Criteri per i giunti di saldatura dei condensatori elettrolitici SMT e indagine sull'integrità

Feb 18, 2024

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I condensatori elettrolitici SMT sono una tecnologia di componenti ampiamente utilizzata nei progetti di prodotti avionici IPC di classe 3. La configurazione del corpo dei condensatori elettrolitici SMT comporta giunti di saldatura solo parzialmente visibili ai fini dell'ispezione ottica. La Figura 1 illustra la vista ottica oscurata del conduttore del condensatore a causa della struttura del corpo/configurazione dei conduttori. Il cavo del condensatore esce dalla parte inferiore del componente e forma una curva a "L" sul piano orizzontale per fornire un'area superficiale per la formazione di un giunto di saldatura a montaggio superficiale.

Figura 1: Tipico condensatore elettrolitico SMT. (Foto per gentile concessione di Panasonic)

Figura 2:Criteri di lavorazione del giunto di saldatura: ala di gabbiano (in alto) e capocorda (in basso) secondo la specifica IPC-JSTD-001.

Si è verificato un dibattito/discussione significativo sul fatto se questa configurazione di conduttore rientri nei criteri di accettazione del giunto di saldatura ottico ad ala di gabbiano o con capocorda (Figura 2). Due domande chiave emerse durante le discussioni interne su questo problema sono state:

L'intera discussione sulla lavorazione del giunto di saldatura sarebbe un punto controverso se fosse possibile stampare un volume sufficiente di pasta saldante per garantire la creazione di un tallone del giunto di saldatura accettabile e di raccordi laterali. Questo approccio non è un'opzione praticabile poiché questa grande quantità di volume di saldatura porterebbe a ponti di saldatura e difetti di posizionamento dei condensatori.

Le preoccupazioni relative ai condensatori elettrolitici SMT non si limitavano a Rockwell Collins. Il comitato nazionale per gli standard IPC-JSTD-001 ha formato un gruppo di lavoro per studiare e creare criteri di accettazione dei giunti di saldatura per i condensatori elettrolitici SMT. Il gruppo di lavoro JSTD-001 era composto da produttori di avionica/assemblaggi elettronici commerciali e fornitori di componenti. Il gruppo di lavoro ha creato una proposta di criteri di lavorazione dei giunti di saldatura per i condensatori elettrolitici SMT (Figura 3). Rockwell Collins era in generale d'accordo con i criteri di lavorazione proposti, ad eccezione dell'altezza minima del raccordo del tallone (G (spessore della saldatura sotto il cavo del componente) + T (spessore del cavo del componente)), che le discussioni interne avevano evidenziato come un attributo del giunto di saldatura che necessitavano di ulteriori indagini. La nota 3 nella tabella seguente è solo lo spessore della saldatura sotto il cavo del componente.

Il condensatore elettrolitico SMT è un componente standard ampiamente utilizzato da diversi anni su vari prodotti avionici. Pertanto, qualsiasi dubbio sul fatto che i condensatori soddisfacessero i criteri di lavorazione dei giunti di saldatura Rockwell Collins dopo anni di produzione era più il caso di un revisore dei conti di un nuovo prodotto che sollevava la questione piuttosto che una modifica del processo di rifusione della saldatura. Sono stati tracciati due anni di dati sui difetti dei condensatori elettrolitici SMT per identificare qualsiasi tipo di influenza sul cambiamento di processi/prodotti/persone (Figura 4). Poiché non sono stati documentati cambiamenti nel processo di saldatura a rifusione o nella configurazione dei componenti, la variazione del difetto illustrata nella Figura 4 è il risultato di un'ispezione visiva soggettiva e incoerente con criteri di lavorazione del giunto di saldatura (ovvero l'altezza della saldatura espressa come percentuale dello spessore del piombo (T ) – un'altezza del raccordo del lato di saldatura 1/4T o 1/2T o 1T?). Un esame dei dati relativi ai guasti sul campo del prodotto per il condensatore elettrolitico SMT non ha rilevato difetti segnalati in 10.000 opportunità in un periodo di 8 anni.

Figura 3:Bozza iniziale IPC JSTD 001 dei criteri di lavorazione proposti per i condensatori elettrolitici SMT (Credito: Jim Dagget, Raytheon e IPC JSTD-001 SMT Electrolytic Capacitor Working Group).

In concomitanza con il gruppo di lavoro IPC-JSTD-001, si è cercato di creare criteri di accettazione dei giunti di saldatura per i condensatori elettrolitici SMT. Rockwell Collins ha avviato un'indagine per determinare gli attributi critici dei giunti di saldatura utilizzando il condizionamento del ciclo termico e le prove di taglio. I risultati dei test verranno utilizzati per creare una serie consigliata di criteri di accettazione dei giunti di saldatura per l'inclusione proposta negli standard di lavorazione Rockwell Collins e l'esame da parte del gruppo di lavoro IPC-JSTD-001.