Aliran semula pematerian ketuhar

Pematerian aliran semula ialah kaedah yang paling biasa untuk memasang komponen pelekap permukaan pada papan litar, walaupun ia juga boleh digunakan untuk komponen lubang telus dengan mengisi lubang dengan tampal pateri dan memasukkan petunjuk komponen melalui tampal.Oleh kerana pematerian gelombang boleh menjadi lebih mudah dan lebih murah, pengaliran semula biasanya tidak digunakan pada papan lubang tembus tulen.Apabila digunakan pada papan yang mengandungi campuran komponen SMT dan THT, aliran semula lubang melalui membolehkan langkah pematerian gelombang dihapuskan daripada proses pemasangan, yang berpotensi mengurangkan kos pemasangan.

Matlamat proses pengaliran semula adalah untuk mencairkan pateri dan memanaskan permukaan bersebelahan, tanpa terlalu panas dan merosakkan komponen elektrik.Dalam proses pematerian aliran semula konvensional, biasanya terdapat empat peringkat, dipanggil "zon", setiap satu mempunyai profil terma yang berbeza: prapanas, rendam haba (selalunya dipendekkan kepada hanya rendam), aliran semula dan penyejukan.

 

Zon prapanas

Cerun maksimum ialah hubungan suhu/masa yang mengukur seberapa cepat suhu pada papan litar bercetak berubah.Zon prapanas selalunya merupakan zon yang paling panjang dan selalunya menetapkan kadar tanjakan.Kadar tanjakan biasanya antara 1.0 °C dan 3.0 °C sesaat, selalunya jatuh antara 2.0 °C dan 3.0 °C (4 °F hingga 5 °F) sesaat.Jika kadar melebihi cerun maksimum, kerosakan pada komponen akibat kejutan haba atau keretakan boleh berlaku.

Pes pateri juga boleh mempunyai kesan percikan.Bahagian prapanas ialah tempat pelarut dalam pes mula menyejat, dan jika kadar kenaikan (atau tahap suhu) terlalu rendah, penyejatan fluks meruap tidak lengkap.

 

Zon rendaman terma

Bahagian kedua, rendaman terma, biasanya pendedahan 60 hingga 120 saat untuk penyingkiran bahan meruap pes pateri dan pengaktifan fluks (lihat fluks), di mana komponen fluks memulakan pengurangan oksida pada petunjuk dan pad komponen.Suhu yang terlalu tinggi boleh menyebabkan percikan pateri atau bebola serta pengoksidaan pes, pad lampiran dan penamatan komponen.

Begitu juga, fluks mungkin tidak diaktifkan sepenuhnya jika suhu terlalu rendah.Pada penghujung zon rendam keseimbangan terma keseluruhan pemasangan dikehendaki sejurus sebelum zon aliran semula.Profil rendam dicadangkan untuk mengurangkan sebarang delta T antara komponen dengan saiz yang berbeza-beza atau jika pemasangan PCB sangat besar.Profil rendam juga disyorkan untuk mengurangkan kekosongan dalam pakej jenis tatasusunan kawasan.

 

Zon aliran semula

Bahagian ketiga, zon aliran semula, juga dirujuk sebagai "masa di atas aliran semula" atau "masa di atas cecair" (TAL), dan merupakan sebahagian daripada proses di mana suhu maksimum dicapai.Pertimbangan penting ialah suhu puncak, iaitu suhu maksimum yang dibenarkan bagi keseluruhan proses.Suhu puncak biasa ialah 20–40 °C di atas cecair. Had ini ditentukan oleh komponen pada pemasangan dengan toleransi terendah untuk suhu tinggi (Komponen yang paling terdedah kepada kerosakan haba).Garis panduan standard adalah untuk menolak 5 °C daripada suhu maksimum yang komponen paling terdedah boleh bertahan untuk mencapai suhu maksimum untuk proses.Adalah penting untuk memantau suhu proses untuk mengelakkannya daripada melebihi had ini.

Selain itu, suhu tinggi (melebihi 260 °C) boleh menyebabkan kerosakan pada cetakan dalaman komponen SMT serta menggalakkan pertumbuhan antara logam.Sebaliknya, suhu yang tidak cukup panas boleh menghalang pes daripada mengalir semula dengan secukupnya.

Masa di atas liquidus (TAL), atau masa di atas aliran semula, mengukur berapa lama pateri adalah cecair.Fluks mengurangkan ketegangan permukaan pada persimpangan logam untuk mencapai ikatan metalurgi, membolehkan sfera serbuk pateri individu bergabung.Jika masa profil melebihi spesifikasi pengilang, hasilnya mungkin pengaktifan atau penggunaan fluks pramatang, dengan berkesan "mengeringkan" tampal sebelum pembentukan sambungan pateri.Hubungan masa/suhu yang tidak mencukupi menyebabkan penurunan dalam tindakan pembersihan fluks, mengakibatkan pembasahan yang lemah, penyingkiran pelarut dan fluks yang tidak mencukupi, dan kemungkinan sambungan pateri yang rosak.

Pakar biasanya mengesyorkan TAL sesingkat mungkin, namun, kebanyakan tampalan menentukan TAL minimum 30 saat, walaupun nampaknya tiada sebab yang jelas untuk masa tertentu itu.Satu kemungkinan ialah terdapat tempat pada PCB yang tidak diukur semasa pemprofilan, dan oleh itu, menetapkan masa minimum yang dibenarkan kepada 30 saat mengurangkan kemungkinan kawasan yang tidak diukur tidak mengalir semula.Masa aliran semula minimum yang tinggi juga memberikan margin keselamatan terhadap perubahan suhu ketuhar.Masa pembasahan idealnya kekal di bawah 60 saat di atas liquidus.Masa tambahan melebihi liquidus boleh menyebabkan pertumbuhan intermetallic yang berlebihan, yang boleh menyebabkan kerapuhan sendi.Papan dan komponen juga mungkin rosak pada masa yang lama berbanding liquidus, dan kebanyakan komponen mempunyai had masa yang jelas untuk tempoh mereka mungkin terdedah kepada suhu melebihi maksimum tertentu.

Terlalu sedikit masa di atas liquidus boleh memerangkap pelarut dan fluks dan mewujudkan potensi sambungan sejuk atau kusam serta lompang pateri.

 

Zon penyejukan

Zon terakhir ialah zon penyejukan untuk menyejukkan papan yang diproses secara beransur-ansur dan menguatkan sambungan pateri.Penyejukan yang betul menghalang pembentukan intermetallic berlebihan atau kejutan haba kepada komponen.Suhu biasa dalam julat zon penyejukan dari 30–100 °C (86–212 °F).Kadar penyejukan yang pantas dipilih untuk menghasilkan struktur butiran halus yang paling bunyi secara mekanikal.

[1] Tidak seperti kadar tanjakan maksimum, kadar tanjakan-turun sering diabaikan.Mungkin kadar tanjakan kurang kritikal melebihi suhu tertentu, walau bagaimanapun, cerun maksimum yang dibenarkan untuk mana-mana komponen harus digunakan sama ada komponen sedang memanas atau menyejukkan.Kadar penyejukan 4°C/s biasanya dicadangkan.Ia adalah parameter yang perlu dipertimbangkan semasa menganalisis hasil proses.

Istilah "pengaliran semula" digunakan untuk merujuk kepada suhu di atas yang mana jisim pepejal aloi pateri pasti cair (berbanding dengan hanya melembutkan).Jika disejukkan di bawah suhu ini, pateri tidak akan mengalir.Dipanaskan di atasnya sekali lagi, pateri akan mengalir semula—maka "aliran semula".

Teknik pemasangan litar moden yang menggunakan pematerian aliran semula tidak semestinya membenarkan pateri mengalir lebih daripada sekali.Mereka menjamin bahawa pateri berbutir yang terkandung dalam pes pateri melebihi suhu aliran semula pateri yang terlibat.

Pemprofilan haba