ຂະບວນການຕິດຕັ້ງພື້ນຜິວ

Reflow soldering ແມ່ນວິທີການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດຂອງການຕິດຄັດຕິດອົງປະກອບຂອງຫນ້າດິນກັບແຜ່ນວົງຈອນພິມ (PCBs).ຈຸດ​ປະ​ສົງ​ຂອງ​ຂະ​ບວນ​ການ​ແມ່ນ​ເພື່ອ​ປະ​ກອບ​ເປັນ​ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່ solder ທີ່​ຍອມ​ຮັບ​ໄດ້​ໂດຍ​ການ​ທໍາ​ອິດ​ໃຫ້​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ຂອງ​ອົງ​ປະ​ກອບ / PCB / solder paste ແລະ​ຫຼັງ​ຈາກ​ນັ້ນ melting solder ໂດຍ​ບໍ່​ມີ​ການ​ກໍ່​ໃຫ້​ເກີດ​ຄວາມ​ເສຍ​ຫາຍ​ໂດຍ​ການ​ຮ້ອນ​ເກີນ​ໄປ​.

ລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນທີ່ນໍາໄປສູ່ຂະບວນການ soldering reflow ປະສິດທິພາບມີດັ່ງນີ້:

1. ເຄື່ອງທີ່ເຫມາະສົມ
2. ໂປຣໄຟລ໌ reflow ທີ່ຍອມຮັບໄດ້
3. ການອອກແບບຮອຍຕີນ PCB/ອົງປະກອບ
4. PCB ພິມຢ່າງລະມັດລະວັງໂດຍໃຊ້ stencil ອອກແບບໄດ້ດີ
5. ການຈັດວາງຊໍ້າຄືນຂອງອົງປະກອບ mount ດ້ານ
6. ຄຸນະພາບດີ PCB, ອົງປະກອບແລະແຜ່ນ solder

ເຄື່ອງທີ່ເຫມາະສົມ

ມີປະເພດຕ່າງໆຂອງເຄື່ອງ soldering reflow ສາມາດໃຊ້ໄດ້ໂດຍອີງຕາມຄວາມໄວເສັ້ນທີ່ກໍານົດໄວ້ແລະການອອກແບບ / ວັດສະດຸຂອງສະພາແຫ່ງ PCB ທີ່ຈະດໍາເນີນການ.ເຕົາອົບທີ່ເລືອກຕ້ອງມີຂະຫນາດທີ່ເຫມາະສົມເພື່ອຈັດການກັບອັດຕາການຜະລິດຂອງອຸປະກອນທີ່ເລືອກແລະສະຖານທີ່.

ຄວາມ​ໄວ​ເສັ້ນ​ສາ​ມາດ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ຄິດ​ໄລ່​ດັ່ງ​ລຸ່ມ​ນີ້​: -

ຄວາມໄວສາຍ (ຕໍາ່ສຸດທີ່) =ກະດານຕໍ່ນາທີ x ຄວາມຍາວຕໍ່ກະດານ
Load Factor (ຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງກະດານ)

ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະພິຈາລະນາການເຮັດຊ້ໍາອີກຂອງຂະບວນການແລະດັ່ງນັ້ນ 'Load Factor' ມັກຈະຖືກກໍານົດໂດຍຜູ້ຜະລິດເຄື່ອງຈັກ, ການຄິດໄລ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂ້າງລຸ່ມນີ້:

ເພື່ອ​ຈະ​ເລືອກ​ເອົາ​ເຕົາ​ອົບ reflow ຂະ​ຫນາດ​ທີ່​ຖືກ​ຕ້ອງ​, ຄວາມ​ໄວ​ຂະ​ບວນ​ການ (ທີ່​ກໍາ​ນົດ​ໄວ້​ຂ້າງ​ລຸ່ມ​ນີ້​) ຈະ​ຕ້ອງ​ຫຼາຍ​ກ​່​ວາ​ຄວາມ​ໄວ​ຂັ້ນ​ຕ​່​ໍາ​ເສັ້ນ​ທີ່​ຄິດ​ໄລ່​ໄດ້​.

ຄວາມໄວຂະບວນການ =ຄວາມຍາວຂອງເຕົາອົບຄວາມຮ້ອນ
ຂະບວນການໃຊ້ເວລາຢູ່

ຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງການຄິດໄລ່ເພື່ອກໍານົດຂະຫນາດເຕົາອົບທີ່ຖືກຕ້ອງ: -

ເຄື່ອງປະກອບ SMT ຕ້ອງການຜະລິດກະດານ 8 ນິ້ວໃນອັດຕາ 180 ຕໍ່ຊົ່ວໂມງ.ຜູ້ຜະລິດແຜ່ນ solder ແນະນໍາ 4 ນາທີ, ສາມຂັ້ນຕອນ profile.ຂ້ອຍຈໍາເປັນຕ້ອງມີເຕົາອົບດົນປານໃດເພື່ອປະມວນຜົນກະດານໃນຂະບວນການນີ້?

ກະດານຕໍ່ນາທີ = 3 (180/ຊົ່ວໂມງ)
ຄວາມຍາວຕໍ່ກະດານ = 8 ນິ້ວ
Load Factor = 0.8 (ຊ່ອງຫວ່າງ 2 ນິ້ວລະຫວ່າງກະດານ)
Process Dwell Time = 4 ນາທີ

ຄິດໄລ່ຄວາມໄວເສັ້ນ:(3 ກະດານ/ນາທີ) x (8 ນິ້ວ/ກະດານ)
0.8

ຄວາມໄວສາຍ = 30 ນິ້ວ/ນາທີ

ດັ່ງນັ້ນ, ເຕົາອົບ reflow ຕ້ອງມີຄວາມໄວຂະບວນການຢ່າງຫນ້ອຍ 30 ນິ້ວຕໍ່ນາທີ.

ກໍານົດຄວາມຍາວຂອງເຕົາອົບຄວາມຮ້ອນດ້ວຍສົມຜົນຄວາມໄວຂະບວນການ:

30 ໃນ/ນາທີ =ຄວາມຍາວຂອງເຕົາອົບຄວາມຮ້ອນ
4 ນາທີ

ຄວາມຍາວຂອງເຕົາອົບ = 120 ນິ້ວ (10 ຟຸດ)

ໃຫ້ສັງເກດວ່າຄວາມຍາວໂດຍລວມຂອງເຕົາອົບຈະເກີນ 10 ຟຸດລວມທັງພາກເຮັດຄວາມເຢັນແລະພາກສ່ວນລໍາລຽງ.ການຄິດໄລ່ແມ່ນສໍາລັບ HEATED LENGTH - ບໍ່ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງເຕົາອົບ.

2. ການຄວບຄຸມວົງປິດສໍາລັບຄວາມໄວຂອງພັດລົມ convection - ມີຊຸດ mount ພື້ນຜິວທີ່ແນ່ນອນເຊັ່ນ SOD323 (ເບິ່ງ insert) ທີ່ມີພື້ນທີ່ຕິດຕໍ່ຂະຫນາດນ້ອຍກັບອັດຕາສ່ວນມະຫາຊົນທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບການລົບກວນໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການ reflow ໄດ້.ການຄວບຄຸມຄວາມໄວຮອບປິດຂອງພັດລົມສົນທິສັນຍາແມ່ນເປັນທາງເລືອກທີ່ແນະນໍາສໍາລັບການປະກອບການນໍາໃຊ້ພາກສ່ວນດັ່ງກ່າວ.

3. ການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດຂອງລໍາລຽງແລະຄວາມກວ້າງຂອງກະດານສະຫນັບສະຫນູນສູນກາງ - ບາງເຄື່ອງຈັກມີການປັບຄວາມກວ້າງດ້ວຍມືແຕ່ຖ້າມີເຄື່ອງປະກອບທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍທີ່ຈະດໍາເນີນການກັບຄວາມກວ້າງ PCB ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ທາງເລືອກນີ້ແມ່ນແນະນໍາໃຫ້ຮັກສາຂະບວນການທີ່ສອດຄ່ອງ.

ໂປຣໄຟລ໌ Reflow ທີ່ຍອມຮັບໄດ້

ເພື່ອສ້າງ thermocouples profile reflow ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບການປະກອບຕົວຢ່າງ (ປົກກະຕິແລ້ວມີ solder ອຸນຫະພູມສູງ) ໃນຈໍານວນຂອງສະຖານທີ່ເພື່ອວັດແທກລະດັບຂອງອຸນຫະພູມໃນທົ່ວ PCB ໄດ້.ມັນແນະນໍາໃຫ້ມີຢ່າງນ້ອຍຫນຶ່ງ thermocouple ຕັ້ງຢູ່ເທິງແຜ່ນຕໍ່ຂອບຂອງ PCB ແລະຫນຶ່ງ thermocouple ຕັ້ງຢູ່ເທິງແຜ່ນຕໍ່ກາງຂອງ PCB.ໂດຍວິທີທາງການ, ຄວນໃຊ້ thermocouples ຫຼາຍຂື້ນເພື່ອວັດແທກອຸນຫະພູມເຕັມທີ່ໃນທົ່ວ PCB - ເອີ້ນວ່າ 'Delta T'.

ພາຍໃນໂປຣໄຟລ໌ການເຊື່ອມໂລຫະ reflow ປົກກະຕິມີສີ່ຂັ້ນຕອນ - Preheat, ແຊ່ນ້ໍາ, reflow ແລະ cooling.ຈຸດ​ປະ​ສົງ​ຕົ້ນ​ຕໍ​ແມ່ນ​ການ​ໂອນ​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ທີ່​ພຽງ​ພໍ​ເຂົ້າ​ໄປ​ໃນ​ການ​ປະ​ກອບ​ທີ່​ຈະ​ລະ​ລາຍ solder ແລະ​ປະ​ກອບ​ເປັນ​ຂໍ້​ຕໍ່ solder ໂດຍ​ບໍ່​ມີ​ການ​ສ້າງ​ຄວາມ​ເສຍ​ຫາຍ​ໃດໆ​ກັບ​ອົງ​ປະ​ກອບ​ຫຼື PCB​.

Preheat- ໃນໄລຍະນີ້ອົງປະກອບ, PCB ແລະ solder ທັງຫມົດແມ່ນໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໃນແຊ່ຫຼືອຸນຫະພູມທີ່ຢູ່ອາໃສ, ລະມັດລະວັງບໍ່ໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໄວເກີນໄປ (ປົກກະຕິແລ້ວບໍ່ເກີນ 2ºC / ວິນາທີ - ກວດເບິ່ງແຜ່ນ solder paste).ການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໄວເກີນໄປສາມາດເຮັດໃຫ້ມີຂໍ້ບົກພ່ອງເຊັ່ນ: ອົງປະກອບທີ່ຈະແຕກແລະການວາງ solder ທີ່ຈະ splatter ເຮັດໃຫ້ເກີດລູກ solder ໃນລະຫວ່າງການ reflow.

ແຊ່– ຈຸດ​ປະ​ສົງ​ຂອງ​ໄລ​ຍະ​ນີ້​ແມ່ນ​ເພື່ອ​ຮັບ​ປະ​ກັນ​ອົງ​ປະ​ກອບ​ທັງ​ຫມົດ​ແມ່ນ​ເຖິງ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ທີ່​ຕ້ອງ​ການ​ກ່ອນ​ທີ່​ຈະ​ເຂົ້າ​ໄປ​ໃນ​ຂັ້ນ​ຕອນ​ຂອງ reflow ໄດ້​.ການແຊ່ນ້ໍາປົກກະຕິແລ້ວຈະແກ່ຍາວເຖິງລະຫວ່າງ 60 ຫາ 120 ວິນາທີຂຶ້ນກັບ 'ຄວາມແຕກຕ່າງມະຫາຊົນ' ຂອງການປະກອບແລະປະເພດຂອງອົງປະກອບທີ່ມີຢູ່.ການຖ່າຍເທຄວາມຮ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍໃນໄລຍະການແຊ່ນ້ໍາ, ເວລາຫນ້ອຍແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນ.

ຖ້າໂປໄຟ reflow ມີຄວາມຮ້ອນບໍ່ພຽງພໍໃນຂັ້ນຕອນຂອງການ reflow ຈະມີຂໍ້ຕໍ່ solder ເຫັນຄ້າຍຄືກັນກັບຮູບພາບຂ້າງລຸ່ມນີ້:-

solder ບໍ່ໄດ້ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ fillet ດ້ວຍຕະກົ່ວ

ບໍ່ແມ່ນບານ solder ທັງຫມົດ melted

ຂໍ້ບົກຜ່ອງທົ່ວໄປຂອງການເຊື່ອມໂລຫະຫຼັງຈາກ reflow ແມ່ນການສ້າງຕັ້ງຂອງກາງ chip solder balls / beads ດັ່ງທີ່ສາມາດໄດ້ຮັບການເຫັນຂ້າງລຸ່ມນີ້.ການແກ້ໄຂຂໍ້ບົກພ່ອງນີ້ແມ່ນການແກ້ໄຂການອອກແບບ stencil -ລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມສາມາດເບິ່ງໄດ້ທີ່ນີ້.

ການນໍາໃຊ້ໄນໂຕຣເຈນໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການ reflow ຄວນໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາເນື່ອງຈາກແນວໂນ້ມຂອງການເຄື່ອນຍ້າຍອອກຈາກ solder paste ປະກອບດ້ວຍ fluxes ທີ່ເຂັ້ມແຂງ.ບັນຫາແມ່ນແທ້ໆບໍ່ແມ່ນຄວາມສາມາດໃນການ reflow ໃນໄນໂຕຣເຈນ, ແຕ່ແທນທີ່ຈະເປັນຄວາມສາມາດໃນການ reflow ໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີອົກຊີເຈນ.ຄວາມຮ້ອນ solder ໃນທີ່ປະທັບຂອງອົກຊີເຈນທີ່ຈະສ້າງ oxides, ເຊິ່ງໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວແມ່ນຫນ້າທີ່ບໍ່ແມ່ນ solderable.

ຄວາມເຢັນ- ນີ້ແມ່ນພຽງແຕ່ໄລຍະທີ່ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນໄດ້ແຕ່ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະບໍ່ເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງເຢັນໄວເກີນໄປ - ປົກກະຕິແລ້ວອັດຕາການເຮັດຄວາມເຢັນທີ່ແນະນໍາບໍ່ຄວນເກີນ 3ºC / ວິນາທີ.

PCB/Component Footprint Design

ມີຫຼາຍດ້ານຂອງການອອກແບບ PCB ທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ວິທີການປະກອບການ reflow ໄດ້ດີ.ຕົວຢ່າງແມ່ນຂະຫນາດຂອງເສັ້ນທາງເຊື່ອມຕໍ່ກັບຮອຍຕີນອົງປະກອບ - ຖ້າເສັ້ນທາງເຊື່ອມຕໍ່ຂ້າງຫນຶ່ງຂອງຮອຍຕີນອົງປະກອບມີຂະຫນາດໃຫຍ່ກວ່າອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ນີ້ສາມາດນໍາໄປສູ່ຄວາມບໍ່ສົມດຸນຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ເຮັດໃຫ້ພາກສ່ວນ "tombstone" ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້: -

ຕົວຢ່າງອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນ 'ການດຸ່ນດ່ຽງທອງແດງ' - ການອອກແບບ PCB ຈໍານວນຫຼາຍໃຊ້ພື້ນທີ່ທອງແດງຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະຖ້າ pcb ເຂົ້າໄປໃນກະດານເພື່ອຊ່ວຍຂະບວນການຜະລິດມັນກໍ່ສາມາດນໍາໄປສູ່ຄວາມບໍ່ສົມດຸນຂອງທອງແດງ.ນີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ກະດານ warp ໃນລະຫວ່າງການ reflow ແລະດັ່ງນັ້ນການແກ້ໄຂທີ່ແນະນໍາແມ່ນການເພີ່ມ 'ການດຸ່ນດ່ຽງທອງແດງ' ເຂົ້າໄປໃນພື້ນທີ່ຂີ້ເຫຍື້ອຂອງກະດານດັ່ງທີ່ສາມາດເບິ່ງໄດ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້: -

ເບິ່ງ'ການ​ອອກ​ແບບ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ຜະ​ລິດ​'ສໍາລັບການພິຈາລະນາອື່ນໆ.

PCB ພິມຢ່າງລະມັດລະວັງໂດຍໃຊ້ stencil ອອກແບບໄດ້ດີ

ຂັ້ນຕອນຂະບວນການກ່ອນຫນ້າພາຍໃນການປະກອບ mount ຫນ້າດິນແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ກັບຂະບວນການ soldering reflow ປະສິດທິພາບ.ໄດ້solder paste ຂະບວນການພິມແມ່ນສໍາຄັນເພື່ອຮັບປະກັນເງິນຝາກທີ່ສອດຄ່ອງຂອງແຜ່ນ solder ໃສ່ PCB.ຄວາມຜິດໃດໆໃນຂັ້ນຕອນນີ້ຈະນໍາໄປສູ່ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ບໍ່ຕ້ອງການແລະດັ່ງນັ້ນການຄວບຄຸມຢ່າງສົມບູນຂອງຂະບວນການນີ້ພ້ອມກັບການອອກແບບ stencil ປະສິດທິພາບແມ່ນຈໍາເປັນ.

ການຈັດວາງຊໍ້າຄືນຂອງອົງປະກອບ mount ດ້ານ

ການປ່ຽນແປງການຈັດວາງອົງປະກອບ

ການຈັດວາງອົງປະກອບ mount ດ້ານຫນ້າຈະຕ້ອງເຮັດຊ້ໍາໄດ້ແລະດັ່ງນັ້ນເຄື່ອງເລືອກເອົາແລະສະຖານທີ່ທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້, ຮັກສາໄວ້ໄດ້ດີແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນ.ຖ້າການຫຸ້ມຫໍ່ອົງປະກອບບໍ່ໄດ້ຖືກສອນໃນທາງທີ່ຖືກຕ້ອງ, ມັນສາມາດເຮັດໃຫ້ລະບົບວິໄສທັດຂອງເຄື່ອງຈັກບໍ່ເຫັນແຕ່ລະພາກສ່ວນໃນທາງດຽວກັນແລະດັ່ງນັ້ນການປ່ຽນແປງໃນການຈັດວາງຈະຖືກສັງເກດເຫັນ.ນີ້ຈະນໍາໄປສູ່ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ບໍ່ສອດຄ່ອງຫຼັງຈາກຂະບວນການ soldering reflow.

ໂຄງການການຈັດວາງອົງປະກອບສາມາດຖືກສ້າງຂື້ນໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງເລືອກແລະສະຖານທີ່ແຕ່ຂະບວນການນີ້ບໍ່ຖືກຕ້ອງເທົ່າກັບການເອົາຂໍ້ມູນສູນກາງໂດຍກົງຈາກຂໍ້ມູນ PCB Gerber.ເລື້ອຍໆຂໍ້ມູນ centroid ນີ້ຖືກສົ່ງອອກມາຈາກຊອບແວອອກແບບ PCB ແຕ່ບາງຄັ້ງກໍ່ບໍ່ມີໃຫ້, ແລະດັ່ງນັ້ນການບໍລິການເພື່ອສ້າງໄຟລ໌ centroid ຈາກຂໍ້ມູນ Gerber ແມ່ນສະຫນອງໃຫ້ໂດຍ Surface Mount Process.

ເຄື່ອງຈັດວາງອົງປະກອບທັງໝົດຈະມີ 'ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການຈັດວາງ' ທີ່ລະບຸໄວ້ເຊັ່ນ:-

35um (QFPs) ເຖິງ 60um (chips) @ 3 sigma

ມັນຍັງມີຄວາມສໍາຄັນສໍາລັບການເລືອກ nozzle ທີ່ຖືກຕ້ອງສໍາລັບປະເພດຂອງອົງປະກອບທີ່ຈະວາງ - ລະດັບຂອງ nozzles ການຈັດວາງອົງປະກອບທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດເຫັນໄດ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້: -

ຄຸນະພາບດີ PCB, ອົງປະກອບແລະແຜ່ນ solder

ຄຸນນະພາບຂອງທຸກລາຍການທີ່ໃຊ້ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຕ້ອງສູງເພາະວ່າສິ່ງໃດກໍ່ຕາມທີ່ມີຄຸນນະພາບທີ່ບໍ່ດີຈະນໍາໄປສູ່ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ.ອີງຕາມຂະບວນການຜະລິດຂອງ PCB ແລະວິທີການທີ່ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກເກັບຮັກສາໄວ້ສໍາເລັດຮູບຂອງ PCB ຂອງສາມາດນໍາໄປສູ່ການ solderabilty ທຸກຍາກໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການ soldering reflow ໄດ້.ຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງສິ່ງທີ່ສາມາດເຫັນໄດ້ໃນເວລາທີ່ການສໍາເລັດຮູບຂອງຫນ້າດິນໃນ PCB ແມ່ນບໍ່ດີທີ່ນໍາໄປສູ່ຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ເອີ້ນວ່າ 'Black Pad':-

ຄຸນະພາບດີ PCB ສໍາເລັດຮູບ

PCB ທາສີ

solder ໄຫຼໄປຫາອົງປະກອບແລະບໍ່ແມ່ນ PCB

ໃນລັກສະນະທີ່ຄ້າຍຄືກັນ, ຄຸນນະພາບຂອງອົງປະກອບ mount ຫນ້າດິນສາມາດບໍ່ດີຂຶ້ນກັບຂະບວນການຜະລິດແລະວິທີການເກັບຮັກສາ.

ຄຸນ ນະ ພາບ ຂອງ ການ ນໍາ solder ໄດ້ ຮັບ ຜົນ ກະ ທົບ ຢ່າງ ຫຼວງ ຫຼາຍ ໂດຍການເກັບຮັກສາແລະການຈັດການ.ການວາງ solder ທີ່ມີຄຸນນະພາບທີ່ບໍ່ດີຖ້າໃຊ້ແມ່ນອາດຈະໃຫ້ຜົນໄດ້ຮັບດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້: -