مقدمه
بسیاری از مهندسان تحقیق و توسعه یا کارکنان تولیدی که تازه به مونتاژ SMT میپردازند، اغلب با نقصهای لحیم کاری مانند جریان مجدد ناقص، سنگ قبر، تغییر رنگ PCB یا ککسازی شار مواجه میشوند. این مقاله ترکیبی ازراهنمای کاربر اجاق گاز Reflow NeoDen IN6با ویژگیهای سختافزاری خود، توضیح میدهد که چگونه میتوان عملکرد فرآیند را با پیکربندی صحیح پارامترهای خیساندن و جریان مجدد به طور موثر بهبود بخشید.
نقش فرآیندی "منطقه خیساندن" و "منطقه جریان مجدد"
برای کالیبره کردن پارامترهای دمایی مناسب، ابتدا باید تغییرات فیزیکی و شیمیایی که در خمیر لحیم کاری در مناطق مختلف دمایی رخ می دهد را درک کرد.
1. منطقه خیساندن: تعادل حرارتی و فعال سازی شار
طبق مدل نظری در دفترچه راهنمای کاربر NeoDen IN6، منطقه خیساندن معمولاً از ناحیه پیش گرمایش پیروی می کند و قبل از نقطه ذوب قرار می گیرد. برای خمیر لحیم بدون سرب استاندارد، این ناحیه معمولاً بین 150 درجه و 190 درجه تنظیم می شود. در این مرحله، PCB تحت دو فرآیند کلیدی قرار می گیرد:
- کاهش تحمل حرارتی برد:PCB نه تنها حاوی مقاومتها و خازنهای کوچک (مانند اجزای 0402) است، بلکه شامل اجزای{1}}جذب گرما مانند پوششهای محافظ یا تراشههای BGA نیز میشود. منطقه خیساندن به کل تخته اجازه می دهد تا به مدت 60 تا 120 ثانیه در این دما باقی بماند، و اجزای بزرگ را قادر می سازد تا گرما را به طور کامل جذب کنند، اختلاف دمای جانبی را به حداقل می رساند و تخته را برای ورود به منطقه جریان مجدد آماده می کند.
- فعال سازی شار:شار در 150 درجه شروع به فعال شدن می کند و لنت ها و سرب ها را خیس می کند و لایه اکسیدی را از سطوح فلزی جدا می کند. اگر زمان ماندگاری همدما خیلی کوتاه باشد، شار به طور کامل واکنش نشان نمیدهد و منجر به ایجاد حفره یا خیس شدن ضعیف میشود. اگر زمان ماندگاری همدما بیش از حد طولانی باشد، شار پیش از موعد تبخیر می شود و باعث اکسیداسیون ثانویه فلز می شود و منجر به اتصالات لحیم سرد یا کک می شود.
2. منطقه جریان مجدد: تشکیل اتصالات لحیم کاری قابل اعتماد
منطقه جریان مجدد منطقه ای است که بالاترین درجه حرارت را در داخل فر دارد. نقطه ذوب نظری SAC305 217 درجه است. هنگامی که بستر وارد این منطقه می شود، دمای آن به سرعت از نقطه ذوب فراتر رفته و به حداکثر دمای 240 درجه تا 250 درجه می رسد.
- تشکیل لایه IMC:لحیم مایع با بستر مسی واکنش می دهد و ترکیبات بین فلزی (لایه IMC مانند Cu6Sn5) را تشکیل می دهد. ضخامت لایه IMC ایده آل باید بین 1 تا 3 میکرومتر کنترل شود تا از استحکام مکانیکی و قابلیت اطمینان الکتریکی اتصالات لحیم اطمینان حاصل شود.
- زمان نگهداری مایعات (TAL):زمانی که PCB در دمای 217 یا بالاتر از آن باقی میماند معمولاً باید بین 45 تا 90 ثانیه کنترل شود. دمای بیش از حد بالا یا TAL بیش از حد طولانی باعث ایجاد یک لایه IMC بیش از حد ضخیم (بیش از 5 میکرومتر) می شود که باعث شکننده شدن اتصال لحیم می شود. اگر دما یا زمان کافی نباشد، IMC به درستی تشکیل نمی شود، که به راحتی می تواند منجر به اتصالات لحیم سرد شود.
راهنمای پیکربندی پارامتر NeoDen IN6
NeoDen IN6اجاق گاز تجدید جریان دارای طراحی با 6 ناحیه گرمایشی (3 ناحیه بالا و 3 قسمت پایین) است. همراه با هوای گرم{4} و صفحات گرمایش آلیاژ آلومینیوم، میتواند تغییرات دمای جانبی را تا 1± درجه کنترل کند. کنترل پنل از 16 مجموعه پروفیل دمای قابل برنامه ریزی پشتیبانی می کند.
- نکاتی در مورد{0}تنظیم پارامترهای دقیق:پس از فعال کردن "کنترل پیش گرمایش دینامیک" در سیستم IN6، تعادل حرارتی تقریباً در 25 دقیقه با دقت کنترل دما 0.2± درجه به دست می آید. تسمه نقاله از تنظیم سرعت از 5 تا 30 سانتی متر در دقیقه پشتیبانی می کند. با توجه به اینکه طول خالص محفظه گرمایش 680 میلی متر است، کل زمان در کوره (دقیقه) برابر 68.0 سانتی متر / سرعت تسمه نقاله (سانتی متر در دقیقه) محاسبه می شود. هنگام آزمایش تختههای{10}}چگالی بالا{11}}چند لایه و متوجه میشوید که منطقه دمای ثابت خیلی کوتاه است، راحتترین روش تنظیم این است که سرعت تسمه نقاله را 1 تا 2 سانتیمتر در دقیقه بر روی صفحه لمسی کاهش دهید، در نتیجه به طور متناسبی سطح زیرلایه را افزایش دهید، بدون اینکه زمان جذب گرما را برای هر ناحیه تنظیم شده تغییر دهد.
عیب یابی عیوب رایج و تعمیر و نگهداری معمول
بر اساس جدول تجزیه و تحلیل عیوب لحیم کاری در دفترچه راهنمای سازنده اصلی، مسائل مربوط به پارامترهای فرآیند را می توان با تجزیه و تحلیل ظاهر اتصالات لحیم کاری پس از خروج از کوره شناسایی و اصلاح کرد.
1. اقدامات متقابل نقص
- ذغال شدن و زرد شدن اتصالات لحیم کاری:نشان دهنده گرمای بیش از حد داخل فر است. این امر معمولاً به دلیل تنظیم دمای اوج بسیار بالا در ناحیه جریان مجدد یا سرعت تسمه نقاله بسیار آهسته ایجاد می شود که منجر به زمان ماند بیش از حد می شود. راه حل افزایش سرعت تسمه نقاله یا کاهش دمای تنظیم شده است.
- اتصالات لحیم سرد یا اتصالات لحیم کاری ناقص:این نشاندهنده ناکافی بودن جذب گرمای کل در داخل محفظه یا یک "اثر سایه هوای داغ" ناشی از اجزای حجم زیاد است. راه حل این است که ابتدا سرعت نوار نقاله را کاهش دهید تا زمان گرمایش افزایش یابد. اگر هنوز نقاط مرده موضعی وجود دارد، نسبت ناحیه گرمایش پایین را به طور مناسب افزایش دهید تا با استفاده از اختلاف دما بین بالا و پایین، اثر سایه را کاهش دهید.
2. رهنمودهایی برای تعمیر و نگهداری سخت افزار ثابت{1}
پایداری درازمدت کنترل دما-الفسیستم لحیم کاری کامل-گرم-با جریان مجدد هوابستگی به نگهداری سخت افزاری مناسب دارد.
- روانکاری بلبرینگ درایو:از آنجایی که فضای داخلی اجاق دائماً در معرض تابش{0} دمای بالا است، روغن روان کننده معمولی تمایل به کربن شدن و تشکیل رسوبات دارد و باعث گیرکردن یاتاقان ها می شود. بلبرینگ های گیر کرده می توانند باعث لرزش تسمه مش شوند. در مدت کوتاهی که خمیر لحیم در حالت یوتکتیک مایع قرار دارد، حتی ارتعاشات جزئی نیز می توانند به راحتی باعث جابجایی اجزا یا آسیب به ساختار شکننده IMC شوند. این دستورالعمل صراحتاً به استفاده دورهای از روغن روانکار{4} با دمای بالا نیاز دارد. توصیه میشود یاتاقانها را هر 100 ساعت کارکرد با استفاده از گریس درجه حرارت بالا با درجه حرارت 300 درجه یا بالاتر سرویس کنید.
- تعمیر و نگهداری سیستم تصفیه دود:عمر استاندارد کارتریج فیلتر کربن فعال داخلی-۸ ماه است. کارتریج فیلتر اشباع یا گرفتگی باعث افزایش فشار برگشتی در مجرای هوا و کاهش سرعت جریان هوای گرم در داخل محفظه می شود. این نه تنها منجر به توزیع نابرابر گرما می شود، بلکه باعث می شود الگوریتم کنترل دمای PID ریزپردازنده به کندی پاسخ دهد و منجر به نوسانات در منحنی دما شود. برای تعویض کارتریج فیلتر، کافی است 12 پیچ پشت دستگاه را بردارید.
نتیجه گیری
کالیبراسیون مناسب پارامترها برای منطقه{0} دمای ثابت و منطقه جریان مجدد برای اطمینان از قابلیت اطمینان اتصالات لحیم کاری SMT اساسی است. با استفاده از اهرمNeoDen IN6 معماری سختافزاری چند منطقهای