FELÜLI SZERELÉSI FOLYAMAT

Az újrafolyós forrasztás a legszélesebb körben használt módszer a felületre szerelhető alkatrészek nyomtatott áramköri lapokhoz (PCB-k) történő rögzítésére.Az eljárás célja elfogadható forrasztási kötések kialakítása az alkatrészek/NYÁK/forrasztópaszta előmelegítésével, majd a forrasztás megolvasztásával anélkül, hogy túlmelegedés okozta károsodást.

A hatékony reflow forrasztási folyamathoz vezető legfontosabb szempontok a következők:

1. Megfelelő gép
2. Elfogadható reflow profil
3. PCB/komponens lábnyom Design
4. Gondosan nyomtatott PCB jól megtervezett stencil segítségével
5. A felületre szerelhető alkatrészek megismételhető elhelyezése
6. Jó minőségű PCB, alkatrészek és forrasztópaszta

Megfelelő gép

Különféle típusú visszafolyó forrasztógépek állnak rendelkezésre a szükséges vezetéksebességtől és a feldolgozandó NYÁK-szerelvények kialakításától/anyagától függően.A kiválasztott sütőnek megfelelő méretűnek kell lennie ahhoz, hogy képes legyen kezelni a kiszedő és elhelyező berendezések gyártási sebességét.

A vonalsebesség az alábbiak szerint számítható ki: -

Vonalsebesség (minimum) =Táblák percenként x Hossz táblánként
Terhelési tényező (a táblák közötti hely)

Fontos figyelembe venni a folyamat megismételhetőségét, ezért a „terhelési tényezőt” általában a gép gyártója határozza meg, a számítást az alábbiakban mutatjuk be:

A megfelelő méretű visszafolyó kemence kiválasztásához a folyamat sebességének (lásd alább) nagyobbnak kell lennie, mint a minimálisan számított vonalsebesség.

A folyamat sebessége =Sütőtér fűtött hossza
A folyamat tartózkodási ideje

Az alábbiakban egy példa a megfelelő sütőméret meghatározásához: -

Egy SMT-összeszerelő 8 hüvelykes táblákat szeretne előállítani óránként 180-as sebességgel.A forrasztópaszta gyártója 4 perces, háromlépéses profilt javasol.Milyen hosszú sütőre van szükségem a táblák feldolgozásához ezen az áteresztőképességen?

Deszkák percenként = 3 (180/óra)
Hossz táblánként = 8 hüvelyk
Terhelési tényező = 0,8 (2 hüvelyk távolság a táblák között)
A folyamat várakozási ideje = 4 perc

A vonalsebesség kiszámítása:(3 tábla/perc) x (8 hüvelyk/tábla)
0.8

Vonalsebesség = 30 hüvelyk/perc

Ezért a visszafolyó sütőnek legalább 30 hüvelyk/perc sebességűnek kell lennie.

Határozza meg a sütőkamra fűtött hosszát a folyamatsebesség egyenlettel:

30 hüvelyk/perc =Sütőtér fűtött hossza
4 perc

Sütőfűtött hossz = 120 hüvelyk (10 láb)

Vegye figyelembe, hogy a sütő teljes hossza meghaladja a 10 métert, beleértve a hűtőszekciót és a szállítószalag betöltő szakaszokat.A számítás a FŰTÉSI HOSSZRA – NEM A SÜTŐ TELJES HOSSZÁRA vonatkozik.

2. Zárt hurkú szabályozás a konvekciós ventilátorok fordulatszámához – Vannak olyan felületre szerelhető csomagok, mint például a SOD323 (lásd a betétet), amelyek kis érintkezési felülettel és tömegaránnyal rendelkeznek, és amelyek hajlamosak megzavarni a visszafolyási folyamat során.A hagyományos ventilátorok zárt hurkú fordulatszám-szabályozása ajánlott opció az ilyen alkatrészeket használó szerelvényeknél.

3. A szállítószalag és a középső lemeztartó szélességének automatikus vezérlése – Egyes gépek kézi szélességállítással rendelkeznek, de ha sok különböző összeállítást kell megmunkálni különböző NYÁK-szélességekkel, akkor ez az opció ajánlott a folyamatos folyamat fenntartásához.

Elfogadható Reflow profil

A visszafolyó profil létrehozása érdekében a hőelemeket egy mintaszerelvényhez (általában magas hőmérsékletű forraszanyaggal) csatlakoztatják számos helyen, hogy megmérjék a hőmérséklet-tartományt a PCB-n.Javasoljuk, hogy legalább egy hőelem a nyomtatott áramköri lap széle felé tartó padban legyen, és legalább egy hőelem a NYÁK közepe felé lévő padon.Ideális esetben több hőelemet kell használni a PCB-n keresztüli teljes hőmérséklet-tartomány mérésére – ez „Delta T” néven ismert.

Egy tipikus visszafolyó forrasztási profilon belül általában négy szakasz van – előmelegítés, áztatás, visszafolyatás és hűtés.A fő cél az, hogy elegendő hőt vigyen át a szerelvénybe ahhoz, hogy a forrasztás megolvadjon és a forrasztási kötések kialakuljanak anélkül, hogy az alkatrészek vagy a nyomtatott áramkör károsodását okozná.

Előmelegítjük– Ebben a fázisban az alkatrészeket, a PCB-t és a forraszt egy meghatározott áztatási vagy tartózkodási hőmérsékletre melegítik, ügyelve arra, hogy ne melegedjenek túl gyorsan (általában legfeljebb 2ºC/másodperc – ellenőrizze a forrasztópaszta adatlapját).A túl gyors felmelegedés meghibásodást okozhat, például az alkatrészek megrepedését és a forrasztópaszta kifröccsenését, ami forrasztógolyókat okozhat az újrafolyás során.

Áztatás– Ennek a fázisnak az a célja, hogy minden komponens elérje a kívánt hőmérsékletet, mielőtt a visszafolyási szakaszba lépne.Az áztatás általában 60 és 120 másodperc között tart, az összeállítás „tömegkülönbségétől” és a jelenlévő alkatrészek típusától függően.Minél hatékonyabb a hőátadás az áztatási fázisban, annál kevesebb időre van szükség.

Ha az újrafolyós profilnak nincs elegendő hője az újrafolytatási szakaszban, az alábbi képekhez hasonló forrasztási kötések jelennek meg: -

forrasztás nem formált filé ólommal

Nem minden forrasztógolyó olvadt meg

Gyakori forrasztási hiba az újrafolyás után, hogy a forrasztógolyók/gyöngyök közepén forrasztógolyók/gyöngyök keletkeznek, amint az alább látható.Ennek a hibának a megoldása a sablon kialakításának módosítása -további részletek itt láthatók.

Megfontolandó a nitrogén felhasználása a visszafolyatás során, mivel az erős folyasztószereket tartalmazó forrasztópasztától eltávolodnak.A probléma valójában nem a nitrogén visszafolyásának képessége, hanem sokkal inkább az oxigén hiányában való visszafolyás képessége.A forraszanyag oxigén jelenlétében történő hevítése oxidokat hoz létre, amelyek általában nem forrasztható felületek.

Hűtés– Ez egyszerűen az a szakasz, amelyben az egység lehűl, de fontos, hogy ne hűtsük le túl gyorsan – általában az ajánlott hűtési sebesség nem haladhatja meg a 3ºC/másodperc értéket.

PCB/komponens lábnyom tervezés

A nyomtatott áramköri lapok tervezésének számos szempontja van, amelyek befolyásolják azt, hogy az összeállítás milyen jól folyjon vissza.Példaként említhető az alkatrész lábnyomához csatlakozó sávok mérete – ha az alkatrész lábnyomának egyik oldalához csatlakozó pálya nagyobb, mint a másik, ez hőkiegyensúlyozatlansághoz vezethet, aminek következtében az alkatrész „sírkővé” válik, amint az alább látható:

Egy másik példa a „rézkiegyensúlyozás” – sok nyomtatott áramköri lap nagy rézfelületet használ, és ha a NYÁK-t egy panelbe helyezik a gyártási folyamat elősegítése érdekében, az a réz egyensúlyának felborulásához vezethet.Ez a panel meghajlását okozhatja visszafolyás közben, ezért az ajánlott megoldás az, hogy „rézkiegyensúlyozást” adjunk a panel hulladékterületeihez, amint az alább látható:

Lát"Gyártásra való tervezés"egyéb szempontok miatt.

Gondosan nyomtatott PCB jól megtervezett stencil segítségével

A felületre szerelt szerelvényen belüli korábbi folyamatlépések kritikusak a hatékony újrafolyatásos forrasztási folyamat szempontjából.Aforrasztópaszta nyomtatási folyamatkulcsfontosságú a forrasztópaszta egyenletes lerakódásának biztosításához a PCB-n.Bármilyen hiba ebben a szakaszban nemkívánatos eredményekhez vezet, így a folyamat teljes ellenőrzése melletthatékony sablontervezésszükség van rá.

A felületre szerelhető alkatrészek megismételhető elhelyezése

Az alkatrészek elhelyezésének változása

A felületre szerelhető alkatrészek elhelyezésének ismételhetőnek kell lennie, ezért megbízható, jól karbantartott pick and place gépre van szükség.Ha az alkatrészcsomagokat nem a megfelelő módon tanítják meg, az azt okozhatja, hogy a gép látórendszere nem látja egyformán az egyes részeket, és így az elhelyezésben eltérések figyelhetők meg.Ez ellentmondásos eredményekhez vezet az újrafolyós forrasztási folyamat után.

Alkatrészelhelyezési programokat lehet létrehozni a pick and place gépekkel, de ez a folyamat nem olyan pontos, mint a centroid információk közvetlenül a PCB Gerber adataiból történő vétele.Gyakran ezek a centroid adatok a PCB tervezőszoftverből kerülnek exportálásra, de néha nem érhetők el, és így aA Gerber adatokból a centroid fájl létrehozására szolgáló szolgáltatást a Surface Mount Process kínálja.

Minden alkatrész-elhelyező gépnek meg kell adni az "Elhelyezési pontosságot", például: -

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

Fontos az is, hogy a behelyezendő alkatrésztípushoz megfelelő fúvókát válassza ki – a különböző alkatrész-behelyező fúvókák sorát az alábbiakban tekintheti meg:-

Jó minőségű PCB, alkatrészek és forrasztópaszta

A folyamat során használt összes elem minőségének magasnak kell lennie, mert minden rossz minőségű nemkívánatos eredményhez vezet.A nyomtatott áramköri lapok gyártási folyamatától és tárolási módjától függően a nyomtatott áramköri lapok felülete rossz forraszthatósághoz vezethet az újrafolyós forrasztási folyamat során.Az alábbiakban egy példa arra, hogy mi látható, amikor a PCB felülete gyenge, ami a „fekete pad” néven ismert hibához vezet: -

JÓ MINŐSÉGŰ NYÁK KIVITELEZÉS

FONTOS NYÁK

A forrasztóanyag az alkatrészhez folyik, és nem a PCB-hez

Hasonló módon a felületre szerelhető alkatrészek vezetékeinek minősége is gyenge lehet a gyártási folyamattól és a tárolási módtól függően.

A forrasztópaszta minőségét nagyban befolyásolja atárolás és kezelés.A rossz minőségű forrasztópaszta, ha használják, valószínűleg az alábbiak szerint eredményez eredményeket: -