POSTOPEK POVRŠINSKE MONTAŽE

Reflow spajkanje je najpogosteje uporabljena metoda za pritrjevanje komponent za površinsko montažo na tiskana vezja (PCB).Cilj postopka je oblikovati sprejemljive spajkalne spoje s prvim predgretjem komponent/PCB/spajkalne paste in nato taljenjem spajke brez povzročanja škode zaradi pregrevanja.

Ključni vidiki, ki vodijo do učinkovitega postopka reflow spajkanja, so naslednji:

1. Primeren stroj
2. Sprejemljiv profil reflowa
3. Oblikovanje odtisa PCB/komponent
4. Skrbno natisnjeno PCB z dobro oblikovano šablono
5. Ponovljiva namestitev komponent za površinsko montažo
6. Kakovost PCB, komponent in spajkalne paste

Primeren stroj

Na voljo so različne vrste spajkalnih strojev za ponovno pretapljanje, odvisno od zahtevane hitrosti linije in dizajna/materiala sklopov PCB, ki jih je treba obdelati.Izbrana peč mora biti primerne velikosti za obvladovanje stopnje proizvodnje opreme za pobiranje in postavitev.

Hitrost proge je mogoče izračunati, kot je prikazano spodaj:-

Hitrost proge (najmanjša) =Plošče na minuto x dolžina na ploščo
Faktor obremenitve (prostor med ploščami)

Pomembno je upoštevati ponovljivost postopka, zato 'faktor obremenitve' običajno določi proizvajalec stroja, izračun je prikazan spodaj:

Da bi lahko izbrali pravilno velikost pečice za reflow, mora biti hitrost postopka (opredeljena spodaj) večja od minimalne izračunane hitrosti linije.

Hitrost procesa =Dolžina ogrevane komore pečice
Čas zadrževanja procesa

Spodaj je primer izračuna za določitev pravilne velikosti pečice:-

Sestavljalec SMT želi proizvajati 8-palčne plošče s hitrostjo 180 na uro.Proizvajalec spajkalne paste priporoča 4-minutni profil v treh korakih.Koliko časa potrebujem pečico za obdelavo desk pri tej zmogljivosti?

Deske na minuto = 3 (180/uro)
Dolžina na ploščo = 8 palcev
Faktor obremenitve = 0,8 (2-palčni prostor med ploščama)
Čas zadrževanja procesa = 4 minute

Izračunajte hitrost proge:(3 deske/min) x (8 palcev/desko)
0,8

Hitrost proge = 30 palcev/minuto

Zato mora imeti peč za reflow procesno hitrost najmanj 30 palcev na minuto.

Določite segreto dolžino komore pečice z enačbo hitrosti procesa:

30 in/min =Dolžina ogrevane komore pečice
4 minute

Dolžina ogrevane pečice = 120 palcev (10 čevljev)

Upoštevajte, da bo celotna dolžina pečice presegla 10 čevljev, vključno s hladilnim delom in nakladalnimi deli tekočega traku.Izračun velja za OGRETO DOLŽINO – NE CELOTNO DOLŽINO PEČICE.

2. Regulacija zaprte zanke za hitrost konvekcijskih ventilatorjev – Obstajajo določeni paketi za površinsko montažo, kot je SOD323 (glejte vložek), ki imajo majhno razmerje med kontaktno površino in maso, kar je dovzetno za motnje med postopkom reflowa.Za sklope, ki uporabljajo takšne dele, je priporočena možnost nadzora hitrosti konvencionalnih ventilatorjev z zaprto zanko.

3. Samodejno krmiljenje širine transportnega traku in oporne sredinske plošče – ​​nekateri stroji imajo ročno prilagajanje širine, a če je treba obdelati veliko različnih sklopov z različnimi širinami PCB, je ta možnost priporočljiva za vzdrževanje doslednega postopka.

Sprejemljiv profil reflowa

Da bi ustvarili profil reflowa, so termočleni povezani z vzorčnim sklopom (običajno z visokotemperaturnim spajkom) na številnih lokacijah za merjenje temperaturnega razpona po tiskanem vezju.Priporočljivo je, da imate vsaj en termočlen nameščen na ploščici proti robu tiskanega vezja in en termočlen nameščen na ploščici proti sredini tiskanega vezja.V idealnem primeru bi bilo treba uporabiti več termočlenov za merjenje celotnega razpona temperatur v tiskanem vezju – znano kot „Delta T“.

Znotraj tipičnega spajkalnega profila reflow so običajno štiri stopnje – predgretje, namakanje, reflow in hlajenje.Glavni cilj je prenesti dovolj toplote v sklop za taljenje spajke in oblikovanje spajkalnih spojev, ne da bi pri tem povzročil kakršno koli škodo na komponentah ali PCB.

Predgrejte– Med to fazo se komponente, PCB in spajka segrejejo na določeno temperaturo namakanja ali zadrževanja, pri čemer pazite, da se ne segrejejo prehitro (običajno ne več kot 2ºC/sekundo – preverite podatkovni list spajkalne paste).Prehitro segrevanje lahko povzroči okvare, kot so pokanje komponent in razprševanje spajkalne paste, kar povzroči spajkalne kroglice med reflowom.

Namočite– Namen te faze je zagotoviti, da so vse komponente segrete na zahtevano temperaturo pred vstopom v fazo reflowa.Namakanje običajno traja od 60 do 120 sekund, odvisno od „masne razlike“ sestava in vrste prisotnih komponent.Učinkovitejši kot je prenos toplote med fazo namakanja, manj časa je potrebno.

Če ima profil reflow med fazo reflow premalo toplote, bodo spajkalni spoji podobni spodnjim slikam:-

spajkanje ne oblikovanega fileta s svincem

Vse spajkalne kroglice se niso stopile

Pogosta napaka pri spajkanju po reflowu je nastanek spajkalnih kroglic/kroglic na sredini čipa, kot je prikazano spodaj.Rešitev za to napako je sprememba zasnove šablone -več podrobnosti si lahko ogledate tukaj.

Zaradi trenda opuščanja spajkalne paste, ki vsebuje močna talila, je treba razmisliti o uporabi dušika med postopkom reflowa.Težava res ni v zmožnosti pretoka v dušiku, temveč v zmožnosti pretoka v odsotnosti kisika.Segrevanje spajke v prisotnosti kisika bo ustvarilo okside, ki so na splošno površine, ki jih ni mogoče spajkati.

Hlajenje– To je preprosto faza, med katero se sklop ohlaja, vendar je pomembno, da sklopa ne ohladite prehitro – običajno priporočena hitrost ohlajanja ne sme preseči 3ºC/sekundo.

Zasnova odtisa PCB/komponent

Obstajajo številni vidiki zasnove tiskanega vezja, ki vplivajo na to, kako dobro se bo sklop prelil.Primer je velikost tirnic, ki se povezujejo z odtisom komponente – če je tirnica, ki se povezuje z eno stranjo odtisa komponente, večja od druge, lahko to povzroči toplotno neravnovesje, ki povzroči, da del postane "nagrobnik", kot je prikazano spodaj:-

Drug primer je 'uravnoteženje bakra' – veliko modelov tiskanih vezij uporablja velike površine bakra in če je tiskano vezje vstavljeno v ploščo za pomoč pri proizvodnem procesu, lahko povzroči neravnovesje v bakru.To lahko povzroči, da se plošča med reflowom zvije, zato je priporočena rešitev, da se na odpadna področja plošče doda 'uravnoteženje bakra', kot je prikazano spodaj:-

glej"Oblikovanje za proizvodnjo"zaradi drugih razlogov.

Skrbno natisnjeno PCB z dobro oblikovano šablono

Prejšnji procesni koraki znotraj sklopa za površinsko montažo so ključnega pomena za učinkovit postopek reflow spajkanja.Thepostopek tiskanja spajkalne pasteje ključnega pomena za zagotovitev doslednega nanosa spajkalne paste na PCB.Vsaka napaka na tej stopnji bo povzročila neželene rezultate in s tem popoln nadzor nad tem procesomučinkovito oblikovanje šabloneje potrebno.

Ponovljiva namestitev komponent za površinsko montažo

Različica postavitve komponent

Namestitev komponent za površinsko montažo mora biti ponovljiva, zato je potreben zanesljiv, dobro vzdrževan stroj za pobiranje in namestitev.Če se paketi komponent ne naučijo na pravilen način, lahko povzroči, da sistem strojnega vida ne vidi vsakega dela na enak način, zato bodo opažene razlike v postavitvi.To bo privedlo do nedoslednih rezultatov po postopku reflow spajkanja.

Programe za postavitev komponent je mogoče ustvariti s stroji za izbiro in namestitev, vendar ta postopek ni tako natančen kot jemanje informacij o centroidu neposredno iz podatkov PCB Gerber.Precej pogosto se ti podatki o centroidu izvozijo iz programske opreme za načrtovanje tiskanega vezja, vendar včasih niso na voljo in takoSurface Mount Process ponuja storitev za ustvarjanje centroidne datoteke iz podatkov Gerber.

Vsi stroji za postavitev sestavnih delov bodo imeli določeno 'natančnost namestitve', kot je:-

35um (QFP) do 60um (čipi) @ 3 sigma

Prav tako je pomembno, da izberete pravilno šobo za vrsto komponente, ki jo želite namestiti – vrsto različnih šob za namestitev komponent lahko vidite spodaj:-

Kakovost PCB, komponent in spajkalne paste

Kakovost vseh predmetov, ki se uporabljajo med postopkom, mora biti visoka, ker bo karkoli slabe kakovosti povzročilo neželene rezultate.Odvisno od proizvodnega procesa PCB-jev in načina, na katerega so bili shranjeni, lahko končna obdelava PCB-jev privede do slabe spajkalne sposobnosti med postopkom reflow spajkanja.Spodaj je primer, kaj lahko vidimo, ko je površinska obdelava tiskanega vezja slaba, kar povzroči napako, znano kot "črna ploščica": -

DOBRA KAKOVOST PCB ZAKLJUČKA

POTARNEL PCB

Spajka teče na komponento in ne na tiskano vezje

Na podoben način je lahko kakovost kablov komponent za površinsko montažo slaba, odvisno od postopka izdelave in načina shranjevanja.

Na kakovost spajkalne paste močno vplivaskladiščenje in rokovanje.Spajkalna pasta slabe kakovosti, če jo uporabite, bo verjetno dala rezultate, kot je prikazano spodaj:-