Critérios de junta de solda de capacitor eletrolítico SMT e investigação de integridade

Feb 18, 2024

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Os capacitores eletrolíticos SMT são uma tecnologia de componentes amplamente utilizada em projetos de produtos aviônicos IPC Classe 3. A configuração do corpo dos capacitores eletrolíticos SMT leva a juntas de solda que são apenas parcialmente visíveis para fins de inspeção óptica. A Figura 1 ilustra a visão óptica obscurecida do condutor do capacitor devido à construção do corpo/configuração do condutor. O terminal do capacitor sai pela parte inferior do componente e faz uma curva em “L” no plano horizontal para fornecer área de superfície para a formação de uma junta de solda de montagem em superfície.

Figura 1: Capacitor eletrolítico SMT típico. (Foto cortesia da Panasonic)

Figura 2:Critérios de acabamento da junta de solda: asa de gaivota (parte superior) e terminal (parte inferior) de acordo com a especificação IPC-JSTD-001.

Houve um debate/discussão significativo sobre se esta configuração de chumbo se enquadra em uma asa de gaivota ou em um critério de aceitação de junta de solda óptica de chumbo (Figura 2). Duas questões principais geradas durante as discussões internas sobre esta questão foram:

Toda a discussão sobre o trabalho da junta de solda seria um ponto discutível se fosse possível imprimir um volume suficiente de pasta de solda para garantir que fossem criados tanto um calcanhar de junta de solda quanto filetes laterais aceitáveis. Essa abordagem não é uma opção viável, uma vez que esta grande quantidade de volume de solda levaria a pontes de juntas de solda e defeitos de colocação de capacitores.

As preocupações com os capacitores eletrolíticos SMT não se limitaram à Rockwell Collins. O comitê do Padrão Nacional IPC-JSTD-001 formou um grupo de trabalho para investigar e criar critérios de aceitação de juntas de solda para capacitores eletrolíticos SMT. O grupo de trabalho JSTD-001 consistia em produtores de aviônicos/montagens eletrônicas comerciais e fornecedores de componentes. O grupo de trabalho criou um conjunto proposto de critérios de acabamento de juntas de solda para capacitores eletrolíticos SMT (Figura 3). A Rockwell Collins concordou em geral com os critérios de acabamento propostos, exceto para a altura mínima do filete do calcanhar (G (espessura da solda sob o cabo do componente) + T (espessura do cabo do componente)), que as discussões internas destacaram como um atributo da junta de solda que exigiu uma investigação mais aprofundada. A nota 3 na tabela abaixo é apenas a espessura da solda sob o terminal do componente.

O capacitor eletrolítico SMT é um componente padrão que tem sido amplamente utilizado em vários produtos aviônicos há vários anos. Portanto, qualquer preocupação sobre se os capacitores estavam atendendo aos critérios de acabamento de juntas de solda da Rockwell Collins após anos de produção foi mais um caso de um auditor de novo produto levantando a questão, em vez de uma mudança no processo de refluxo de solda. Dois anos de dados de defeitos de capacitores eletrolíticos SMT foram plotados para identificar qualquer tipo de influência de mudança de processo/produto/pessoas (Figura 4). Como nenhuma alteração no processo de soldagem por refluxo ou na configuração do componente foi documentada, a variação do defeito ilustrada na Figura 4 é o resultado de uma inspeção visual subjetiva e inconsistente dos critérios de acabamento da junta de solda (ou seja, a altura da solda expressa como uma porcentagem da espessura do chumbo (T ) – uma altura de filete do lado da solda 1/4T ou 1/2T ou 1T?). Uma revisão dos dados de falha de campo do produto para o capacitor eletrolítico SMT não encontrou defeitos relatados em 10.000 oportunidades durante um período de 8 anos.

Figura 3:IPC JSTD 001 rascunho inicial dos critérios de acabamento propostos para capacitores eletrolíticos SMT (Crédito: Jim Dagget, Raytheon e IPC JSTD-001 SMT Electrolytic Capacitor Working Group).

Em conjunto com o esforço do grupo de trabalho IPC-JSTD-001 para criar critérios de aceitação de juntas de solda para capacitores eletrolíticos SMT. A Rockwell Collins iniciou uma investigação para determinar os atributos críticos das juntas de solda usando condicionamento de ciclo térmico e testes de cisalhamento. Os resultados do teste seriam usados ​​para criar um conjunto recomendado de critérios de aceitação de juntas de solda para inclusão proposta nos Padrões de Mão de obra da Rockwell Collins e consideração pelo grupo de trabalho IPC-JSTD-001.