фатальное.

Jul, материал обычный - FR4. Так что, проблема действительно в перегреве.

[Aner]

... материал обычный - FR4 ...
Замечу, что их много разных этих FR4. Далее буковки которые должны все пояснять. Tg, наполнитель, гибкость/жесткость, частотные св-ва и тд.
Но не у многих поставщиков есть сертификат на FR-4 от производителя.

[Jul]

... их много разных этих FR4...

Да... FR4 бывает с Tg 130 и 170 град.С. Как мы понимаем, оба для печки, да для разных режимов пайки.
FR4 - это класс материалов (ну, это как ткани, бывают: мебельные, портьерные. Или автотранспорт: грузовой, легковой...)
Какие конкретно марки стеклотекстолита и прокладок использовалась, запросите изготовителя.

[харик]

господа-реальный перегрев.попробуйте прогреть новый тантал феном с показателем температуры-и увидите,что заметное потемнение происходит после 490 С.иногда приходится выпаивать-замечал не раз ихнее потемнение.

[SZ0]

Паяю феном. Танталы слегка темнеют. Но как тут... У меня вообще возникла мысль, что паяли феном, но никак не впечке.