PAVIRŠINIO MONTAVIMO PROCESAS

Litavimas iš naujo yra plačiausiai naudojamas paviršinio montavimo komponentų tvirtinimo prie spausdintinių plokščių (PCB) būdas.Proceso tikslas – suformuoti priimtinas litavimo jungtis, pirmiausia iš anksto pakaitinant komponentus/PCB/litmetalio pastą, o paskui išlydant lydmetalą, nepažeidžiant perkaitimo.

Pagrindiniai aspektai, lemiantys veiksmingą pakartotinio litavimo procesą, yra šie:

1. Tinkama mašina
2. Priimtinas perpylimo profilis
3. PCB / komponento pėdsako dizainas
4. Kruopščiai atspausdinta PCB naudojant gerai suprojektuotą trafaretą
5. Pakartotinis paviršinio montavimo komponentų išdėstymas
6. Geros kokybės PCB, komponentai ir litavimo pasta

Tinkama mašina

Priklausomai nuo reikalingo linijos greičio ir apdorojamų PCB mazgų konstrukcijos / medžiagos, yra įvairių tipų pakartotinio litavimo mašinų.Pasirinkta orkaitė turi būti tinkamo dydžio, kad atitiktų surinkimo ir išdėstymo įrangos gamybos tempą.

Linijos greitį galima apskaičiuoti taip, kaip parodyta žemiau:

Linijos greitis (minimalus) =Lentos per minutę x lentos ilgis
Apkrovos koeficientas (tarpas tarp lentų)

Svarbu atsižvelgti į proceso pakartojamumą, todėl „Apkrovos koeficientą“ paprastai nurodo mašinos gamintojas, apskaičiavimas parodytas žemiau:

Kad būtų galima pasirinkti tinkamo dydžio pakartotinio srauto krosnį, proceso greitis (nurodytas toliau) turi būti didesnis nei minimalus apskaičiuotas linijos greitis.

Proceso greitis =Orkaitės kameros šildomos ilgis
Proceso išlikimo laikas

Žemiau pateikiamas teisingo orkaitės dydžio skaičiavimo pavyzdys:

SMT surinkėjas nori pagaminti 8 colių plokštes 180 per valandą greičiu.Litavimo pastos gamintojas rekomenduoja 4 minučių trijų žingsnių profilį.Kiek laiko reikia krosnies, kad apdirbčiau plokštes tokiu našumu?

Lentos per minutę = 3 (180/val.)
Vienos lentos ilgis = 8 coliai
Apkrovos koeficientas = 0,8 (2 colių tarpas tarp lentų)
Proceso laukimo laikas = 4 minutės

Apskaičiuokite linijos greitį:(3 lentos/min.) x (8 coliai/lenta)
0.8

Linijos greitis = 30 colių per minutę

Todėl pakartotinio srauto krosnelės proceso greitis turi būti bent 30 colių per minutę.

Nustatykite įkaitintos krosnies kameros ilgį pagal proceso greičio lygtį:

30 in/min =Orkaitės kameros šildomos ilgis
4 minutes

Orkaitės kaitinimo ilgis = 120 colių (10 pėdų)

Atminkite, kad bendras orkaitės ilgis viršys 10 pėdų, įskaitant aušinimo sekciją ir konvejerio pakrovimo dalis.Skaičiuojama pagal ŠILDYMO ILGĮ – NE BENDROJI ORKOS ILGIAI.

2. Konvekcinių ventiliatorių greičio uždaro kontūro valdymas – yra tam tikrų paviršinio montavimo paketų, tokių kaip SOD323 (žr. įdėklą), kurių kontaktinio ploto ir masės santykis yra nedidelis, ir kurie gali būti sutrikdyti perpylimo proceso metu.Konvencinių ventiliatorių uždaro kontūro greičio reguliavimas yra rekomenduojamas rinkiniams, kuriuose naudojamos tokios dalys.

3. Automatinis konvejerio ir centrinės plokštės atramos pločio valdymas – kai kuriose mašinose plotis reguliuojamas rankiniu būdu, tačiau jei reikia apdoroti daug skirtingų agregatų su įvairaus pločio PCB, ši parinktis rekomenduojama norint išlaikyti nuoseklų procesą.

Priimtinas pakartotinio srauto profilis

Norint sukurti pakartotinio srauto profilį, termoporos yra prijungtos prie pavyzdžio mazgo (dažniausiai su aukštos temperatūros lydmetaliu) keliose vietose, kad būtų galima išmatuoti temperatūrų diapazoną visoje PCB.Rekomenduojama turėti bent vieną termoporą, esančią ant plokštės link PCB krašto, ir vieną termoporą, esančią ant padėklo link PCB vidurio.Idealiu atveju reikėtų naudoti daugiau termoporų, kad būtų galima išmatuoti visą PCB temperatūrų diapazoną, vadinamą „Delta T“.

Įprastame litavimo profilyje paprastai yra keturi etapai – išankstinis pašildymas, mirkymas, perpylimas ir aušinimas.Pagrindinis tikslas yra perduoti pakankamai šilumos į agregatą, kad lydmetalis ištirptų ir suformuotų litavimo jungtis, nepažeidžiant komponentų ar PCB.

Įkaitinkite– Šios fazės metu visi komponentai, PCB ir lydmetalis pašildomi iki nurodytos mirkymo arba laikymo temperatūros, atsargiai, kad neįkaistų per greitai (paprastai ne daugiau kaip 2ºC/sekundę – patikrinkite litavimo pastos duomenų lapą).Per greitai kaitinant, gali atsirasti defektų, pvz., komponentų įtrūkimai, o litavimo pasta gali ištaškyti, dėl ko gali susidaryti litavimo rutuliai.

Mirkyti– Šios fazės tikslas yra užtikrinti, kad visos sudedamosios dalys būtų iki reikiamos temperatūros prieš pradedant pakartotinio srauto etapą.Įmirkymas paprastai trunka nuo 60 iki 120 sekundžių, priklausomai nuo mazgo „masės skirtumo“ ir esamų komponentų tipų.Kuo efektyvesnis šilumos perdavimas mirkymo fazės metu, tuo mažiau laiko reikia.

Jei perpylimo stadijoje pakartotinio srauto profilis nepakankamai šildomas, bus matomos litavimo jungtys, panašios į toliau pateiktus vaizdus:

lydmetalis nesuformuotas filė su švinu

Ne visi litavimo rutuliai išsilydo

Dažnas litavimo defektas po perpylimo yra vidutinio lusto rutuliukų / rutuliukų susidarymas, kaip matyti toliau.Šio defekto sprendimas yra pakeisti trafareto dizainą -daugiau informacijos galite pamatyti čia.

Reikėtų apsvarstyti galimybę naudoti azotą perpylimo procese dėl tendencijos tolti nuo litavimo pastos, kurioje yra stiprūs srautai.Problema iš tikrųjų yra ne gebėjimas iš naujo tekėti azotu, o gebėjimas tekėti, kai nėra deguonies.Kaitinant lydmetalį, esant deguoniui, susidarys oksidai, kurie paprastai nėra lituojami paviršiai.

Aušinimas– Tai tiesiog etapas, kurio metu agregatas aušinamas, tačiau svarbu, kad mazgas nebūtų aušinamas per greitai – paprastai rekomenduojamas aušinimo greitis neturi viršyti 3ºC/s.

PCB / komponentų pėdsakų dizainas

Yra keletas PCB projektavimo aspektų, kurie turi įtakos tam, kaip gerai agregatas persipildys.Pavyzdys yra takelių, jungiančių prie komponento pėdsakų, dydis – jei takelis, jungiantis vieną komponento pėdsaką, yra didesnis už kitą, tai gali sukelti šiluminį disbalansą, dėl kurio dalis tampa „antkapiu“, kaip matyti toliau:

Kitas pavyzdys yra „vario balansavimas“ – daugelyje PCB dizainų naudojami dideli vario plotai, o jei PCB įdedama į plokštę, kad palengvintų gamybos procesą, tai gali sukelti vario disbalansą.Dėl to plokštė gali deformuotis perpylimo metu, todėl rekomenduojamas sprendimas yra pridėti „vario balansavimą“ prie plokštės atliekų, kaip matyti toliau:

Matyti„Dizainas gamybai“dėl kitų sumetimų.

Kruopščiai atspausdinta PCB naudojant gerai suprojektuotą trafaretą

Ankstesni paviršiaus montavimo įrenginio proceso etapai yra labai svarbūs efektyviam pakartotinio litavimo procesui.Thelitavimo pastos spausdinimo procesasyra labai svarbus norint užtikrinti nuoseklų litavimo pastos nusėdimą ant PCB.Bet koks šio etapo gedimas sukels nepageidaujamų rezultatų, todėl bus visiškai kontroliuojamas šis procesasefektyvus trafareto dizainasyra reikalingas.

Pakartotinis paviršinio montavimo komponentų išdėstymas

Komponentų išdėstymo variacija

Paviršiaus montavimo komponentų išdėstymas turi būti kartojamas, todėl būtina patikima, gerai prižiūrima surinkimo ir išdėstymo mašina.Jei komponentų paketai nėra mokomi tinkamai, mašinos regėjimo sistema gali nematyti kiekvienos dalies vienodai, todėl bus pastebėta skirtinga padėtis.Tai sukels nenuoseklius rezultatus po pakartotinio litavimo proceso.

Komponentų išdėstymo programas galima sukurti naudojant rinkimo ir įdėjimo mašinas, tačiau šis procesas nėra toks tikslus, kaip centroidinės informacijos paėmimas tiesiai iš PCB Gerber duomenų.Gana dažnai šie centroidiniai duomenys yra eksportuojami iš PCB projektavimo programinės įrangos, tačiau kartais jų nėra ir taip„Surface Mount Process“ siūlo centroido failo generavimo paslaugą iš „Gerber“ duomenų.

Visų komponentų išdėstymo mašinose bus nurodytas „Paskirties vietos tikslumas“, pvz.:

35 um (QFP) iki 60 um (lustai) @ 3 sigma

Taip pat svarbu, kad būtų pasirinktas tinkamas antgalis pagal dedamo komponento tipą – žemiau galite pamatyti įvairių komponentų išdėstymo antgalių asortimentą:

Geros kokybės PCB, komponentai ir litavimo pasta

Visų gaminių, naudojamų proceso metu, kokybė turi būti aukšta, nes bet koks prastos kokybės daiktas sukels nepageidaujamų rezultatų.Priklausomai nuo PCB gamybos proceso ir jų laikymo būdo, PCB apdaila gali lemti prastą litavimo kokybę per litavimo procesą.Žemiau pateikiamas pavyzdys, ką galima pamatyti, kai PCB paviršiaus apdaila yra prasta, todėl atsiranda defektas, žinomas kaip „juodasis padas“:

GEROS KOKYBĖS PCB APDAILA

DARBUOTA PCB

Lydmetalis teka į komponentą, o ne į PCB

Panašiai paviršiaus montavimo komponentų laidų kokybė gali būti prasta, atsižvelgiant į gamybos procesą ir laikymo būdą.

Litavimo pastos kokybei didelę įtaką darosandėliavimas ir tvarkymas.Prastos kokybės litavimo pasta, jei naudojama, greičiausiai duos rezultatų, kaip matyti toliau: