»Hold Zone« in »Reflow Zone« pri spajkanju SMT: Vodnik za nastavitev temperaturne krivulje NeoDen IN6

Uvod

Številni inženirji za raziskave in razvoj ali proizvodno osebje, ki je novo pri sestavljanju SMT, se pogosto srečujejo z napakami pri spajkanju, kot so nepopolno prelivanje, nagrobne plošče, razbarvanje PCB ali koksiranje talila. Ta članek združujeUporabniški priročnik za reflow pečico NeoDen IN6s svojimi značilnostmi strojne opreme, da pojasni, kako učinkovito izboljšati izkoristek postopka s pravilno konfiguracijo parametrov namakanja in ponovnega polnjenja.

Procesne vloge "območja namakanja" in "območja pretapljanja"

Za kalibracijo ustreznih temperaturnih parametrov je treba najprej razumeti fizikalne in kemične spremembe, ki se pojavljajo v spajkalni pasti v različnih temperaturnih območjih.

1. Območje namakanja: toplotno ravnovesje in aktivacija toka

V skladu s teoretičnim modelom v uporabniškem priročniku NeoDen IN6 območje namakanja običajno sledi območju predgretja in je pred tališčem. Za standardno spajkalno pasto brez svinca je to območje običajno nastavljeno med 150 in 190 stopinjami. V tej fazi PCB opravi dva ključna procesa:

• Zmanjšanje toplotne tolerance plošče:PCB ne vsebuje samo majhnih uporov in kondenzatorjev (kot so komponente 0402), temveč tudi komponente,-ki absorbirajo toploto, kot so zaščitni pokrovi ali čipi BGA. Območje namakanja omogoča, da celotna plošča ostane pri tej temperaturi 60–120 sekund, kar omogoča velikim komponentam, da v celoti absorbirajo toploto, zmanjša bočne temperaturne razlike in pripravi ploščo za vstop v cono reflowa.
• Aktivacija fluksa:Tok se začne aktivirati pri 150 stopinjah, zmoči blazinice in kable ter odstrani plast oksida s kovinskih površin. Če je izotermični čas zadrževanja prekratek, tok ne bo reagiral v celoti, kar bo povzročilo praznine ali slabo omočenje. Če je izotermični čas zadrževanja predolg, bo tok prezgodaj izhlapel, kar bo povzročilo sekundarno oksidacijo kovine in povzročilo hladne spajkalne spoje ali koksanje.

2. Reflow cona: oblikovanje zanesljivih spajkalnih spojev

Območje pretoka je območje z najvišjo temperaturo v pečici. Teoretično tališče SAC305 je 217 stopinj; ko substrat vstopi v to območje, njegova temperatura hitro preseže tališče in doseže najvišjo temperaturo 240 stopinj –250 stopinj.

• Oblikovanje sloja IMC:Tekoča spajka reagira z bakrenim substratom in tvori intermetalne spojine (plast IMC, kot je Cu6Sn5). Idealno debelino plasti IMC je treba nadzorovati med 1 in 3 mikrometri, da se zagotovi mehanska trdnost in električna zanesljivost spajkalnih spojev.
• Čas zadrževanja tekočine (TAL):Čas, ko PCB ostane na ali nad 217 stopinjami, bi moral biti običajno nadzorovan med 45 in 90 sekundami. Previsoke konične temperature ali predolg TAL povzročijo predebelo plast IMC (več kot 5 mikrometrov), zaradi česar spajkalni spoj postane krhek. Če temperatura ali čas nista zadostna, se IMC ne bo pravilno oblikoval, kar lahko zlahka povzroči hladne spajkane spoje.

Priročnik za konfiguracijo parametrov NeoDen IN6

NeoDen IN6Reflow pečica ima zasnovo s 6 grelnimi conami (3 zgornje in 3 spodnje). V kombinaciji s popolno konvekcijo vročega-zraka in grelnimi ploščami iz aluminijeve zlitine lahko nadzoruje bočna nihanja temperature do ±1 stopinje. Nadzorna plošča podpira 16 nizov programabilnih temperaturnih profilov.

• Nasveti za natančno-nastavljanje parametrov:Po omogočitvi "Dynamic Preheating Control" na sistemu IN6 je toplotno ravnovesje doseženo v približno 25 minutah z natančnostjo nadzora temperature ±0,2 stopinje. Tekoči trak podpira nastavitev hitrosti od 5 do 30 cm/min. Glede na to, da je neto dolžina grelne komore 680 mm, je skupni čas v peči (min) izračunan kot 68,0 cm / hitrost tekočega traku (cm/min). Ko preizkušate več{10}}plošče z visoko-gostoto in ugotovite, da je območje konstantne{12}}temperature prekratko, je najprimernejši način prilagajanja zmanjšanje hitrosti tekočega traku za 1–2 cm/min na zaslonu na dotik, s čimer se sorazmerno podaljša čas absorpcije toplote substrata v pečici, ne da bi bilo treba spreminjati nastavljene vrednosti za vsako temperaturno območje posebej.

Odpravljanje pogostih okvar in redno vzdrževanje

Na podlagi tabele analize napak pri spajkanju v izvirnem proizvajalčevem priročniku je mogoče ugotoviti in popraviti težave s parametri procesa z analizo videza spajkalnih spojev, potem ko zapustijo pečico.

1. Protiukrepi za napake

• Zoglenitev talila in porumenelost spajkalnih spojev:Označuje pregrevanje v pečici. To običajno povzroči nastavitev najvišje temperature, ki je previsoka v coni reflowa, ali prepočasna hitrost tekočega traku, kar povzroči predolg čas zadrževanja. Rešitev je povečanje hitrosti tekočega traku ali znižanje nastavljene temperature.
• Hladno spajkani spoji ali nepopolni spajkani spoji:To kaže na nezadostno skupno absorpcijo toplote v komori ali na "učinek sence vročega zraka", ki ga povzročajo komponente velike{0}}prostornine. Rešitev je, da najprej zmanjšate hitrost tekočega traku, da podaljšate čas ogrevanja. če še vedno obstajajo lokalizirane mrtve točke, ustrezno povečajte delež spodnjega ogrevalnega območja, da ublažite učinek sence z izkoriščanjem temperaturne razlike med zgornjim in spodnjim delom.

2. Smernice za vzdrževanje strojne opreme v-stalnem stanju

Dolgoročna-stabilnost nadzora temperature aspajkalni sistem s polnim-vročim{1}}zrakomodvisno od pravilnega vzdrževanja strojne opreme.

• Mazanje pogonskega ležaja:Ker je notranjost pečice nenehno izpostavljena visoko{0}}temperaturnemu sevanju, navadno mazalno olje karbonizira in tvori usedline, zaradi česar se ležaji zatikajo. Zataknjeni ležaji lahko povzročijo tresenje mrežastega pasu. v kratkem trenutku, ko je spajkalna pasta v tekočem evtektičnem stanju, lahko že rahle vibracije zlahka povzročijo premik komponent ali poškodujejo krhko strukturo IMC. Priročnik izrecno zahteva občasno uporabo visoko{4}}temperaturnega mazalnega olja. Priporočljivo je servisiranje ležajev vsakih 100 ur delovanja z visoko{7}}mazivom za 300 stopinj ali več.
• Vzdrževanje sistema za filtriranje dima:Standardna življenjska doba vgrajenega-vložka filtra z aktivnim ogljem je 8 mesecev. Nasičen ali zamašen filtrirni vložek bo povzročil povečan protitlak v zračnem vodu in zmanjšanje hitrosti pretoka vročega zraka v komori. Posledica tega ni samo neenakomerna porazdelitev toplote, ampak tudi povzroči, da se mikroprocesorjev algoritem za nadzor temperature PID počasi odziva, kar vodi do nihanj temperaturne krivulje. Če želite zamenjati filtrirni vložek, preprosto odstranite 12 vijakov na zadnji strani opreme.

Zaključek

Pravilna kalibracija parametrov za cono s konstantno-temperaturo in cono reflow je temeljnega pomena za zagotavljanje zanesljivosti SMT spajkalnih spojev. Z izkoriščanjemNeoDen IN6 več{0}}temperaturno-arhitekturo strojne opreme in sistem za nadzor temperature, standardizacijo temperaturnih gradientov in hitrosti tekočega traku ter dosledno upoštevanje dnevnih pregledov opreme, lahko učinkovito nadzirate nihanja procesa in izboljšate izkoristek spajkanja med-maloserijsko poskusno proizvodnjo.