PINTA-ASENNUSPROSESSI

Reflow-juotto on yleisimmin käytetty tapa kiinnittää pinta-asennuskomponentteja painetuille piirilevyille (PCB).Prosessin tavoitteena on muodostaa hyväksyttävät juotosliitokset esikuumentamalla ensin komponentit/piirilevy/juotepasta ja sitten sulattamalla juotos aiheuttamatta ylikuumenemisvaurioita.

Tärkeimmät näkökohdat, jotka johtavat tehokkaaseen uudelleenvirtausjuotosprosessiin, ovat seuraavat:

1. Sopiva kone
2. Hyväksyttävä reflow-profiili
3. Piirilevy/komponenttijalanjälki Suunnittelu
4. Huolellisesti painettu piirilevy hyvin suunniteltua stensiiliä käyttäen
5. Pinta-asennuskomponenttien toistuva sijoitus
6. Hyvälaatuinen piirilevy, komponentit ja juotospasta

Sopiva kone

Saatavilla on erilaisia ​​reflow-juotoskoneita riippuen tarvittavasta linjanopeudesta ja käsiteltävän piirilevykokoonpanon suunnittelusta/materiaalista.Valitun uunin tulee olla sopivan kokoinen, jotta se pystyy käsittelemään poiminta- ja paikkalaitteiden tuotantonopeutta.

Linjan nopeus voidaan laskea alla olevan kuvan mukaisesti:

Linjan nopeus (minimi) =Laudat minuutissa x pituus per lauta
Kuormituskerroin (levyjen välinen tila)

On tärkeää ottaa huomioon prosessin toistettavuus, joten koneen valmistaja yleensä määrittelee kuormituskertoimen, laskelma alla:

Jotta voidaan valita oikean kokoinen reflow-uuni, prosessinopeuden (määritelty alla) on oltava suurempi kuin pienin laskettu linjanopeus.

Prosessin nopeus =Uunin kammio lämmitetty pituus
Prosessin viipymäaika

Alla on esimerkki laskennasta oikean uunin koon määrittämiseksi:-

SMT-asentaja haluaa tuottaa 8 tuuman levyjä nopeudella 180 tunnissa.Juotospastan valmistaja suosittelee 4 minuutin kolmivaiheista profiilia.Kuinka pitkän uunin tarvitsen levyjen käsittelyyn tällä teholla?

Lautoja minuutissa = 3 (180/tunti)
Pituus per lauta = 8 tuumaa
Kuormituskerroin = 0,8 (2 tuuman väli levyjen välillä)
Prosessin viipymäaika = 4 minuuttia

Laske linjan nopeus:(3 lautaa/min) x (8 tuumaa/lauta)
0.8

Linjan nopeus = 30 tuumaa/minuutti

Siksi uudelleenvirtausuunin prosessinopeuden on oltava vähintään 30 tuumaa minuutissa.

Määritä uunikammion lämmitetyn pituus prosessinopeusyhtälöllä:

30 tuumaa/min =Uunin kammio lämmitetty pituus
4 minuuttia

Uunin pituus = 120 tuumaa (10 jalkaa)

Huomaa, että uunin kokonaispituus on yli 10 jalkaa, mukaan lukien jäähdytysosa ja kuljettimen lastausosat.Laskelma koskee LÄMMITETTYÄ PITUUSTA – EI UUNIN KOKOPITUUSTA.

2. Suljetun silmukan ohjaus konvektiopuhaltimien nopeudelle – On tiettyjä pinta-asennuspaketteja, kuten SOD323 (katso liite), joilla on pieni kosketuspinta-ala ja massasuhde, jotka ovat herkkiä häiriintymään uudelleenvirtausprosessin aikana.Konventionaalisten tuulettimien suljetun piirin nopeudensäätö on suositeltava vaihtoehto tällaisia ​​osia käyttäville kokoonpanoille.

3. Automaattinen kuljettimen ja keskilevytuen leveyden säätö – Joissakin koneissa on manuaalinen leveyden säätö, mutta jos käsiteltävänä on useita erilaisia ​​kokoonpanoja, joiden piirilevyleveydet vaihtelevat, tätä vaihtoehtoa suositellaan yhtenäisen prosessin ylläpitämiseksi.

Hyväksyttävä uudelleenvirtausprofiili

Reflow-profiilin luomiseksi termoparit liitetään näytekokoonpanoon (yleensä korkean lämpötilan juotteella) useisiin paikkoihin lämpötila-alueen mittaamiseksi piirilevyn yli.On suositeltavaa, että vähintään yksi termopari sijoitetaan alustalle piirilevyn reunaa kohti ja yksi lämpöpari tyynylle piirilevyn keskelle.Ihannetapauksessa enemmän lämpöpareja tulisi käyttää koko piirilevyn lämpötila-alueen mittaamiseen – tunnetaan nimellä "Delta T".

Tyypillisessä reflow-juotosprofiilissa on yleensä neljä vaihetta – esilämmitys, liotus, sulatus ja jäähdytys.Päätavoitteena on siirtää kokoonpanoon riittävästi lämpöä juotteen sulattamiseksi ja juotosliitosten muodostamiseksi vahingoittamatta komponentteja tai piirilevyä.

Esilämmitä– Tämän vaiheen aikana komponentit, piirilevy ja juote lämmitetään määrättyyn liotus- tai viipymälämpötilaan varoen kuumenemasta liian nopeasti (yleensä korkeintaan 2ºC/sekunti – tarkista juotospastan tietolomake).Liian nopea kuumennus voi aiheuttaa vikoja, kuten komponenttien halkeilua ja juotospastan roiskeita aiheuttaen juotospalloja uudelleenvirtauksen aikana.

Liota– Tämän vaiheen tarkoituksena on varmistaa, että kaikki komponentit ovat vaaditussa lämpötilassa ennen palautusvaiheeseen siirtymistä.Liotus kestää yleensä 60-120 sekuntia riippuen kokoonpanon "massaerosta" ja läsnä olevien komponenttien tyypeistä.Mitä tehokkaampi lämmönsiirto liotusvaiheen aikana, sitä vähemmän aikaa tarvitaan.

Jos reflow-profiiliin ei ole käytetty riittävästi lämpöä uudelleenvirtausvaiheen aikana, juotosliitokset näkyvät alla olevien kuvien kaltaisia:-

juotos ei ole muodostettu filee lyijyllä

Kaikki juotospallot eivät sulaneet

Yleinen juotosvirhe uudelleenvirtauksen jälkeen on juotospallojen/helmien muodostuminen keskelle, kuten alla näkyy.Ratkaisu tähän virheeseen on muuttaa stensiilisuunnittelua -tarkemmat tiedot löytyvät täältä.

Typen käyttöä sulatusprosessin aikana tulee harkita, koska suuntaus on siirtyä pois voimakkaita juoksutteita sisältävästä juotospastasta.Ongelma ei todellakaan ole kyvyssä valua uudelleen typessä, vaan pikemminkin kyvyssä valua uudelleen ilman happea.Juotteen kuumentaminen hapen läsnäollessa muodostaa oksideja, jotka ovat yleensä juotettamattomia pintoja.

Jäähdytys– Tämä on yksinkertaisesti vaihe, jonka aikana kokoonpanoa jäähdytetään, mutta on tärkeää, ettei kokoonpanoa jäähdytetä liian nopeasti – yleensä suositeltu jäähdytysnopeus ei saa ylittää 3 ºC/sekunnissa.

PCB/Component Footprint Design

Piirilevyn suunnittelussa on useita näkökohtia, jotka vaikuttavat siihen, kuinka hyvin kokoonpano sulautuu uudelleen.Esimerkkinä komponentin jalanjäljen yhdistävien raiteiden koko – jos komponentin jalanjäljen toiselle puolelle yhdistävä raita on suurempi kuin toinen, tämä voi johtaa lämpöepätasapainoon, joka aiheuttaa osan "hautakiveksi", kuten alla näkyy:-

Toinen esimerkki on "kuparin tasapainotus" – monet piirilevymallit käyttävät suuria kuparialueita, ja jos piirilevy laitetaan paneeliin auttamaan valmistusprosessia, se voi johtaa kuparin epätasapainoon.Tämä voi aiheuttaa paneelin vääntymisen uudelleenvirtauksen aikana, joten suositeltava ratkaisu on lisätä "kuparitasapainotus" paneelin jätealueille, kuten alla näkyy:-

Katso"Design for Manufacture"muita näkökohtia varten.

Huolellisesti painettu piirilevy hyvin suunniteltua stensiiliä käyttäen

Pinta-asennuskokoonpanon aikaisemmat prosessivaiheet ovat kriittisiä tehokkaan uudelleenvirtausjuottoprosessin kannalta.Thejuotospastan tulostusprosession avainasemassa, jotta voidaan varmistaa juotospastan tasainen kerrostuminen piirilevylle.Mikä tahansa vika tässä vaiheessa johtaa ei-toivottuihin tuloksiin ja siten tämän prosessin täydelliseen hallintaantehokas stensiilisuunnittelutarvitaan.

Pinta-asennuskomponenttien toistuva sijoitus

Komponenttien sijoittelun vaihtelu

Pinta-asennuskomponenttien sijoittelun on oltava toistettavissa, joten luotettava, hyvin huollettu poiminta- ja paikkakone tarvitaan.Jos komponenttipaketteja ei opeteta oikein, se voi aiheuttaa sen, että koneen näköjärjestelmä ei näe jokaista osaa samalla tavalla, jolloin sijoittelussa havaitaan vaihtelua.Tämä johtaa epäjohdonmukaisiin tuloksiin uudelleenvirtausjuottamisen jälkeen.

Komponenttien sijoitteluohjelmia voidaan luoda poiminta- ja paikkakoneiden avulla, mutta tämä prosessi ei ole yhtä tarkka kuin sen keskipistetietojen ottaminen suoraan PCB Gerber -tiedoista.Melko usein tämä sentroiditieto viedään PCB-suunnitteluohjelmistosta, mutta joskus sitä ei ole saatavilla, jotenSurface Mount Process tarjoaa palvelun centroid-tiedoston luomiseksi Gerber-tiedoista.

Kaikilla komponenttien sijoituskoneilla on määritetty sijoittelutarkkuus, kuten:-

35um (QFP) - 60um (sirut) @ 3 sigma

On myös tärkeää valita oikea suutin asennettavalle komponenttityypille – alla on valikoima erilaisia ​​komponenttien sijoitussuuttimia:-

Hyvälaatuinen piirilevy, komponentit ja juotospasta

Kaikkien prosessin aikana käytettävien tuotteiden laadun on oltava korkea, koska kaikki huonolaatuinen johtaa ei-toivottuihin tuloksiin.Piirilevyjen valmistusprosessista ja varastointitavasta riippuen piirilevyjen viimeistely voi johtaa huonoon juotettavuuteen uudelleenvirtausjuotosprosessin aikana.Alla on esimerkki siitä, mitä voidaan nähdä, kun piirilevyn pinnan viimeistely on huono, mikä johtaa "mustaksi tyynyksi" kutsuttuun virheeseen: -

HYVÄ LAATU PCB VIIMEISTELY

TARNISHATTU PCB

Juotos virtaa komponenttiin eikä piirilevyyn

Samalla tavalla pinta-asennuskomponenttien johtojen laatu voi olla huono riippuen valmistusprosessista ja varastointimenetelmästä.

Juotospastan laatuun vaikuttaa suurestivarastointi ja käsittely.Huonolaatuinen juotospasta, jos sitä käytetään, antaa todennäköisesti tuloksia, kuten alla voidaan nähdä: -