Padrões de inspeção de qualidade de soldagem: seu guia

A soldagem é um processo tecnológico significativo na montagem de produtos eletrônicos e é uma etapa fundamental em sua fabricação.

É amplamente utilizado na experimentação, ajuste e produção de produtos eletrônicos e constitui uma carga de trabalho substancial. A qualidade da soldagem influencia diretamente na qualidade do produto.

A maioria das falhas em produtos eletrônicos, além de problemas nos componentes, deve-se predominantemente à má qualidade da soldagem. Portanto, dominar habilidades proficientes de operação de soldagem é essencial para a qualidade do produto.

I. Requisitos de qualidade para pontos de soldagem

Os requisitos de qualidade para pontos de soldagem devem abranger bom contato elétrico, contato mecânico robusto e aparência estética.

O aspecto mais crítico para garantir a qualidade do ponto de soldagem é evitar juntas de solda fria.

1. Conexão elétrica confiável

A soldagem é o principal meio de realizar fisicamente conexões elétricas em circuitos eletrônicos. As conexões de soldagem não são obtidas por pressão, mas pela formação de uma camada de liga sólida durante o processo de soldagem para atingir o propósito de conexão elétrica.

Se a solda estiver meramente empilhada na superfície das peças soldadas ou apenas uma pequena peça formar uma camada de liga, pode ser difícil detectar quaisquer problemas com o ponto de soldagem durante os testes iniciais e operação.

Tal ponto de soldagem pode passar corrente a curto prazo, mas com mudanças nas condições e com a passagem do tempo, a camada de contato oxida, separa e cria circuitos intermitentes ou que não funcionam.

Observar o exterior do ponto de soldagem ainda pode parecer bom, o que é uma grande preocupação durante o uso de instrumentos eletrônicos e um problema que deve ser levado a sério durante a fabricação do produto.

2. Resistência mecânica adequada

A soldagem não serve apenas para conexão elétrica, mas também fixa componentes e garante conexão mecânica. Para garantir que as peças soldadas não caiam ou se soltem quando submetidas a vibrações ou impactos, os pontos de soldagem devem ter resistência mecânica adequada.

Geralmente, isto pode ser conseguido dobrando os terminais de chumbo dos componentes a serem soldados e depois realizando a soldagem.

A liga de chumbo-estanho, usada como material de solda, tem resistência relativamente baixa, com a resistência à tração dos materiais de solda de chumbo-estanho comumente usados ​​sendo de cerca de 3-4,7kg/cm2, apenas 10% do aço comum.

Para aumentar a resistência, é necessária uma área de conexão suficiente. Se for uma junta de solda fria com a solda simplesmente empilhada na almofada de solda, ela não terá resistência.

3. Aparência suave e elegante

Um bom ponto de soldagem requer uma quantidade adequada de solda, tem brilho metálico, não possui pontas ou pontes e não danifica a camada de isolamento do fio ou componentes adjacentes. Uma boa aparência reflete a qualidade da soldagem.

Nota: A presença de brilho metálico indica temperatura adequada de soldagem e formação de camada de liga, o que não é apenas um requisito de aparência estética.

A aparência de um ponto de solda típico é mostrada na Figura 1, com as seguintes características comuns:

• O formato é simetricamente semelhante a uma saia, centralizado em torno do fio de soldagem.
• O material de soldagem forma uma superfície côncava semiarqueada, com uma junção lisa entre o material de solda e a peça soldada, e o ângulo de contato é o menor possível.
• A superfície é brilhante e lisa.
• Não há rachaduras, furos ou inclusões de escória.

Além da inspeção visual (ou com auxílio de lupa ou microscópio) para verificar se o ponto de solda atende aos padrões acima, a inspeção da qualidade da soldagem também inclui: falta de soldas; solda pontiaguda; curtos-circuitos induzidos por solda entre fios (ou seja, “ponte”); danos ao isolamento de fios e componentes; modelagem de fios; respingos de solda.

Durante a inspeção, além das verificações visuais, métodos como toque, sondagem com pinça e tração do fio são usados ​​para verificar defeitos como quebra do fio e descascamento da almofada.

II. Métodos de inspeção de qualidade de soldagem

1. Inspeção visual

A inspeção visual envolve a verificação da qualidade da soldagem de uma perspectiva externa para identificar quaisquer defeitos no ponto de solda.

O conteúdo principal da inspeção visual inclui:

1. Se há soldas faltantes, ou seja, pontos de solda que deveriam ser soldados, não.

2. O brilho do ponto de solda.

3. Se há solda suficiente no ponto de solda.

4. Se existem fluxos residuais ao redor do ponto de solda.

5. Se há soldas contínuas e se as pastilhas escorregaram.

6. Se o ponto de solda apresenta rachaduras.

7. Se o ponto de solda é irregular; se há um fenômeno pontiagudo no ponto de solda.

A Figura 2 mostra o formato correto do ponto de solda. Na figura, (a) é o formato de um ponto de solda inserido reto e (b) é o formato de um ponto de solda semi-dobrado.

2. Inspeção de toque

A inspeção por toque refere-se principalmente à existência de componentes soltos ou mal soldados quando tocados.

Use uma pinça para segurar o cabo do componente e puxe-o com cuidado para ver se há alguma folga. Se a solda na parte superior cai quando o ponto de solda é sacudido.

3. Inspeção de inicialização

Depois que a inspeção externa for concluída e a fiação for confirmada como correta, a inspeção de inicialização pode ser realizada, o que é fundamental para testar o desempenho do circuito.

Se a inspeção externa não for conduzida com rigor, a inspeção inicial não só será mais difícil, mas também poderá danificar o equipamento e causar acidentes de segurança.

Por exemplo, se a conexão da fonte de alimentação não estiver bem soldada, descobrir-se-ia que o dispositivo não pode ser ligado durante a inspeção de inicialização, impossibilitando a verificação.

Inspeção de inicialização e análise de causa raiz

Inspeção de Eletrificação

(1) Falha de componente

• Falha: O ferro de solda está apresentando vazamento elétrico e sofreu danos devido ao superaquecimento.
• Degradação de desempenho: O ferro de soldar apresenta um problema de vazamento elétrico e foi danificado devido ao superaquecimento.

(2) Má condutividade elétrica

• Curto-circuito: Ponte e respingos de solda.
• Interrupção do circuito: Junta de solda aberta, resíduo de fluxo de resina, solda a frio e mau contato nos soquetes.
• Conectado intermitentemente: quebra de fio, descascamento da almofada e assim por diante.

As inspeções de inicialização podem revelar muitos pequenos defeitos, como pontes de circuito que não são visíveis a olho nu. No entanto, é um desafio detectar possíveis problemas como solda interna a seco.

Portanto, a solução fundamental reside em melhorar o nível de habilidade da operação de soldagem, em vez de deixar a tarefa para o processo de inspeção.

A relação entre falhas potenciais que podem ocorrer durante a inspeção inicial e defeitos de soldagem é ilustrada na Figura 3 para referência.

III. Defeitos e análises comuns de juntas de solda PCBA

Existem inúmeras causas de defeitos de soldagem. Dados determinados materiais (solda e fluxo) e ferramentas (ferro de soldar, gabarito), os métodos utilizados e o sentido de responsabilidade do operador tornam-se factores determinantes.

Os defeitos comuns observados no posicionamento dos componentes PCBA e nas juntas de solda são mostrados nas Tabelas 1 e 2.

Essas tabelas listam a aparência, as características e os perigos dos defeitos comuns nas juntas de solda, juntamente com uma análise de suas causas.

Tabela 1: Análise de defeitos comuns de juntas de solda

Defeito no ponto de soldagem	Características de projeto	Ferir	Análise de causa raiz
Soldagem Falsa	Há uma linha preta distinta entre a solda e o chumbo do componente ou da folha de cobre, com a solda recuando em direção ao limite.	Não é possível funcionar corretamente.	1. Os terminais dos componentes não foram devidamente limpos, estanhados inadequadamente ou a solda oxidou. 2. A placa de circuito impresso não foi completamente limpa e a qualidade do fluxo aplicado foi inferior.
Curto-circuito de solda	A soldagem excessiva levou a um curto-circuito devido à ponte de solda entre pontos adjacentes.	Curto-circuito elétrico.	1. A técnica de soldagem está incorreta. 2. Há excesso de solda.
Ponte	Fios adjacentes conectados.	Curto-circuito elétrico.	1. Os cabos dos componentes ficam muito tempo após o corte. 2. Os terminais dos componentes residuais não foram apagados.
Soldagem por movimento de arranhões	Há rachaduras, ásperas como pão esfarelado, com fendas nas juntas.	A intensidade está baixa, ou não está funcionando ou está operacional de forma intermitente.	Quando a solda ainda está úmida e sujeita a movimentos.
Solda insuficiente	A área de soldagem é inferior a 75% da almofada e a solda não formou uma superfície lisa sobreposta.	Resistência mecânica insuficiente.	1. Fraco fluxo de solda ou retirada prematura do fio de soldagem. 2. Fluxo insuficiente. 3. A duração da soldagem é muito curta.
Solda excessiva	A superfície da solda é convexa.	O desperdício de solda pode ocultar defeitos.	A retirada da transferência foi atrasada.
Superaquecimento	O ponto de solda aparece branco, sem brilho metálico, com uma superfície bastante áspera.	A almofada de solda tem tendência a descascar, resultando em resistência reduzida.	A potência do ferro de soldar é excessiva, resultando em tempos de aquecimento prolongados.
Soldagem a frio	A superfície apresenta-se como grânulos semelhantes a tofu e, por vezes, pode apresentar fissuras.	A resistência é baixa e a condutividade é fraca.	Agite a peça de trabalho antes que a solda solidifique.
Sem absorção	Quando o ângulo de contato excede 90 graus, a solda não pode se espalhar ou cobrir, semelhante a uma gota de óleo repousando sobre uma superfície úmida.	A resistência é baixa e a condutividade é fraca.	As superfícies metálicas soldadas não são simétricas, nem a própria fonte de calor.
Frouxidão	Os condutores dos fios ou componentes podem mudar.	Má condutividade ou nenhuma condutividade.	1. O chumbo se moveu antes que a solda solidificasse, causando uma lacuna. 2. O chumbo não foi tratado (umedecimento deficiente ou nenhum umedecimento).
Puxando para um ponto	Surgimento da vanguarda.	A aparência é abaixo da média, o que pode facilmente levar a ocorrências de pontes.	Um ferro de solda sujo ou removido prematuramente antes que o local da solda atinja o ponto de fusão da solda pode resultar na aderência da solda e na subsequente formação à medida que ela é retirada.
Buraco de alfinete	A inspeção visual ou uma lupa de baixa potência podem revelar buracos na folha de cobre.	Resistência insuficiente pode fazer com que os pontos de solda fiquem sujeitos à corrosão.	A contaminação de materiais de solda, materiais de peças e meio ambiente.
Delaminação de folha de cobre	A folha de cobre é removida da placa de circuito impresso.	A placa de circuito foi danificada.	A duração da soldagem é muito longa.

Tabela 2: Análise de padrões e defeitos de juntas de solda SMT para componentes montados em superfície.

Projeto	Diagrama	Pontos chave	Ferramentas de inspeção	Critérios de julgamento:
1. Posição da peça.		A amplitude 'W' do eletrodo comum cobre mais da metade da superfície condutora. Importante: A inspeção visual deve ser utilizada para identificar o deslocamento da posição do componente, e não através da verificação com um testador. Em vez disso, use uma lupa para observação direta.	Compassos de calibre	Mais da metade
2. Posição da peça.		Mais da metade do comprimento E do eletrodo comum é coberto pela superfície condutora. Precaução: A inspeção visual deve ser utilizada para determinar o deslocamento da posição da peça, não confirmada com um testador e verificada com lupa.	Compassos de calibre	Mais da metade
3. Posição da peça.		Em termos de inclinação das partes articuladas, é suficiente cobrir mais da metade da amplitude W do eletrodo conjunto na superfície condutora. Nota: Confie na inspeção visual para discrepâncias no posicionamento das peças e evite usar um testador para confirmação; em vez disso, use uma lupa para observação direta.	Compassos de calibre	Mais da metade
4. Quantidade de solda.	1/2F	O eletrodo é soldado com estanho, cuja extensão excede metade da altura F e metade da largura W.	Compassos de calibre	Mais da metade
5. Quantidade de solda.		Solde os componentes da junta na direção mais longa, a partir da face final do eletrodo da junta, com uma espessura de solda superior a 0,5 mm. Por exemplo, G.	Compassos de calibre	Acima de 0,5 mm
6. Quantidade de solda.		A altura da solda deve ser inferior a 0,3 mm acima da superfície do componente da junta.	Indicador de discagem	Abaixo de 0,3 mm
7. Quantidade de solda.		A soldagem nas partes articuladas não pode ser sobreposta, como na forma de “I”.	Inspeção visual	Não pode ser empilhado em cima
8. Adesão da peça.	Produto de qualidade	Não há adesivo entre o eletrodo do componente de junta e a placa de circuito impresso.	Inspeção visual	Não pode estar sob o eletrodo
	Produto de qualidade
9. Adesão da peça.	Produto defeituoso	Não há adesivo entre o eletrodo do componente de junta e a placa de circuito impresso.	Inspeção visual	Não pode estar sob o eletrodo
10. Adesão da peça.	Não deve conter quaisquer ligantes.	Os adesivos não devem ser aplicados na seção do eletrodo dos componentes da junta.	Inspeção visual	Não pode ser adesivo
11. Posição da peça.	Não toque em G	O posicionamento dos componentes da junta não deve ser deslocado ou inclinado para tocar condutores adjacentes. Para aspectos que não podem ser determinados visualmente, utilize instrumentos de teste.	Inspeção visual	Não consigo fazer contato
12. Quantidade de solda.	Estouro de solda	A solda não deve ultrapassar a largura da superfície condutora.	Inspeção visual	Não é possível transbordar
13. Posição da peça.		Mais da metade da largura J das pernas do componente IC está acima da superfície condutora.	Compassos de calibre	Mais da metade
14. Posição da peça.		Mais da metade do comprimento, K, das pernas do componente IC faz contato acima da superfície condutora.	Compassos de calibre	Mais da metade
15. Posição da peça.		O deslocamento da posição do componente em relação ao condutor adjacente deve ser ≥0,2mm; não deve entrar em contato com o condutor adjacente.	Inspeção visual	Não consigo fazer contato
16. Perna instável.		Para itens com pontas levantadas, a elevação deve ser inferior a 0,5 mm.	Compassos de calibre	Abaixo de 0,5 mm
17. Perna instável.		Para itens onde a base é elevada, a elevação na base deve ser inferior a 0,5 mm.	Medidor de 0,5 mm	Abaixo de 0,5 mm
18. Perna instável.		Para itens onde todo o pé está elevado, a elevação deve ser inferior a 0,5 mm.	Medidor de 0,5 mm	Abaixo de 0,5 mm
19. Perna instável.		A altura da solda desde a superfície da placa impressa até o pico da solda é inferior a 1 mm.	Compassos de calibre	Abaixo de 1mm
20. Perna instável.		A altura da solda fixada na perna do componente é inferior a 0,5 mm.	Compassos de calibre	Abaixo de 0,5 mm