"Zona zadržavanja" i "Zona ponovnog protoka" u SMT lemljenju: NeoDen IN6 Vodič za podešavanje temperaturne krive

Uvod

Mnogi inženjeri za istraživanje i razvoj ili proizvodno osoblje koji su novi u SMT montaži često se susreću sa defektima lemljenja kao što su nepotpuno prelijevanje, nadgrobni kamen, promjena boje PCB-a ili fluks koks. Ovaj članak kombinujeUputstvo za upotrebu za NeoDen IN6 reflow pećnicusa svojim hardverskim karakteristikama da objasni kako efikasno poboljšati prinos procesa pravilnim konfigurisanjem parametara namakanja i reflow.

Procesne uloge "zone namakanja" i "zone reflow"

Da bi se kalibrirali odgovarajući temperaturni parametri, prvo se moraju razumjeti fizičke i kemijske promjene koje se javljaju u pasti za lemljenje u različitim temperaturnim zonama.

1. Zona namakanja: termička ravnoteža i aktivacija fluksa

Prema teoretskom modelu u korisničkom priručniku NeoDen IN6, zona namakanja obično slijedi zonu predgrijavanja i prethodi tački topljenja. Za standardnu-lemnu pastu bez olova, ova zona je općenito postavljena između 150 i 190 stepeni. Tokom ove faze, PCB prolazi kroz dva ključna procesa:

• Smanjenje toplotne tolerancije ploče:PCB sadrži ne samo male otpornike i kondenzatore (kao što su komponente 0402) već i komponente koje apsorbiraju{1}} toplinu kao što su zaštitni poklopci ili BGA čipovi. Zona namakanja omogućava cijeloj ploči da ostane na ovoj temperaturi 60-120 sekundi, omogućavajući velikim komponentama da u potpunosti apsorbiraju toplinu, minimizirajući bočne temperaturne razlike i pripremajući ploču za ulazak u zonu reflow.
• Aktivacija fluksa:Fluks počinje da se aktivira na 150 stepeni, vlaže jastučiće i elektrode i uklanja oksidni sloj sa metalnih površina. Ako je izotermno vrijeme zadržavanja prekratko, fluks neće u potpunosti reagirati, što će rezultirati prazninama ili slabim vlaženjem. Ako je izotermno vrijeme zadržavanja predugo, fluks će prerano ispariti, uzrokujući sekundarnu oksidaciju metala i dovesti do hladnih lemnih spojeva ili koksovanja.

2. Zona reflow: formiranje pouzdanih lemnih spojeva

Zona reflow je područje s najvišom temperaturom unutar pećnice. Teoretska tačka topljenja SAC305 je 217 stepeni; kada podloga uđe u ovu zonu, njena temperatura brzo prelazi tačku topljenja, dostižući vršnu temperaturu od 240 stepeni –250 stepeni.

• Formiranje IMC sloja:Tečni lem reaguje sa bakrenom podlogom i formira intermetalna jedinjenja (IMC sloj, kao što je Cu6Sn5). Idealnu debljinu IMC sloja treba kontrolirati između 1 i 3 mikrometra kako bi se osigurala mehanička čvrstoća i električna pouzdanost lemnih spojeva.
• Vrijeme zadržavanja tekućine (TAL):Vrijeme zadržavanja PCB-a na ili iznad 217 stepeni obično bi trebalo kontrolisati između 45 i 90 sekundi. Previše visoke vršne temperature ili pretjerano dugačak TAL rezultirat će pregustim IMC slojem (preko 5 mikrometara), uzrokujući da spoj za lemljenje postane lomljiv. Ako temperatura ili vrijeme nisu dovoljni, IMC se neće pravilno formirati, što može lako dovesti do hladnih lemnih spojeva.

NeoDen IN6 Vodič za konfiguraciju parametara

NeoDen IN6Reflow pećnica ima dizajn sa 6 zona grijanja (3 gornje i 3 donje). U kombinaciji sa potpunom konvekcijom vrućeg{4}}vaduha i grijaćim pločama od legure aluminijuma, može kontrolisati bočne varijacije temperature do ±1 stepen. Kontrolni panel podržava 16 setova programabilnih temperaturnih profila.

• Savjeti za fino{0}}podešavanje parametara:Nakon omogućavanja "Dynamic Preheating Control" na IN6 sistemu, termička ravnoteža se postiže za otprilike 25 minuta, sa preciznošću kontrole temperature od ±0,2 stepena. Transportna traka podržava podešavanje brzine od 5 do 30 cm/min. S obzirom da je neto dužina grejne komore 680 mm, ukupno vreme u pećnici (min) se računa kao 68,0 cm / brzina transportne trake (cm/min). Prilikom testiranja višeslojnih -ploča visoke gustine i utvrđivanja da je zona konstantne{12}}temperature prekratka, najpogodniji način podešavanja je smanjenje brzine transportne trake za 1-2 cm/min na ekranu osjetljivom na dodir, čime se proporcionalno produžava apsorpcija topline podloge, bez potrebe za podešavanjem vremena apsorpcije topline za svaku zonu na o.

Otklanjanje uobičajenih kvarova i rutinsko održavanje

Na osnovu tabele za analizu defekta lemljenja u originalnom priručniku proizvođača, problemi sa parametrima procesa mogu se identifikovati i ispraviti analizom izgleda lemnih spojeva nakon što izađu iz pećnice.

1. Mere protiv defekta

• Pougljenje fluksa i žutilo lemnih spojeva:Ukazuje na pregrijavanje unutar pećnice. To je obično uzrokovano postavkom vršne temperature koja je previsoka u zoni reflow ili presporom brzinom transportne trake, što rezultira prekomjernim vremenom zadržavanja. Rješenje je povećati brzinu transportne trake ili sniziti zadanu temperaturu.
• Spojevi hladnog lemljenja ili nepotpuni lemni spojevi:Ovo ukazuje na nedovoljnu ukupnu apsorpciju topline unutar komore ili na "efekat sjene vrućeg zraka" uzrokovan velikim-komponentama zapremine. Rješenje je prvo smanjiti brzinu transportera kako bi se produžilo vrijeme grijanja. ako još uvijek postoje lokalizirane mrtve točke, na odgovarajući način povećajte udio donje zone grijanja kako biste ublažili efekat sjene korištenjem temperaturne razlike između gornjeg i donjeg dijela.

2. Smjernice za-održavanje hardvera u stabilnom stanju

Dugoročna-stabilnost kontrole temperature apotpuni-sistem za lemljenje{1}}vrućim zrakomzavisi od pravilnog održavanja hardvera.

• Podmazivanje pogonskog ležaja:Budući da je unutrašnjost pećnice stalno izložena visoko-temperaturnom zračenju, obično ulje za podmazivanje ima tendenciju karboniziranja i stvaranja naslaga, uzrokujući zaglavljivanje ležajeva. Zaglavljeni ležajevi mogu uzrokovati vibriranje mrežastog remena. u kratkom trenutku kada je pasta za lemljenje u tekućem eutektičkom stanju, čak i male vibracije mogu lako uzrokovati pomicanje komponenti ili oštetiti krhku IMC strukturu. Priručnik izričito zahtijeva periodičnu primjenu ulja za podmazivanje{4}pri visokim temperaturama. Preporučuje se servisiranje ležajeva svakih 100 sati rada korištenjem visokotemperaturne masti-od 300 stepeni ili više.
• Održavanje sistema za filtriranje dima:Standardni radni vijek ugrađenog-filtera uloška s aktivnim ugljem je 8 mjeseci. Zasićen ili začepljen filter uložak će uzrokovati povećani povratni pritisak u zračnom kanalu i smanjenje brzine protoka vrućeg zraka unutar komore. Ovo ne samo da dovodi do neravnomjerne raspodjele topline, već također uzrokuje da PID algoritam za kontrolu temperature mikroprocesora sporo reagira, što dovodi do fluktuacija u krivulji temperature. Da biste zamijenili uložak filtera, jednostavno uklonite 12 vijaka na stražnjoj strani opreme.

Zaključak

Ispravna kalibracija parametara za zonu konstantne-temperature i zonu reflow je fundamentalna za osiguranje pouzdanosti SMT lemnih spojeva. KorišćenjemNeoDen IN6 hardverska arhitektura sa više-temperaturnih-zonskih zona i sistem kontrole temperature, standardizirajući temperaturne gradijente i brzine transportnih traka, te striktno pridržavajući se dnevnih inspekcija opreme, možete efikasno kontrolirati fluktuacije procesa i poboljšati prinos lemljenja tokom male-serijske probne proizvodnje.