PROSES GUNUNG PERMUKAAN

Penyolderan aliran semula ialah kaedah yang paling banyak digunakan untuk melampirkan komponen pelekap permukaan pada papan litar bercetak (PCB).Matlamat proses adalah untuk membentuk sambungan pateri yang boleh diterima dengan terlebih dahulu memanaskan komponen/PCB/tampal pateri dan kemudian mencairkan pateri tanpa menyebabkan kerosakan akibat terlalu panas.

Aspek utama yang membawa kepada proses pematerian aliran semula yang berkesan adalah seperti berikut:

1. Mesin yang sesuai
2. Profil aliran semula yang boleh diterima
3. Reka bentuk tapak PCB/komponen
4. Cetakan PCB dengan teliti menggunakan stensil yang direka dengan baik
5. Peletakan berulang komponen pelekap permukaan
6. PCB berkualiti baik, komponen dan tampal pateri

Mesin yang Sesuai

Terdapat pelbagai jenis mesin pematerian aliran semula yang tersedia bergantung pada kelajuan talian yang diperlukan dan reka bentuk/bahan pemasangan PCB untuk diproses.Ketuhar yang dipilih perlu mempunyai saiz yang sesuai untuk mengendalikan kadar pengeluaran peralatan pilih dan letak.

Kelajuan talian boleh dikira seperti yang ditunjukkan di bawah:-

Kelajuan garisan (minimum) =Papan seminit x Panjang setiap papan
Faktor Beban (ruang antara papan)

Adalah penting untuk mempertimbangkan kebolehulangan proses dan oleh itu 'Faktor Beban' biasanya ditentukan oleh pengeluar mesin, pengiraan ditunjukkan di bawah:

Untuk dapat memilih ketuhar aliran semula saiz yang betul, kelajuan proses (ditakrifkan di bawah) mestilah lebih besar daripada kelajuan talian terkira minimum.

Kelajuan proses =Panjang ruang ketuhar yang dipanaskan
Masa tinggal proses

Di bawah ialah contoh pengiraan untuk menentukan saiz ketuhar yang betul:-

Seorang pemasang SMT ingin menghasilkan papan 8 inci pada kadar 180 sejam.Pengeluar tampal pateri mengesyorkan profil 4 minit, tiga langkah.Berapa lama ketuhar yang saya perlukan untuk memproses papan pada pemprosesan ini?

Papan seminit = 3 (180/jam)
Panjang setiap papan = 8 inci
Faktor Beban = 0.8 (ruang 2 inci antara papan)
Masa Tinggal Proses = 4 minit

Kira Kelajuan Talian:(3 papan/min) x (8 inci/papan)
0.8

Kelajuan talian = 30 inci/minit

Oleh itu, ketuhar aliran semula mesti mempunyai kelajuan proses sekurang-kurangnya 30 inci seminit.

Tentukan panjang kebuk ketuhar yang dipanaskan dengan persamaan kelajuan proses:

30 in/min =Panjang ruang ketuhar yang dipanaskan
4 minit

Panjang ketuhar yang dipanaskan = 120 inci (10 kaki)

Ambil perhatian bahawa panjang keseluruhan ketuhar akan melebihi 10 kaki termasuk bahagian penyejukan dan bahagian pemuatan penghantar.Pengiraan adalah untuk PANJANG PANJANG – BUKAN PANJANG OVEN KESELURUHAN.

2. Kawalan gelung tertutup untuk kelajuan kipas perolakan – Terdapat pakej pelekap permukaan tertentu seperti SOD323 (lihat sisipan) yang mempunyai nisbah kawasan sentuhan kepada jisim yang kecil yang terdedah kepada gangguan semasa proses pengaliran semula.Kawalan kelajuan gelung tertutup bagi kipas konvensyen adalah pilihan yang disyorkan untuk pemasangan menggunakan bahagian tersebut.

3. Kawalan automatik lebar penghantar dan sokongan papan tengah – Sesetengah mesin mempunyai pelarasan lebar manual tetapi jika terdapat banyak pemasangan berbeza untuk diproses dengan lebar PCB yang berbeza-beza maka pilihan ini disyorkan untuk mengekalkan proses yang konsisten.

Profil Aliran Semula Boleh Diterima

Untuk mencipta profil pengaliran semula termokopel disambungkan kepada pemasangan sampel (biasanya dengan pateri suhu tinggi) di beberapa lokasi untuk mengukur julat suhu merentas PCB.Adalah disyorkan untuk mempunyai sekurang-kurangnya satu termokopel terletak pada pad ke arah tepi PCB dan satu termokopel terletak pada pad ke arah tengah PCB.Sebaik-baiknya lebih banyak termokopel harus digunakan untuk mengukur julat penuh suhu merentas PCB – dikenali sebagai 'Delta T'.

Dalam profil pematerian aliran semula biasa biasanya terdapat empat peringkat - Panaskan, rendam, aliran semula dan penyejukan.Matlamat utama adalah untuk memindahkan haba yang mencukupi ke dalam pemasangan untuk mencairkan pateri dan membentuk sambungan pateri tanpa menyebabkan sebarang kerosakan pada komponen atau PCB.

Panaskan dahulu– Semasa fasa ini komponen, PCB dan pateri semuanya dipanaskan kepada suhu rendam atau tinggal yang ditentukan dengan berhati-hati agar tidak dipanaskan terlalu cepat (biasanya tidak melebihi 2ºC/saat – semak lembaran data tampal pateri).Pemanasan terlalu cepat boleh menyebabkan kecacatan seperti komponen retak dan pes pateri terpercik menyebabkan bola pateri semasa pengaliran semula.

Rendam– Tujuan fasa ini adalah untuk memastikan semua komponen mencapai suhu yang diperlukan sebelum memasuki peringkat aliran semula.Rendam biasanya berlangsung antara 60 dan 120 saat bergantung pada 'pembezaan jisim' pemasangan dan jenis komponen yang ada.Lebih cekap pemindahan haba semasa fasa rendam semakin sedikit masa yang diperlukan.

Jika profil pengaliran semula mempunyai haba yang tidak mencukupi digunakan semasa peringkat pengaliran semula, sambungan pateri akan kelihatan serupa dengan imej di bawah:-

pateri tidak terbentuk fillet dengan plumbum

Tidak semua bola pateri cair

Kecacatan pematerian biasa selepas pengaliran semula ialah pembentukan bebola/manik pateri cip tengah seperti yang boleh dilihat di bawah.Penyelesaian kepada kecacatan ini ialah mengubah suai reka bentuk stensil -butiran lanjut boleh lihat di sini.

Penggunaan nitrogen semasa proses pengaliran semula harus dipertimbangkan kerana trend berpindah dari pes pateri yang mengandungi fluks yang kuat.Isunya sebenarnya bukan keupayaan untuk mengalir semula dalam nitrogen, tetapi lebih kepada keupayaan untuk mengalir semula tanpa kehadiran oksigen.Pemanasan pateri dengan kehadiran oksigen akan menghasilkan oksida, yang secara amnya merupakan permukaan yang tidak boleh dipateri.

Menyejukkan– Ini hanyalah peringkat semasa pemasangan disejukkan tetapi adalah penting untuk tidak menyejukkan pemasangan terlalu cepat – biasanya kadar penyejukan yang disyorkan tidak boleh melebihi 3ºC/saat.

Reka Bentuk Jejak PCB/Komponen

Terdapat beberapa aspek reka bentuk PCB yang mempunyai pengaruh ke atas seberapa baik pemasangan akan mengalir semula.Contohnya ialah saiz trek yang menyambung kepada jejak komponen – jika trek yang menyambung ke satu bahagian tapak komponen lebih besar daripada yang lain ini boleh menyebabkan ketidakseimbangan haba menyebabkan bahagian itu 'batu nisan' seperti yang boleh dilihat di bawah:-

Contoh lain ialah 'pengimbangan tembaga' - banyak reka bentuk PCB menggunakan kawasan tembaga yang besar dan jika pcb dimasukkan ke dalam panel untuk membantu proses pembuatan ia boleh menyebabkan ketidakseimbangan dalam tembaga.Ini boleh menyebabkan panel meleding semasa pengaliran semula dan oleh itu penyelesaian yang disyorkan ialah menambah 'pengimbangan tembaga' pada kawasan sisa panel seperti yang boleh dilihat di bawah:-

Lihat'Reka Bentuk untuk Pembuatan'untuk pertimbangan lain.

Cetakan PCB dengan teliti menggunakan stensil yang direka dengan baik

Langkah-langkah proses awal dalam pemasangan pelekap permukaan adalah penting untuk proses pematerian aliran semula yang berkesan.Theproses percetakan tampal pateriadalah kunci untuk memastikan deposit tampal pateri yang konsisten pada PCB.Sebarang kesalahan pada peringkat ini akan membawa kepada keputusan yang tidak diingini dan kawalan sepenuhnya terhadap proses ini bersama-samareka bentuk stensil yang berkesandiperlukan.

Peletakan berulang komponen pelekap permukaan

Variasi penempatan komponen

Peletakan komponen pelekap permukaan mesti boleh diulang dan mesin pilih dan letak yang boleh dipercayai dan diselenggara dengan baik diperlukan.Jika pakej komponen tidak diajar dengan cara yang betul ia boleh menyebabkan sistem penglihatan mesin tidak melihat setiap bahagian dengan cara yang sama dan oleh itu variasi dalam penempatan akan diperhatikan.Ini akan membawa kepada hasil yang tidak konsisten selepas proses pematerian aliran semula.

Program peletakan komponen boleh dibuat menggunakan mesin pilih dan letak tetapi proses ini tidak setepat mengambil maklumat centroid terus daripada data PCB Gerber.Selalunya data centroid ini dieksport daripada perisian reka bentuk PCB tetapi kadangkala tidak tersedia dan sebagainyaperkhidmatan untuk menjana fail centroid daripada data Gerber ditawarkan oleh Surface Mount Process.

Semua mesin penempatan komponen akan mempunyai 'Ketepatan Peletakan' yang ditentukan seperti:-

35um (QFPs) hingga 60um (cip) @ 3 sigma

Ia juga penting untuk muncung yang betul dipilih untuk jenis komponen yang akan diletakkan – julat muncung peletakan komponen yang berbeza boleh dilihat di bawah:-

PCB berkualiti baik, komponen dan tampal pateri

Kualiti semua item yang digunakan semasa proses mestilah tinggi kerana apa-apa yang berkualiti rendah akan membawa kepada hasil yang tidak diingini.Bergantung pada proses pembuatan PCB dan cara ia disimpan, kemasan PCB boleh menyebabkan kebolehpaterian yang lemah semasa proses pematerian aliran semula.Di bawah ialah contoh perkara yang boleh dilihat apabila kemasan permukaan pada PCB adalah buruk yang membawa kepada kecacatan yang dikenali sebagai 'Black Pad':-

KEMASAN PCB BERKUALITI BAIK

PCB yang ternoda

Pateri mengalir ke komponen dan bukan PCB

Dengan cara yang sama kualiti plumbum komponen pelekap permukaan boleh menjadi lemah bergantung pada proses pembuatan dan kaedah penyimpanan.

Kualiti pes pateri sangat dipengaruhi olehpenyimpanan dan pengendalian.Tampal pateri yang tidak berkualiti jika digunakan berkemungkinan memberikan hasil seperti yang dapat dilihat di bawah:-