SMD dizgi sonrasında görülen kısa devre kusurları, çoğunlukla entegre devrelerin ince aralıklı pinleri arasında meydana gelir. Ayrıca çok nadir de olsa bileşenler arası kısa devre oluşumu da görülebilir. Kısa devre probleminin birçok nedeni olsa da yaklaşık olarak yüzde 70’lik kısmı screen printer makinesinden kaynaklanmaktadır.
SMD dizgi sonrasında görülen kısa devre kusurları, çoğunlukla entegre devrelerin ince aralıklı pinleri arasında meydana gelir. Ayrıca çok nadir de olsa bileşenler arası kısa devre oluşumu da görülebilir.
Kısa devre probleminin birçok nedeni olsa da yaklaşık olarak yüzde 70’lik kısmı screen printer makinesinden kaynaklanmaktadır. Kısa devre problemi, chip shooter kaynaklı da olabilir. Screen printer ve chip shooter makinesinde oluşabilecek problemler ve çözüm önerileri aşağıda açıklanmıştır.
Offset Kayıklığı
Offset kısaca, stencil (elek) ile PCB hizalaması olarak nitelenebilir. Makine çalışma sırasında Stencil ile PCB üzerinde bulunan Fidicual’lerin (referans noktalar) makine kamerası tarafından okunur. Stencil ve PCB’nin o anki koordinat bilgileri makine tarafından işlenir Hizalama yapılarak baskı prosesinin gerçekleşmesi ile krem lehim PCB yüzeyine sürülür.
Screen Printer makinesinde kısa devre problemi görülmesi durumunda krem lehim kayıklığının PCB üzerindeki X, Y ve Theta değerleri gözlemlenip makine parametrelerinden offset değeri verilerek krem lehimin PCB üzerindeki pedleri tam olarak ortalayacak şekilde ayarlanmalıdır.
Bazı işletmelerde krem lehim baskı prosesi manuel ya da yarı otomatik makinelerde yapılmaktadır. Bu durumda elle ayarlama yapılmalıdır.
Resim 1. Offset kayıklığı nedeniyle oluşan kısa devre problemi
Resim 2. Doğru offset değerleri örneği
Stencil Kirliliği
Krem lehim baskısı sırasında stencil ile PCB arasında oluşmuş olan boşluktan krem lehim sızma yaparak kısa devreye neden olur. Bu durumda baskı parametreleri kontrol edilerek stencil ile PCB’nin örtüşmesi sağlanmalıdır.
Stencil temizleme sayısı makine parametrelerinde aktif edilmemişse mutlaka aktif edilmelidir. Temizleme sayısı en ideal şekilde makine parametrelerine girilmelidir. Bu değer, temizleme sonrası basılan PCB’lerin makine çıkışı gözlemlenip tespit edilen ilk problemli kart sayınının altında bir sayı olmalıdır. Eğer manual ya da yarı otomatik baskı makinesi kullanılıyorsa düzenli olarak stencil alt temizliği yapılmalıdır. Herhangi bir problem görülmemesi durumunda stencil temizleme kâğıdı değiştirilmelidir.
Screen Printer makinesinde kullanılan IPA bitmesi, IPA algılama sensörü IPA’yı algılamaması, IPA pompasında problem olması durumunda ya da IPA ile temizlik, makine parametrelerinde aktif edilmemişse yine kısa devre problemi yaşanması olasıdır. Makine çalışma süresi boyunca gün içerisinde yüzlerce kez baskı yapar. Stencil alt temizliği kuru yapıldığında lehim topları zamanla stencil altında bir tabaka oluşturup kısa devre problemine neden olabilir.
Screen Printer makinesinde PCB support pin ya da blokları, baskı sırasında PCB’nin esnemesine neden olmayacak şekilde yeterli miktarda kullanılmalıdır. Yetersiz ya da hatalı pin – blok yerleşimi, baskı sırasında PCB’nin esnemesine neden olup krem lehimin PCB yüzeyine yayılıp kısa devre problemine neden olabilir.
Lehim Fazlalığı
Stencil ile PCB örtüşmesinde boşluk olması durumunda PCB üzerindeki pede bırakılan lehim miktarı artacak ve kısa devre ile neticelenecektir. Bu durumda baskı parametreleri kontrol edilerek stencil ile PCB’nin örtüşmesi sağlanmalıdır.
Bazı screen printer makinelerinde squeegee baskı sayısı birden fazla girilebilmektedir. Birden fazla baskı sayısı fine pitch komponentlerde krem lehimin yayılıp kısa devreye neden olabilmektedir. Bu durumda squeegee baskı sayısı mutlaka kontrol edilip sayı 1 olarak girilmelidir.
Stencil Kaynaklı
Kullanılan stencilde bazen kullanıma bağlı olarak deformasyon oluşabilmektedir. Oluşan bu deformasyon özellikle fine pitch komponentlerde kısa devre problemine neden olabilmektedir. Böyle bir durumda stencil kullanım dışı bırakılarak yeni bir stencil ile üretim yapılmalıdır.
Frame Kaynaklı
Bazı işletmeler yaprak stencil kullanmakta olup bu stencillerin mekanik gerdirmeli ya da hava gerdirmeli frame’leri zaman içerisinde bozulmaktadır. Problemli frame kullanımı, stencil gerginliğinin istenenden az olmasına hatta stencilin esnemesine ve kısa devre problemine neden olacaktır. Bu durumda frame onarılmalı ya da değiştirilmelidir.
Dizgi Koordinatları Hatası
Dizgi koordinatlarının chip shooter makinesinde hatalı girilmesi durumunda dizilecek komponent bacaklarının PCB üzerindeki pedlerden birkaçını kısa devre edecek şekilde dizilmesine ve kısa devre problemine neden olacaktır. Bu durum tespit edildiğinde chip shooter makinesinde ilgili komponent koordinatları olması gerektiği gibi girilmelidir.
Resim 3. Dizgi koordinatlarının hatalı girilmesi sonucu kısa devre oluşması
Dizgi Kalibrasyonu Problemi
Chip shooter makinelerinde üretim sürelerine bağlı olarak periyodik kalibrasyonlar yapılmalıdır. Bu kalibrasyonlardan birisi de dizgi kalibrasyonudur. Kalibrasyon kaçıklığı, kalibrasyon farkı olan miktar kadar dizgiye yansıyacak ve dolayısı ile kısa devre gibi problemlere neden olacaktır. Bu problem, makinede dizilen tüm komponentlerin aynı miktarda kayık dizilmesi ile tespit edilebilir. Ancak bu aynı miktarda olan kayık dizgi problemi sadece dizgi kalibrasyonu kaynaklı değildir. Fiducial kaynaklı bir problem de aynı şekilde sonuca neden olabilir. Yapılması gereken kalibrasyonlar periyodik olarak yapılmalı ve aksatılmamalıdır.
Nozzle Dezenformasyonu
Zamanla kullanıma bağlı olarak deforme olmuş olan bir nozzle, komponentleri istenildiği şekilde vakumlayamayıp dizgi sırasında komponentin kayık dizgisine neden olabilmektedir. Deforme olmuş bir nozzle kesinlikle kullanılmamalı ve yeni bir nozzle ile değiştirilmelidir.
Nozzle Kirliliği
Çalışma süresi boyunca nozzle vakumlama kanalları zamanla kirlenmektedir. Bu durum makinenin yetersiz vakum değeri ile komponenti tutmasından kaynaklı kayık dizgiye neden olabilmektedir. Periyodik olarak yapılması gereken nozzle temizlikleri yapılmalı ve aksatılmamalıdır.
Filtre Kirliliği
Filtre kirliliği de yukarıda anlatılan nozzle kirliliği ile aynı probleme neden olmaktadır. Yetersiz vakumlama nedeni ile komponent kayık dizilip kısa devreye neden olabilmektedir. Periyodik olarak nozzle/head filtreleri değiştirilmelidir.
PCB Support Pinlerinin Eksik ya da Hatalı Yerleştirilmesi
Support pinlerin Chip Shooter makinesine eksik ya da hatalı yerleşimi dizgi sırasında PCB’de titreşimlere/salınımlara neden olur ve dizilen komponentlerin kaymasına neden olarak kısa devre ile neticelenir.
Yukarıda kısa anlatımlarla screen printer ve chip shooter makinesinde oluşan problemlerin kısa devre hatasına neden olmasını anlatmaya çalıştım. Bunların haricinde SMT proseslerinde reflow kaynaklı da kısa devre problemleri oluşabilmektedir. Bir kısa devre problemi yaşıyorsanız ve yukarıda anlatılan maddelerden herhangi biri ile karşılaşmamışsanız muhtemelen reflow prosesinden kaynaklanabilir. Bu durumda kullandığınız krem lehimin üreticisinin önerdiği ısı profilini kullandığınızdan emin olmanızı ve yeni bir ısı profili almanızı öneririm.
