Reflow lodēšana ir process, kurā lodēšanas pastu (lipīgu pulverveida lodmetāla un plūsmas maisījumu) izmanto, lai uz laiku piestiprinātu vienu vai vairākas elektriskās sastāvdaļas to kontaktu paliktņiem, pēc tam visu komplektu pakļauj kontrolētam karstumam, kas izkausē lodmetālu. , pastāvīgi savienojot locītavu.Sildīšanu var veikt, izlaižot komplektu caur pārplūdes krāsni vai zem infrasarkanās lampas, vai lodējot atsevišķus savienojumus ar karstā gaisa zīmuli.
Lodēšana ar pārpludināšanu ir visizplatītākā metode virsmas montāžas komponentu pievienošanai shēmas platei, lai gan to var izmantot arī komponentiem ar caurumu, aizpildot caurumus ar lodēšanas pastu un ievietojot komponentu vadus cauri pastai.Tā kā viļņu lodēšana var būt vienkāršāka un lētāka, reflow parasti netiek izmantota tīrām caurumu plātnēm.Lietojot uz plāksnēm, kurās ir SMT un THT komponentu sajaukums, cauruma atplūde ļauj no montāžas procesa izslēgt viļņu lodēšanas posmu, tādējādi potenciāli samazinot montāžas izmaksas.
Reflow procesa mērķis ir izkausēt lodmetālu un uzsildīt blakus esošās virsmas, nepārkarstot un nesabojājot elektriskos komponentus.Parastajā lodēšanas procesā ar atkārtotu plūsmām parasti ir četri posmi, ko sauc par "zonām", un katrai no tām ir atšķirīgs termiskais profils: priekšsildīšana, termiskā uzsūkšana (bieži saīsināta līdz tikai mērcēšanai), pārplūde un dzesēšana.
Uzsildīšanas zona
Maksimālais slīpums ir temperatūras/laika attiecība, kas mēra, cik ātri mainās temperatūra uz iespiedshēmas plates.Priekšsildīšanas zona bieži ir garākā no zonām un bieži nosaka rampas ātrumu.Paaugstināšanas ātrums parasti ir no 1,0 °C līdz 3,0 °C sekundē, bieži vien no 2,0 °C līdz 3,0 °C (4 °F līdz 5 °F) sekundē.Ja ātrums pārsniedz maksimālo slīpumu, var rasties komponentu bojājumi termiskā trieciena vai plaisāšanas dēļ.
Lodēšanas pastai var būt arī šļakatu efekts.Priekšsildīšanas sadaļa ir vieta, kur pastā esošais šķīdinātājs sāk iztvaikot, un, ja pieauguma ātrums (vai temperatūras līmenis) ir pārāk zems, plūsmas gaistošo vielu iztvaikošana ir nepilnīga.
Termiskās uzsūkšanās zona
Otrā sadaļa, termiskā uzsūkšana, parasti ir 60 līdz 120 sekunžu iedarbība, lai noņemtu gaistošus lodēšanas pastas un aktivizētu plūsmas (skatiet plūsmu), kur plūsmas komponenti sāk oksidētu reducēšanu uz komponentu vadiem un spilventiņiem.Pārāk augsta temperatūra var izraisīt lodēšanas izšļakstīšanos vai lodīšu veidošanos, kā arī pastas, piestiprināšanas paliktņu un detaļu galu oksidēšanu.
Tāpat plūsmas var pilnībā neaktivizēties, ja temperatūra ir pārāk zema.Uzsūkšanas zonas beigās ir vēlams visa mezgla termiskais līdzsvars tieši pirms pārplūdes zonas.Ieteicams izmantot uzsūkšanas profilu, lai samazinātu delta T starp dažāda izmēra komponentiem vai ja PCB komplekts ir ļoti liels.Uzsūkšanās profils ir ieteicams arī, lai samazinātu iztukšošanos zonas masīva tipa iepakojumos.
Pārplūdes zona
Trešā sadaļa, reflow zona, tiek saukta arī par "laiku virs atplūdes" vai "laiku virs šķidruma" (TAL), un tā ir procesa daļa, kurā tiek sasniegta maksimālā temperatūra.Svarīgs apsvērums ir maksimālā temperatūra, kas ir visa procesa maksimālā pieļaujamā temperatūra.Parastā maksimālā temperatūra ir par 20–40 °C virs šķidruma. Šo robežu nosaka mezgla sastāvdaļa ar zemāko pielaidi augstām temperatūrām (detaļa, kas ir visvairāk pakļauta termiskiem bojājumiem).Standarta vadlīnijas ir atņemt 5 °C no maksimālās temperatūras, ko var izturēt visneaizsargātākā sastāvdaļa, lai sasniegtu procesa maksimālo temperatūru.Ir svarīgi uzraudzīt procesa temperatūru, lai tā nepārsniegtu šo robežu.
Turklāt augsta temperatūra (virs 260 °C) var sabojāt SMT komponentu iekšējās presformas, kā arī veicināt starpmetālu augšanu.Un otrādi, temperatūra, kas nav pietiekami karsta, var neļaut pastai atbilstoši izplūst.
Laiks virs šķidruma (TAL) vai laiks virs šķidruma plūsmas mēra, cik ilgi lodmetāls ir šķidrums.Plūsma samazina virsmas spraigumu metālu krustpunktā, lai panāktu metalurģisko savienojumu, ļaujot atsevišķām lodēšanas pulvera sfērām apvienoties.Ja profila laiks pārsniedz ražotāja norādīto, rezultāts var būt priekšlaicīga plūsmas aktivizēšanās vai patēriņš, kas efektīvi “izžāvē” pastu pirms lodēšanas savienojuma izveidošanas.Nepietiekama laika/temperatūras attiecība izraisa plūsmas tīrīšanas darbības samazināšanos, izraisot sliktu mitrināšanu, nepietiekamu šķīdinātāja un plūsmas atdalīšanu un, iespējams, bojātus lodēšanas savienojumus.
Eksperti parasti iesaka īsāko iespējamo TAL, tomēr lielākā daļa pastas nosaka minimālo TAL — 30 sekundes, lai gan šķiet, ka šim konkrētajam laikam nav skaidra iemesla.Viena iespēja ir tāda, ka uz PCB ir vietas, kuras profilēšanas laikā netiek izmērītas, un tāpēc, iestatot minimālo pieļaujamo laiku līdz 30 sekundēm, tiek samazināta iespēja, ka neizmērītais laukums neplūst atkārtoti.Augsts minimālais pārplūdes laiks nodrošina arī drošības rezervi pret krāsns temperatūras izmaiņām.Mitrināšanas laiks ideālā gadījumā paliek zem 60 sekundēm virs šķidruma.Papildu laiks virs šķidruma var izraisīt pārmērīgu starpmetālu augšanu, kas var izraisīt locītavu trauslumu.Plāksne un komponenti var tikt bojāti arī ilgstoši, pārsniedzot likviditāti, un lielākajai daļai komponentu ir precīzi noteikts laika ierobežojums, cik ilgi tie var tikt pakļauti temperatūrai, kas pārsniedz noteikto maksimumu.
Pārāk mazs laiks virs šķidruma var aizturēt šķīdinātājus un plūsmu un radīt aukstas vai blāvas šuves, kā arī lodēšanas tukšumus.
Dzesēšanas zona
Pēdējā zona ir dzesēšanas zona, lai pakāpeniski atdzesētu apstrādāto plātni un nostiprinātu lodēšanas savienojumus.Pareiza dzesēšana novērš pārmērīgu starpmetālu veidošanos vai termisko triecienu komponentiem.Tipiskā temperatūra dzesēšanas zonā ir no 30 līdz 100 °C (86–212 °F).Tiek izvēlēts ātrs dzesēšanas ātrums, lai izveidotu smalkgraudainu struktūru, kas ir mehāniski visizturīgākā.
[1] Atšķirībā no maksimālā paaugstināšanas ātruma, ātruma samazināšanas ātrums bieži tiek ignorēts.Iespējams, ka rampas ātrums ir mazāk kritisks virs noteiktām temperatūrām, tomēr jebkurai sastāvdaļai ir jāpiemēro maksimālais pieļaujamais slīpums neatkarīgi no tā, vai komponents uzsilst vai atdziest.Parasti tiek ieteikts dzesēšanas ātrums 4°C/s.Tas ir parametrs, kas jāņem vērā, analizējot procesa rezultātus.
Termins "pārpludināšana" tiek lietots, lai apzīmētu temperatūru, virs kuras cieta lodēšanas sakausējuma masa noteikti izkusīs (pretstatā tikai mīkstināšanai).Ja atdzesē zem šīs temperatūras, lodmetāls neplūst.Vēlreiz uzsildīts virs tā, lodmetāls atkal plūdīs, tātad "atkārtoti plūst".
Mūsdienu ķēdes montāžas paņēmieni, kuros tiek izmantota atkārtotas plūsmas lodēšana, ne vienmēr ļauj lodēšanai plūst vairāk nekā vienu reizi.Tie garantē, ka lodēšanas pastā esošais granulētais lodmetāls pārsniedz attiecīgās lodēšanas plūsmas temperatūru.
Termiskā profilēšana
Termiskā profila procesa loga indeksa grafisks attēlojums.
Elektronikas ražošanas nozarē termiskā procesa noturības kvantitatīvai noteikšanai izmanto statistikas mērījumu, kas pazīstams kā procesa loga indekss (PWI).PWI palīdz izmērīt, cik labi process "iekļaujas" lietotāja definētajam procesa ierobežojumam, kas pazīstams kā Specification Limit. Katrs termiskais profils tiek ranžēts pēc tā, kā tas "iekļaujas" procesa logā (specifikācijas vai pielaides robeža).
Procesa loga centrs ir definēts kā nulle, un procesa loga galējā mala ir 99%. PWI, kas ir lielāks par 100% vai vienāds ar to, norāda, ka profils neapstrādā produktu atbilstoši specifikācijām.PWI 99% norāda, ka profils apstrādā produktu atbilstoši specifikācijām, bet darbojas procesa loga malā.PWI 60% norāda, ka profils izmanto 60% no procesa specifikācijas.Izmantojot PWI vērtības, ražotāji var noteikt, cik lielu daļu procesa loga izmanto konkrētais termiskais profils.Zemāka PWI vērtība norāda uz stabilāku profilu.
Maksimālai efektivitātei tiek aprēķinātas atsevišķas PWI vērtības termiskā profila maksimuma, slīpuma, pārplūdes un uzsūkšanās procesiem.Lai izvairītos no termiskā trieciena iespējamības, kas varētu ietekmēt jaudu, ir jānosaka un jāizlīdzina visstraujākais slīpums termiskajā profilā.Ražotāji izmanto īpaši izveidotu programmatūru, lai precīzi noteiktu un samazinātu slīpuma stāvumu.Turklāt programmatūra arī automātiski pārkalibrē PWI vērtības pīķa, slīpuma, atkārtotas plūsmas un mērcēšanas procesiem.Iestatot PWI vērtības, inženieri var nodrošināt, ka atkārtotas plūsmas lodēšanas darbs nepārkarst vai pārāk ātri neatdziest.
Izlikšanas laiks: Mar-01-2022