PINNA PAIGALDAMISPROTSESS

Reflow-jootmine on kõige laialdasemalt kasutatav meetod pindmontaažikomponentide kinnitamiseks trükkplaatidele (PCB-dele).Protsessi eesmärk on moodustada vastuvõetavad jooteühendused, kuumutades esmalt komponente/trükkplaati/jootepastat ja seejärel sulatades jootematerjali ilma ülekuumenemisest kahju tekitamata.

Peamised aspektid, mis viivad tõhusa reflow-jootmise protsessini, on järgmised:

1. Sobiv masin
2. Vastuvõetav ümbervoolamisprofiil
3. PCB/komponendi jalajälg Disain
4. Hoolikalt trükitud PCB, kasutades hästi kujundatud šablooni
5. Pindkinnituskomponentide korduv paigutus
6. Hea kvaliteediga PCB, komponendid ja jootepasta

Sobiv masin

Saadaval on erinevat tüüpi reflow-jootmismasinaid, olenevalt nõutavast liinikiirusest ja töödeldavate PCB-sõlmede konstruktsioonist/materjalist.Valitud ahi peab olema sobiva suurusega, et toime tulla korjamis- ja paigutusseadmete tootmismahuga.

Liini kiirust saab arvutada järgmiselt:

Liini kiirus (minimaalne) =Tahvlid minutis x Pikkus tahvli kohta
Koormustegur (tahvlite vaheline ruum)

Oluline on arvestada protsessi korratavusega ja seetõttu määrab 'koormusteguri' tavaliselt masina tootja, arvutus on näidatud allpool:

Õige suurusega reflow ahju valimiseks peab protsessi kiirus (määratletud allpool) olema suurem kui minimaalne arvutatud liini kiirus.

Protsessi kiirus =Ahjukambri kuumutatud pikkus
Protsessi ooteaeg

Allpool on näide arvutustest õige ahju suuruse määramiseks: -

SMT monteerija soovib toota 8-tollisi plaate kiirusega 180 tunnis.Jootepasta tootja soovitab 4-minutilist kolmeastmelist profiili.Kui kaua ma vajan ahju sellise läbilaskevõimega plaatide töötlemiseks?

Lauad minutis = 3 (180/tunnis)
Pikkus tahvli kohta = 8 tolli
Koormustegur = 0,8 (2-tolline ruum plaatide vahel)
Protsessi ooteaeg = 4 minutit

Arvutage liini kiirus:(3 tahvlit/min) x (8 tolli/laud)
0.8

Liini kiirus = 30 tolli minutis

Seetõttu peab tagasivooluahju protsessikiirus olema vähemalt 30 tolli minutis.

Määrake ahjukambri kuumutatud pikkus protsessi kiiruse võrrandiga:

30 tolli/min =Ahjukambri kuumutatud pikkus
4 minutit

Ahjusoojendusega pikkus = 120 tolli (10 jalga)

Pange tähele, et ahju kogupikkus ületab 10 jalga, sealhulgas jahutussektsioon ja konveieri laadimissektsioonid.Arvestus on KUUMETATUD PIKKUSE – MITTE AHJU ÜLDPIKKUSE jaoks.

2. Konvektsiooniventilaatorite kiiruse suletud ahela juhtimine – on teatud pinnale paigaldatavaid pakette, nagu SOD323 (vt lisa), millel on väike kontaktpindala ja massi suhe, mida võib tagasivooluprotsessi ajal häirida.Konventsiooniventilaatorite suletud ahela kiiruse reguleerimine on selliseid osi kasutavate sõlmede puhul soovitatav.

3. Konveieri ja keskplaadi toe laiuste automaatne juhtimine – mõnel masinal on laiuse käsitsi reguleerimine, kuid kui töödeldakse palju erinevaid kooste erineva laiusega PCB-dega, siis on see valik soovitatav järjepideva protsessi säilitamiseks.

Aktsepteeritav ümbervooluprofiil

Taasvooluprofiili loomiseks ühendatakse termopaarid proovikomplektiga (tavaliselt kõrge temperatuuriga joodisega) mitmes kohas, et mõõta temperatuuride vahemikku PCB ulatuses.Soovitatav on, et vähemalt üks termopaar asuks plaadil trükkplaadi serva suunas ja üks termopaar plaadi keskel.Ideaalis tuleks kasutada rohkem termopaare, et mõõta kogu PCB temperatuurivahemikku – tuntud kui Delta T.

Tüüpilises tagasivoolujootmisprofiilis on tavaliselt neli etappi – eelkuumutamine, leotamine, tagasivoolamine ja jahutamine.Peamine eesmärk on viia koostusse piisavalt soojust, et sulatada joote ja moodustada jooteühendused, ilma et see kahjustaks komponente või PCB-d.

Eelsoojendage– Selles faasis kuumutatakse komponendid, PCB ja joodis kõik määratud leotus- või säilitustemperatuurini, olles ettevaatlik, et mitte liiga kiiresti kuumeneda (tavaliselt mitte üle 2ºC/s – vaadake jootepasta andmelehte).Liiga kiire kuumutamine võib põhjustada defekte, näiteks komponentide pragunemist ja jootepasta pritsimist, mis põhjustab tagasivoolu ajal jootekuule.

Leota– Selle faasi eesmärk on tagada, et kõik komponendid on nõutava temperatuurini jõudnud enne tagasivoolufaasi sisenemist.Leotamine kestab tavaliselt 60–120 sekundit olenevalt koostu massierinevusest ja komponentide tüübist.Mida tõhusam on soojusülekanne leotusfaasis, seda vähem aega kulub.

Kui tagasivooluprofiili kuumutus on ebapiisavalt rakendatud tagasivoolu etapis, on jooteühendused sarnased allolevatele piltidele: -

jootma mitte moodustatud filee pliiga

Kõik jootekuulid ei sulanud

Tavaline jootmisviga pärast tagasivoolamist on keskmise kiibi jootekuulikeste/helmeste moodustumine, nagu on näha allpool.Selle defekti lahenduseks on šablooni kujunduse muutmine -rohkem üksikasju saab näha siit.

Lämmastiku kasutamist tagasivooluprotsessi ajal tuleks kaaluda, kuna tugevat räbusti sisaldavast jootepastast on kalduvus eemalduda.Küsimus ei ole tegelikult võimes uuesti voolata lämmastikus, vaid pigem hapniku puudumisel uuesti voolamises.Joote kuumutamisel hapniku juuresolekul tekivad oksiidid, mis on üldiselt mittejootvad pinnad.

Jahutus– See on lihtsalt etapp, mille jooksul koostu jahutatakse, kuid oluline on, et sõlme ei jahutataks liiga kiiresti – tavaliselt ei tohiks soovitatav jahutuskiirus ületada 3ºC/s.

PCB/Component Footprint Design

PCB projekteerimisel on mitmeid aspekte, mis mõjutavad koostu uuesti voolamist.Näide on komponendi jalajäljega ühenduvate roomikute suurus – kui komponendi jalajälje ühe küljega ühenduv rööbastee on suurem kui teine, võib see põhjustada termilise tasakaalustamatuse, mis põhjustab osa hauakivi, nagu on näha allpool:

Teine näide on vase tasakaalustamine – paljudes trükkplaatide konstruktsioonides kasutatakse suuri vasest alasid ja kui trükkplaat pannakse tootmisprotsessi hõlbustamiseks paneeli, võib see põhjustada vase tasakaalustamatust.See võib põhjustada paneeli kõverdumist tagasivoolu ajal ja seetõttu on soovitatav lahendus lisada paneeli jäätmealadele vase tasakaalustamine, nagu on näha allpool.

Vaata"Disain tootmiseks"muudel kaalutlustel.

Hoolikalt trükitud PCB, kasutades hästi kujundatud šablooni

Varasemad protsessietapid pindmontaažis on tõhusa ümbervoolamise jootmisprotsessi jaoks üliolulised.Thejootepasta trükkimise protsesson oluline, et tagada jootepasta järjepidev ladestumine PCB-le.Iga viga selles etapis toob kaasa soovimatuid tulemusi ja seega täieliku kontrolli selle protsessi üleefektiivne šabloonikujunduson vaja.

Pindkinnituskomponentide korduv paigutus

Komponentide paigutuse variatsioon

Pinnale kinnitatavate komponentide paigutus peab olema korratav ja seetõttu on vaja usaldusväärset, hästi hooldatud komplekteerimismasinat.Kui komponentide pakette ei õpetata õigel viisil, võib masina nägemissüsteem mitte näha iga osa ühtemoodi ja seega täheldatakse paigutuse erinevusi.See põhjustab pärast uuesti jootmise protsessi ebajärjekindlaid tulemusi.

Komponentide paigutusprogramme saab luua valimis- ja paigutusmasinate abil, kuid see protsess ei ole nii täpne kui tsentroidi teabe võtmine otse PCB Gerberi andmetest.Üsna sageli eksporditakse need tsentroidiandmed PCB projekteerimistarkvarast, kuid mõnikord pole need saadaval ja niiteenust Gerberi andmetest tsentroidifaili genereerimiseks pakub Surface Mount Process.

Kõigil komponentide paigutusmasinatel on määratud paigutuse täpsus, näiteks: -

35um (QFPs) kuni 60um (kiibid) @ 3 sigma

Samuti on oluline, et paigaldatava komponendi tüübi jaoks oleks valitud õige otsik – allpool on näha erinevaid komponentide paigutuse otsikuid:-

Hea kvaliteediga PCB, komponendid ja jootepasta

Kõigi protsessi käigus kasutatavate esemete kvaliteet peab olema kõrge, sest kõik, mis on halva kvaliteediga, toob kaasa soovimatuid tulemusi.Sõltuvalt PCB-de tootmisprotsessist ja ladustamisviisist võib trükkplaatide viimistlus põhjustada tagasivoolujootmisprotsessi ajal kehva jootmisvõime.Allpool on näide sellest, mida võib näha, kui PCB pinnaviimistlus on halb, mis põhjustab defekti, mida nimetatakse mustaks padjaks: -

HEA KVALITEETNE PCB VIIMISTLUS

TARNISED PCB

Joote voolab komponendile, mitte PCB-le

Samamoodi võib pindpaigalduskomponentide juhtmete kvaliteet olla olenevalt tootmisprotsessist ja ladustamisviisist halb.

Jootepasta kvaliteeti mõjutab suurestiladustamine ja käitlemine.Halva kvaliteediga jootepasta, kui seda kasutatakse, annab tõenäoliselt tulemusi, nagu on näha allpool: -