FERLI SURFACE MOUNTING

Reflow lóðun er mest notaða aðferðin til að festa yfirborðsfestingaríhluti á prentplötur (PCB).Markmiðið með ferlinu er að mynda viðunandi lóðmálssamskeyti með því að forhita fyrst íhlutina/PCB/lóðmálmið og bræða síðan lóðmálið án þess að valda skemmdum við ofhitnun.

Lykilatriðin sem leiða til árangursríks endurflæðislóðunarferlis eru sem hér segir:

1. Hentar vél
2. Viðunandi endurflæðissnið
3. PCB/íhluta fótspor Hönnun
4. Prentað PCB vandlega með vel hönnuðum stencil
5. Endurtekin staðsetning yfirborðsfestingarhluta
6. Góð gæði PCB, íhlutir og lóðmálmur

Hentar vél

Það eru ýmsar gerðir af endurrennslislóðavélum fáanlegar, allt eftir nauðsynlegum línuhraða og hönnun/efni PCB samsetninganna sem á að vinna.Ofninn sem valinn er þarf að vera af hæfilegri stærð til að takast á við framleiðsluhraða plokkunarbúnaðarins.

Hægt er að reikna línuhraðann eins og sýnt er hér að neðan: -

Línuhraði (lágmark) =Borð á mínútu x Lengd á bretti
Álagsstuðull (bil á milli borða)

Mikilvægt er að íhuga endurtekningarhæfni ferlisins og því er „álagsstuðull“ venjulega tilgreindur af framleiðanda vélarinnar, útreikningur sýndur hér að neðan:

Til að geta valið rétta stærð endurrennslisofnsins verður vinnsluhraði (skilgreint hér að neðan) að vera meiri en útreiknaður lágmarkslínuhraði.

Vinnsluhraði =Ofnhólf hituð lengd
Dvalartími ferli

Hér að neðan er dæmi um útreikning til að ákvarða rétta ofnstærð:-

SMT samsetningaraðili vill framleiða 8 tommu plötur á hraðanum 180 á klukkustund.Framleiðandinn af lóðmálmi mælir með 4 mínútna þriggja þrepa prófíl.Hversu langan ofn þarf ég til að vinna borð við þetta afköst?

Borð á mínútu = 3 (180/klst.)
Lengd á borð = 8 tommur
Álagsstuðull = 0,8 (2 tommu bil á milli borða)
Vinnslutími = 4 mínútur

Reiknaðu línuhraða:(3 borð/mín) x (8 tommur/borð)
0,8

Línuhraði = 30 tommur/mínútu

Þess vegna verður endurrennslisofninn að hafa vinnsluhraða að minnsta kosti 30 tommur á mínútu.

Ákvarðaðu lengd ofnhólfsins sem er hituð með vinnsluhraðajöfnunni:

30 tommur/mín =Ofnhólf hituð lengd
4 mínútur

Ofnhitaður lengd = 120 tommur (10 fet)

Athugaðu að heildarlengd ofnsins mun fara yfir 10 fet að meðtöldum kælihluta og hleðsluhluta færibanda.Útreikningurinn er fyrir HIÐAÐ LENGD – EKKI HEILDAR OFNLENGD.

2. Stýring með lokuðu lykkju fyrir hraða loftblástursvifta - Það eru til ákveðnar yfirborðsfestingarpakkar eins og SOD323 (sjá innskot) sem hafa lítið hlutfall snertiflöturs á móti massa sem er næmt fyrir truflunum meðan á endurflæðisferlinu stendur.Hraðastýring á hefðbundnum viftum er ráðlagður valkostur fyrir samsetningar sem nota slíka hluta.

3. Sjálfvirk stjórn á breiddum færibanda og miðborðsstuðnings - Sumar vélar eru með handvirka breiddarstillingu en ef það eru margar mismunandi samsetningar sem á að vinna með mismunandi PCB breiddum þá er mælt með þessum valkosti til að viðhalda stöðugu ferli.

Viðunandi endurflæðissnið

Til þess að búa til endurrennslissnið eru hitaeiningar tengdar við sýnishorn (venjulega með háhita lóðmálmi) á nokkrum stöðum til að mæla hitastig yfir PCB.Mælt er með því að hafa að minnsta kosti eitt hitatengi staðsett á púði í átt að brún PCB og eitt hitaelement staðsett á púði í átt að miðju PCB.Helst ætti að nota fleiri hitaeiningar til að mæla allt hitastig yfir PCB - þekkt sem 'Delta T'.

Innan dæmigerðs endurrennslislóðunarprófíls eru venjulega fjögur stig - Forhitun, bleyting, endurflæði og kæling.Meginmarkmiðið er að flytja nægilegan hita inn í samsetninguna til að bræða lóðmálið og mynda lóðmálssamskeyti án þess að valda skemmdum á íhlutum eða PCB.

Forhita– Í þessum áfanga eru íhlutirnir, PCB og lóðmálmur allt hituð upp í tiltekið bleyti- eða dvalarhitastig og gætið þess að hitna ekki of hratt (venjulega ekki meira en 2ºC/sekúndu – athugaðu gagnablað lóðmálmalíma).Of hröð upphitun getur valdið því að gallar eins og íhlutir sprunga og að lóðmálmið skvettist og veldur því að lóðmálmögnunin flæði.

Leggið í bleyti– Tilgangur þessa áfanga er að tryggja að allir íhlutir séu upp að tilskildu hitastigi áður en farið er inn í endurrennslisstigið.Bleytið varir venjulega í á milli 60 og 120 sekúndur, allt eftir „massamismun“ samsetningar og gerðum íhluta sem eru til staðar.Því skilvirkari sem varmaflutningurinn er á meðan á bleyti stendur því styttri tíma þarf.

Ef endurrennslissniðið hefur ófullnægjandi hita sem beitt er á endurrennslisstiginu munu lóðmálmur sjást svipaðar myndunum hér að neðan:-

lóðmálmur ekki myndað flök með blýi

Ekki bráðnuðu allar lóðmálmúlur

Algengur lóðagalli eftir endurflæði er myndun miðflísar lóðmálmúla/perlur eins og sjá má hér að neðan.Lausnin á þessum galla er að breyta stensilhönnuninni -nánari upplýsingar má sjá hér.

Íhuga ætti notkun köfnunarefnis í endurflæðisferlinu vegna tilhneigingar til að hverfa frá lóðmálmi sem inniheldur sterkt flæði.Málið snýst í raun ekki um hæfnina til að flæða aftur í köfnunarefni, heldur hæfileikann til að flæða aftur án súrefnis.Upphitun lóðmálms í nærveru súrefnis myndar oxíð, sem eru yfirleitt ólóðanleg yfirborð.

Kæling– Þetta er einfaldlega stigið þar sem samsetningin er kæld en það er mikilvægt að kæla ekki samsetninguna of hratt – venjulega ætti ráðlagður kælihraði ekki að fara yfir 3ºC/sekúndu.

PCB/Component Footprint Design

Það eru nokkrir þættir í PCB hönnun sem hafa áhrif á hversu vel samsetning mun flæða aftur.Dæmi er stærð brauta sem tengjast fótspori íhluta – ef brautin sem tengist annarri hlið íhlutafótspors er stærri en hina getur það leitt til hitaójafnvægis sem veldur því að hluturinn „grafsteinn“ eins og sjá má hér að neðan:-

Annað dæmi er „koparjafnvægi“ – margar PCB hönnun nota stór koparsvæði og ef PCB er sett í spjaldið til að aðstoða við framleiðsluferlið getur það leitt til ójafnvægis í kopar.Þetta getur valdið því að spjaldið skekkist við endurflæði og því er ráðlögð lausnin að bæta „koparjafnvægi“ við úrgangssvæði spjaldsins eins og sjá má hér að neðan:-

Sjáðu'Hönnun fyrir framleiðslu'til annarra sjónarmiða.

Prentað PCB vandlega með vel hönnuðum stencil

Fyrri ferlisþrep innan yfirborðsfestingar eru mikilvæg fyrir árangursríkt endurflæðislóðunarferli.Theprentunarferli lóðmálmaer lykillinn að því að tryggja stöðuga innborgun á lóðmálmi á PCB.Sérhver bilun á þessu stigi mun leiða til óæskilegra niðurstaðna og svo fullkomin stjórn á þessu ferli ásamtáhrifarík stencil hönnuner þörf á.

Endurtekin staðsetning yfirborðsfestingarhluta

Afbrigði staðsetningar íhluta

Staðsetning yfirborðsfestingaríhluta verður að vera endurtekin og því er áreiðanleg, vel viðhaldin plokkunarvél nauðsynleg.Ef íhlutapakkar eru ekki kenndir á réttan hátt getur það valdið því að sjónkerfi vélarinnar sjái ekki hvern hluta á sama hátt og því verður vart við breytileika í staðsetningu.Þetta mun leiða til ósamræmis niðurstöður eftir endurflæði lóða ferli.

Hægt er að búa til staðsetningarforrit íhluta með því að nota plokkunar- og staðsetningarvélarnar en þetta ferli er ekki eins nákvæmt og að taka miðpunktsupplýsingarnar beint úr PCB Gerber gögnunum.Oft eru þessi miðpunktsgögn flutt út úr PCB hönnunarhugbúnaðinum en eru stundum ekki tiltæk og svoþjónusta til að búa til centroid skrána úr Gerber gögnum er í boði hjá Surface Mount Process.

Allar vélar til að setja íhluti verða með „staðsetningarnákvæmni“ tilgreind eins og:-

35um (QFPs) til 60um (flísar) @ 3 sigma

Það er líka mikilvægt að réttur stútur sé valinn fyrir þá íhlutategund sem á að setja - úrval mismunandi íhlutastúta má sjá hér að neðan:-

Góð gæði PCB, íhlutir og lóðmálmur

Gæði allra hluta sem notuð eru í ferlinu verða að vera mikil vegna þess að allt af lélegum gæðum mun leiða til óæskilegra niðurstaðna.Það fer eftir framleiðsluferli PCB-einanna og hvernig þau hafa verið geymd, getur frágangur PCB-einanna leitt til lélegrar lóðunarhæfni meðan á endurflæðislóðunarferlinu stendur.Hér að neðan er dæmi um það sem sést þegar yfirborðsáferð á PCB er léleg sem leiðir til galla sem kallast 'Black Pad':-

GÓÐUR PCB FINISH

REYTT PCB

Lóðmálmur rennur til íhluta en ekki PCB

Á svipaðan hátt geta gæði yfirborðsfestingarhlutanna verið léleg eftir framleiðsluferli og geymsluaðferð.

Gæði lóðmálma líma hefur mikil áhrif ágeymslu og meðhöndlun.Léleg gæði lóðmálma ef það er notað er líklegt til að gefa árangur eins og sjá má hér að neðan:-