PROSES MYNYDD WYNEB

Sodro Reflow yw'r dull a ddefnyddir fwyaf eang o gysylltu cydrannau mowntio wyneb â byrddau cylched printiedig (PCBs).Nod y broses yw ffurfio uniadau sodr derbyniol trwy gynhesu'r cydrannau / PCB / past solder yn gyntaf ac yna toddi'r sodrydd heb achosi difrod trwy orboethi.

Mae'r agweddau allweddol sy'n arwain at broses sodro reflow effeithiol fel a ganlyn:

1. Peiriant addas
2. Proffil reflow derbyniol
3. Dyluniad ôl troed PCB/cydran
4. PCB wedi'i argraffu'n ofalus gan ddefnyddio stensil wedi'i ddylunio'n dda
5. Lleoliad cydrannau mowntio arwyneb y gellir eu hailadrodd
6. PCB o ansawdd da, cydrannau a past solder

Peiriant Addas

Mae yna wahanol fathau o beiriant sodro reflow ar gael yn dibynnu ar y cyflymder llinell gofynnol a dyluniad / deunydd y cynulliadau PCB i'w prosesu.Mae angen i'r popty a ddewisir fod o faint addas i drin cyfradd cynhyrchu'r offer codi a gosod.

Gellir cyfrifo cyflymder y llinell fel y dangosir isod:-

Cyflymder llinell (lleiafswm) =Byrddau y funud x Hyd y bwrdd
Ffactor Llwytho (gofod rhwng byrddau)

Mae'n bwysig ystyried pa mor aml y gellir ailadrodd y broses ac felly mae'r 'Ffactor Llwyth' fel arfer yn cael ei nodi gan wneuthurwr y peiriant, a dangosir y cyfrifiad isod:

Er mwyn gallu dewis y popty ail-lif o'r maint cywir, rhaid i gyflymder y broses (a ddiffinnir isod) fod yn fwy na'r cyflymder llinell isaf a gyfrifwyd.

Cyflymder proses =Hyd siambr ffwrn wedi'i gynhesu
Proses aros amser

Isod mae enghraifft o gyfrifiad i sefydlu maint cywir y popty:-

Mae cydosodwr UDRh eisiau cynhyrchu byrddau 8-modfedd ar gyfradd o 180 yr awr.Mae'r gwneuthurwr past solder yn argymell proffil 4 munud, tri cham.Pa mor hir y mae angen ffwrnais i brosesu byrddau ar y trwygyrch hwn?

Byrddau y funud = 3 (180/awr)
Hyd y bwrdd = 8 modfedd
Ffactor Llwytho = 0.8 (gofod 2 fodfedd rhwng byrddau)
Amser Preswylio Proses = 4 munud

Cyfrifwch Gyflymder Llinell:(3 bwrdd/munud) x (8 modfedd/bwrdd)
0.8

Cyflymder llinell = 30 modfedd / munud

Felly, rhaid i'r popty reflow fod â chyflymder proses o leiaf 30 modfedd y funud.

Darganfyddwch hyd siambr ffwrn wedi'i gynhesu gyda hafaliad cyflymder proses:

30 mewn/munud =Hyd siambr ffwrn wedi'i gynhesu
4 munud

Hyd wedi'i gynhesu yn y popty = 120 modfedd (10 troedfedd)

Sylwch y bydd hyd cyffredinol y popty yn fwy na 10 troedfedd gan gynnwys yr adran oeri a'r adrannau llwytho cludo.Mae'r cyfrifiad ar gyfer HYD WEDI'I WRES - NID HYD HWRTH CYFFREDINOL.

2. Rheolaeth dolen gaeedig ar gyfer cyflymder gwyntyllau darfudiad - Mae yna becynnau gosod arwyneb penodol fel y SOD323 (gweler y mewnosodiad) sydd â chymhareb ardal gyswllt fach i fàs sy'n agored i gael eu haflonyddu yn ystod y broses ail-lifo.Mae rheoli cyflymder dolen gaeedig o gefnogwyr y confensiwn yn opsiwn a argymhellir ar gyfer gwasanaethau sy'n defnyddio rhannau o'r fath.

3. Rheolaeth awtomatig ar led cynnal cludwyr a chanol-bwrdd - Mae gan rai peiriannau addasiad lled â llaw ond os oes llawer o wahanol gynulliadau i'w prosesu gyda lled PCB amrywiol, argymhellir cynnal y dewis hwn i gynnal proses gyson.

Proffil Reflow Derbyniol

Er mwyn creu proffil reflow mae thermocyplau wedi'u cysylltu â chynulliad sampl (fel arfer gyda sodr tymheredd uchel) mewn nifer o leoliadau i fesur yr ystod tymheredd ar draws y PCB.Argymhellir cael o leiaf un thermocwl wedi'i leoli ar bad tuag at ymyl y PCB ac un thermocwl wedi'i leoli ar bad tua chanol y PCB.Yn ddelfrydol, dylid defnyddio mwy o thermocyplau i fesur yr ystod lawn o dymereddau ar draws y PCB - a elwir yn 'Delta T'.

O fewn proffil sodro reflow nodweddiadol mae pedwar cam fel arfer - Cynhesu, mwydo, ail-lifo ac oeri.Y prif nod yw trosglwyddo digon o wres i'r cynulliad i doddi'r sodrydd a ffurfio'r cymalau sodr heb achosi unrhyw niwed i gydrannau na PCB.

Cynheswch- Yn ystod y cyfnod hwn, mae'r cydrannau, y PCB a'r sodr i gyd yn cael eu cynhesu i dymheredd suddo neu drigfan penodol gan ofalu peidio â chynhesu'n rhy gyflym (dim mwy na 2ºC/eiliad fel arfer - gwiriwch y daflen ddata past solder).Gall gwresogi'n rhy gyflym achosi diffygion fel cydrannau i gracio a'r past solder i sblatter gan achosi peli sodro yn ystod ail-lif.

Socian- Pwrpas y cam hwn yw sicrhau bod yr holl gydrannau hyd at y tymheredd gofynnol cyn mynd i mewn i'r cam ail-lif.Mae socian fel arfer yn para rhwng 60 a 120 eiliad yn dibynnu ar 'wahaniaeth màs' y cynulliad a'r mathau o gydrannau sy'n bresennol.Po fwyaf effeithlon yw'r trosglwyddiad gwres yn ystod y cyfnod mwydo, y lleiaf o amser sydd ei angen.

Os nad yw'r proffil reflow yn cynnwys digon o wres yn ystod y cam ail-lifo, bydd uniadau sodro yn cael eu gweld yn debyg i'r delweddau isod:-

sodr heb ei ffurfio ffiled gyda phlwm

Nid oedd pob peli sodro yn toddi

Nam sodro cyffredin ar ôl ail-lifo yw ffurfio peli/gleiniau sodro sglodion canol fel y gwelir isod.Yr ateb i'r diffyg hwn yw addasu dyluniad y stensil -mwy o fanylion i'w gweld yma.

Dylid ystyried y defnydd o nitrogen yn ystod y broses reflow oherwydd y duedd o symud i ffwrdd o past solder sy'n cynnwys fflwcsau cryf.Nid y gallu i ail-lifo mewn nitrogen yw'r broblem mewn gwirionedd, ond yn hytrach y gallu i ail-lifo yn absenoldeb ocsigen.Bydd sodr gwresogi ym mhresenoldeb ocsigen yn creu ocsidau, sydd fel arfer yn arwynebau na ellir eu sodro.

Oeri– Yn syml, dyma’r cam pan fydd y cynulliad yn cael ei oeri ond mae’n bwysig peidio ag oeri’r cynulliad yn rhy gyflym – fel arfer ni ddylai’r gyfradd oeri a argymhellir fod yn fwy na 3ºC/eiliad.

Dyluniad Ôl Troed PCB/Cydran

Mae yna nifer o agweddau ar ddylunio PCB sy'n dylanwadu ar ba mor dda y bydd cynulliad yn ail-lifo.Enghraifft o hyn yw maint y traciau sy’n cysylltu ag ôl troed cydran – os yw’r trac sy’n cysylltu ag un ochr ôl troed cydran yn fwy na’r llall gall hyn arwain at anghydbwysedd thermol gan achosi’r rhan i ‘faen bedd’ fel y gwelir isod:-

Enghraifft arall yw 'cydbwyso copr' - mae llawer o ddyluniadau PCB yn defnyddio ardaloedd copr mawr ac os caiff y pcb ei roi mewn panel i gynorthwyo'r broses weithgynhyrchu gall arwain at anghydbwysedd mewn copr.Gall hyn achosi i'r panel symud yn ystod ail-lifo ac felly'r ateb a argymhellir yw ychwanegu 'cydbwyso copr' i ardaloedd gwastraff y panel fel y gwelir isod:-

Gwel'Dylunio ar gyfer Gweithgynhyrchu'am ystyriaethau eraill.

PCB wedi'i argraffu'n ofalus gan ddefnyddio stensil wedi'i ddylunio'n dda

Mae'r camau proses cynharach o fewn cydosod mowntio arwyneb yn hanfodol i broses sodro reflow effeithiol.Mae'rproses argraffu past solderyn allweddol i sicrhau bod past solder yn cael ei adneuo'n gyson ar y PCB.Bydd unrhyw nam ar y cam hwn yn arwain at ganlyniadau annymunol ac felly rheolaeth lwyr o'r broses hon ynghyd âdylunio stensil effeithiolsydd ei angen.

Lleoliad cydrannau mowntio arwyneb y gellir eu hailadrodd

Amrywiad lleoliad cydran

Rhaid i leoliad cydrannau mowntio arwyneb fod yn ailadroddadwy ac felly mae angen peiriant dewis a gosod dibynadwy, wedi'i gynnal a'i gadw'n dda.Os na chaiff pecynnau cydrannau eu haddysgu yn y ffordd gywir gall achosi i system weld y peiriannau beidio â gweld pob rhan yn yr un ffordd ac felly bydd amrywiad yn y lleoliad yn cael ei arsylwi.Bydd hyn yn arwain at ganlyniadau anghyson ar ôl proses sodro reflow.

Gellir creu rhaglenni lleoli cydrannau gan ddefnyddio'r peiriannau dewis a gosod ond nid yw'r broses hon mor gywir â chymryd y wybodaeth centroid yn uniongyrchol o ddata PCB Gerber.Yn aml iawn mae'r data centroid hwn yn cael ei allforio o feddalwedd dylunio PCB ond weithiau nid yw ar gael ac felly mae'rMae Surface Mount Process yn cynnig gwasanaeth i gynhyrchu'r ffeil centroid o ddata Gerber.

Bydd 'Cywirdeb Lleoliad' wedi'i nodi ar gyfer yr holl beiriannau lleoli cydrannau megis:-

35um (QFPs) i 60um (sglodion) @ 3 sigma

Mae hefyd yn bwysig dewis y ffroenell gywir ar gyfer y math o gydran sydd i'w gosod - mae amrywiaeth o ffroenellau lleoli cydrannau gwahanol i'w gweld isod:-

PCB o ansawdd da, cydrannau a past solder

Rhaid i ansawdd yr holl eitemau a ddefnyddir yn ystod y broses fod yn uchel oherwydd bydd unrhyw beth o ansawdd gwael yn arwain at ganlyniadau annymunol.Yn dibynnu ar broses weithgynhyrchu'r PCBs a'r ffordd y maent wedi'u storio, gall gorffeniad y PCBs arwain at sodro gwael yn ystod y broses sodro reflow.Isod mae enghraifft o'r hyn sydd i'w weld pan fydd gorffeniad wyneb PCB yn wael gan arwain at ddiffyg a elwir yn 'Black Pad':-

GORFFEN PCB O ANSAWDD DA

PCB TARNISHED

Sodr yn llifo i gydran ac nid PCB

Mewn ffordd debyg, gall ansawdd y gwifrau mowntio wyneb gydran fod yn wael yn dibynnu ar y broses weithgynhyrchu a'r dull storio.

Mae ansawdd y past solder yn cael ei effeithio'n fawr gan ystorio a thrin.Mae past solder o ansawdd gwael os caiff ei ddefnyddio yn debygol o roi canlyniadau fel y gwelir isod:-