VIRSMAS MONTĀŽA PROCESS

Reflow lodēšana ir visplašāk izmantotā metode virsmas montāžas komponentu pievienošanai iespiedshēmu platēm (PCB).Procesa mērķis ir izveidot pieņemamus lodēšanas savienojumus, vispirms iepriekš uzsildot komponentus/PCB/lodēšanas pastu un pēc tam izkausējot lodmetālu, neradot bojājumus pārkaršanas rezultātā.

Galvenie aspekti, kas nodrošina efektīvu atkārtotas lodēšanas procesu, ir šādi:

1. Piemērota mašīna
2. Pieņemams pārplūdes profils
3. PCB/komponentu nospiedumu dizains
4. Rūpīgi izdrukāta PCB, izmantojot labi izstrādātu trafaretu
5. Virsmas montāžas komponentu atkārtota izvietošana
6. Labas kvalitātes PCB, komponenti un lodēšanas pasta

Piemērota mašīna

Atkarībā no nepieciešamā līnijas ātruma un apstrādājamo PCB mezglu konstrukcijas/materiāla ir pieejami dažādi lodēšanas iekārtu veidi.Izvēlētajai cepeškrāsnij ir jābūt piemērota izmēra, lai tiktu galā ar savākšanas un novietošanas aprīkojuma ražošanas ātrumu.

Līnijas ātrumu var aprēķināt, kā parādīts zemāk: -

Līnijas ātrums (minimālais) =Dēļi minūtē x garums uz dēli
Slodzes koeficients (atstarpe starp dēļiem)

Ir svarīgi ņemt vērā procesa atkārtojamību, tāpēc mašīnas ražotājs parasti norāda 'slodzes koeficientu', aprēķins parādīts zemāk:

Lai varētu izvēlēties pareizo izmēru pārplūdes krāsni, procesa ātrumam (definēts tālāk) ir jābūt lielākam par minimālo aprēķināto līnijas ātrumu.

Procesa ātrums =Cepeškrāsns kameras apsildāmās garums
Procesa aiztures laiks

Tālāk ir sniegts aprēķina piemērs, lai noteiktu pareizo krāsns izmēru: -

SMT montētājs vēlas ražot 8 collu plates ar ātrumu 180 stundā.Lodēšanas pastas ražotājs iesaka 4 minūšu trīs soļu profilu.Cik ilga cepeškrāsns ir nepieciešama, lai apstrādātu dēļus ar šo caurlaidspēju?

Dēļi minūtē = 3 (180/stundā)
Garums uz vienu dēli = 8 collas
Slodzes koeficients = 0,8 (2 collu atstarpe starp dēļiem)
Procesa aiztures laiks = 4 minūtes

Aprēķināt līnijas ātrumu:(3 tāfeles/min) x (8 collas/dēlis)
0.8

Līnijas ātrums = 30 collas minūtē

Tāpēc pārplūdes krāsns procesa ātrumam ir jābūt vismaz 30 collas minūtē.

Nosakiet cepeškrāsns kameras apsildāmo garumu ar procesa ātruma vienādojumu:

30 collas/min =Cepeškrāsns kameras apsildāmās garums
4 minūtes

Cepeškrāsnī uzkarsētas garums = 120 collas (10 pēdas)

Ņemiet vērā, ka cepeškrāsns kopējais garums pārsniegs 10 pēdas, ieskaitot dzesēšanas sekciju un konveijera iekraušanas sekcijas.Aprēķins attiecas uz KRĀSNIS GARU, NEVIS KOPĒJĀ KRĀSNS GARU.

2. Slēgtas kontūras kontrole konvekcijas ventilatoru ātrumam – ir noteiktas virsmas montāžas paketes, piemēram, SOD323 (skatīt ieliktni), kurām ir maza kontakta laukuma un masas attiecība, kuras var tikt traucētas pārplūdes procesa laikā.Konvencionālo ventilatoru slēgtā cikla ātruma kontrole ir ieteicama komplektiem, kuros izmanto šādas detaļas.

3. Automātiska konveijera un centra dēļa balsta platuma vadība – dažām mašīnām ir manuāla platuma regulēšana, bet, ja ir daudz dažādu bloku, kas jāapstrādā ar dažādiem PCB platumiem, šī opcija ir ieteicama, lai uzturētu konsekventu procesu.

Pieņemams pārplūdes profils

Lai izveidotu pārplūdes profilu, termopāri ir savienoti ar paraugu komplektu (parasti ar augstas temperatūras lodmetālu) vairākās vietās, lai izmērītu temperatūru diapazonu visā PCB.Ieteicams vismaz vienu termopāri novietot uz paliktņa virzienā uz PCB malu un vienu termopāri, kas atrodas uz paliktņa pret PCB vidu.Ideālā gadījumā vajadzētu izmantot vairāk termopāru, lai izmērītu visu PCB temperatūras diapazonu, kas pazīstams kā "Delta T".

Tipiskā lodēšanas profilā ar pārplūdi parasti ir četri posmi – priekšsildīšana, mērcēšana, pārplūde un dzesēšana.Galvenais mērķis ir nodot blokā pietiekami daudz siltuma, lai izkausētu lodmetālu un izveidotu lodēšanas savienojumus, neradot bojājumus komponentiem vai PCB.

Uzkarsē– Šajā fāzē visas sastāvdaļas, PCB un lodmetāli tiek uzkarsēti līdz noteiktai mērcēšanas vai uzturēšanās temperatūrai, uzmanoties, lai nesakarst pārāk ātri (parasti ne vairāk kā 2ºC/sekundē – pārbaudiet lodēšanas pastas datu lapu).Pārāk ātra karsēšana var izraisīt defektus, piemēram, komponentu plaisāšanu un lodēšanas pastas izšļakstīšanos, izraisot lodēšanas lodītes atkārtotas plūsmas laikā.

Mērcēt– Šīs fāzes mērķis ir nodrošināt, lai visas sastāvdaļas būtu līdz vajadzīgajai temperatūrai pirms ieiešanas pārplūdes stadijā.Uzsūkšanās parasti ilgst no 60 līdz 120 sekundēm atkarībā no mezgla “masas starpības” un esošo sastāvdaļu veida.Jo efektīvāka ir siltuma pārnese mērcēšanas fāzē, jo mazāk laika ir nepieciešams.

Ja pārplūdes profilam ir nepietiekams siltums pārpludināšanas posmā, lodēšanas savienojumi būs līdzīgi tālāk redzamajos attēlos:

lodēt nav izveidota fileja ar svinu

Ne visas lodēšanas lodītes izkusa

Bieži sastopams lodēšanas defekts pēc pārpludināšanas ir lodēšanas lodīšu/lodīšu veidošanās vidū, kā redzams zemāk.Šī defekta risinājums ir pārveidot trafareta dizainu -sīkāku informāciju var redzēt šeit.

Jāapsver slāpekļa izmantošana pārpildes procesā, jo ir tendence attālināties no lodēšanas pastas, kas satur spēcīgas plūsmas.Faktiski problēma nav spēja atkārtoti ieplūst slāpeklī, bet gan spēja atkārtoti plūst bez skābekļa.Karsējot lodmetālu skābekļa klātbūtnē, veidojas oksīdi, kas parasti nav lodējamas virsmas.

Dzesēšana– Tas ir vienkārši posms, kurā tiek atdzesēts mezgls, taču ir svarīgi to neatdzesēt pārāk ātri – parasti ieteicamais dzesēšanas ātrums nedrīkst pārsniegt 3ºC/s.

PCB/komponentu nospieduma dizains

Ir vairāki PCB dizaina aspekti, kas ietekmē to, cik labi montāža plūst atpakaļ.Piemērs ir to sliežu lielums, kas savieno ar komponenta nospiedumu — ja sliežu ceļš, kas savienojas ar vienu komponenta nospieduma pusi, ir lielāks par otru, tas var izraisīt termisku nelīdzsvarotību, izraisot daļu “kapakmens”, kā redzams tālāk:

Vēl viens piemērs ir “vara balansēšana” — daudzos PCB konstrukcijās tiek izmantoti lieli vara laukumi, un, ja PCB tiek ievietots panelī, lai atvieglotu ražošanas procesu, tas var izraisīt vara nelīdzsvarotību.Tas var izraisīt paneļa deformāciju atkārtotas plūsmas laikā, tāpēc ieteicamais risinājums ir pievienot "vara balansēšanu" paneļa atkritumu zonām, kā redzams tālāk:

Skat"Dizains ražošanai"citiem apsvērumiem.

Rūpīgi izdrukāta PCB, izmantojot labi izstrādātu trafaretu

Iepriekšējie procesa posmi virsmas montāžas montāžā ir ļoti svarīgi efektīvam lodēšanas procesam.Thelodēšanas pastas drukāšanas processir galvenais, lai nodrošinātu pastāvīgu lodēšanas pastas nogulsnēšanos uz PCB.Jebkura kļūme šajā posmā novedīs pie nevēlamiem rezultātiem un līdz ar to pilnīga šī procesa kontroleefektīvs trafaretu dizainsir vajadzīgs.

Virsmas montāžas komponentu atkārtota izvietošana

Komponentu izvietojuma variācijas

Virsmas montāžas komponentu izvietojumam jābūt atkārtojamam, tāpēc ir nepieciešama uzticama, labi uzturēta montāžas un novietošanas iekārta.Ja komponentu paketes netiek apmācītas pareizi, mašīnas redzes sistēma var neredzēt katru daļu vienādi, un tādējādi tiks novērotas izvietojuma atšķirības.Tas novedīs pie nekonsekventiem rezultātiem pēc atkārtotas plūsmas lodēšanas procesa.

Komponentu izvietošanas programmas var izveidot, izmantojot atlases un novietošanas mašīnas, taču šis process nav tik precīzs kā centraīda informācijas iegūšana tieši no PCB Gerber datiem.Diezgan bieži šie centra dati tiek eksportēti no PCB projektēšanas programmatūras, bet dažreiz tie nav pieejami, un tāpēcPakalpojumu centroīda faila ģenerēšanai no Gerber datiem piedāvā Surface Mount Process.

Visām komponentu izvietošanas mašīnām būs norādīta 'Izvietojuma precizitāte', piemēram: -

35 um (QFP) līdz 60 um (mikroshēmas) @ 3 sigma

Ir svarīgi arī izvēlēties pareizo sprauslu, kas atbilst ievietojamās sastāvdaļas tipam – zemāk ir redzams dažādu komponentu novietošanas sprauslu klāsts:

Labas kvalitātes PCB, komponenti un lodēšanas pasta

Visu procesa laikā izmantoto priekšmetu kvalitātei jābūt augstai, jo viss sliktas kvalitātes novedīs pie nevēlamiem rezultātiem.Atkarībā no PCB ražošanas procesa un glabāšanas veida, PCB apdare var izraisīt sliktu lodēšanas spēju atkārtotas plūsmas lodēšanas procesā.Tālāk ir sniegts piemērs tam, ko var redzēt, ja PCB virsmas apdare ir slikta, kā rezultātā rodas defekts, kas pazīstams kā "Melnais spilventiņš".

LABAS KVALITĀTES PCB APDARE

APBRĪVOTA PCB

Lodmetāls plūst uz komponentu, nevis PCB

Līdzīgā veidā virsmas montāžas komponentu vadu kvalitāte var būt slikta atkarībā no ražošanas procesa un uzglabāšanas metodes.

Lodēšanas pastas kvalitāti lielā mērā ietekmēuzglabāšana un apstrāde.Sliktas kvalitātes lodēšanas pasta, ja to lieto, visticamāk, dos rezultātus, kā redzams tālāk: