Рефлов лемљење је процес у коме се паста за лемљење (лепљива мешавина прашкастог лема и флукса) користи за привремено причвршћивање једне или више електричних компоненти на њихове контактне јастучиће, након чега се цео склоп подвргава контролисаној топлоти, која топи лем. , трајно повезујући зглоб.Загревање се може постићи пропуштањем склопа кроз рефлов пећ или под инфрацрвеном лампом или лемљењем појединачних спојева оловком за врући ваздух.
Рефлов лемљење је најчешћи метод причвршћивања компоненти за површинску монтажу на штампану плочу, иако се може користити и за компоненте кроз рупе попуњавањем рупа пастом за лемљење и уметањем каблова компоненти кроз пасту.Пошто лемљење таласом може бити једноставније и јефтиније, рефлов се генерално не користи на чистим плочама кроз рупе.Када се користи на плочама које садрже мешавину СМТ и ТХТ компоненти, рефлов кроз отвор омогућава да се корак таласног лемљења елиминише из процеса монтаже, потенцијално смањујући трошкове монтаже.
Циљ процеса рефлов је да се растопи лем и загреју суседне површине, без прегревања и оштећења електричних компоненти.У конвенционалном процесу лемљења рефлов, обично постоје четири фазе, које се називају „зоне“, од којих свака има посебан термички профил: претходно загревање, термичко намакање (често скраћено на само натапање), рефлов и хлађење.
Зона предгревања
Максимални нагиб је однос температура/време који мери колико се брзо мења температура на штампаној плочи.Зона предгревања је често најдужа зона и често успоставља брзину кретања.Брзина повећања је обично негде између 1,0 °Ц и 3,0 °Ц у секунди, често пада између 2,0 °Ц и 3,0 °Ц (4 °Ф до 5 °Ф) у секунди.Ако брзина премашује максимални нагиб, може доћи до оштећења компоненти услед топлотног удара или пуцања.
Лемна паста такође може имати ефекат прскања.Одељак за претходно загревање је место где растварач у пасти почиње да испарава, а ако је брзина пораста (или ниво температуре) пренизак, испаравање испарљивих флукса је непотпуно.
Термална зона
Други део, термичко намакање, је типично излагање од 60 до 120 секунди за уклањање испарљивих лемних паста и активацију флукса (види флукс), где компоненте флукса почињу оксидацију на компонентним водовима и јастучићима.Превисока температура може довести до прскања лема или куглица, као и до оксидације пасте, јастучића за причвршћивање и завршетака компоненти.
Слично томе, флуксови се можда неће у потпуности активирати ако је температура прениска.На крају зоне намакања пожељна је термичка равнотежа читавог склопа непосредно пре зоне рефлов.Предлаже се профил намакања да би се смањила свака делта Т између компоненти различитих величина или ако је склоп ПЦБ-а веома велик.Такође се препоручује профил за намакање да би се смањило пражњење у пакетима типа поља.
Рефлов зона
Трећи део, зона повратног тока, такође се назива „време изнад рефлукса” или „време изнад ликвидуса” (ТАЛ), и део је процеса где се постиже максимална температура.Важно је узети у обзир вршну температуру, која је максимална дозвољена температура целог процеса.Уобичајена вршна температура је 20–40 °Ц изнад ликвидуса. Ову границу одређује компонента на склопу са најнижом толеранцијом за високе температуре (компонента која је најподложнија термичком оштећењу).Стандардна смерница је да се од максималне температуре коју најрањивија компонента може одржи одузети 5 °Ц да би се постигла максимална температура за процес.Важно је пратити температуру процеса како не би прекорачила ову границу.
Поред тога, високе температуре (изнад 260 °Ц) могу изазвати оштећење унутрашњих матрица СМТ компоненти, као и подстаћи раст интерметала.Супротно томе, температура која није довољно врућа може спречити да се паста адекватно поврати.
Време изнад ликвидуса (ТАЛ), или време изнад рефлов, мери колико дуго је лем течност.Флукс смањује површински напон на споју метала како би се постигло металуршко везивање, омогућавајући да се појединачне сфере праха за лемљење комбинују.Ако време профила премашује спецификацију произвођача, резултат може бити прерано активирање или потрошња флукса, ефективно „сушење” пасте пре формирања лемног споја.Недовољан однос време/температура узрокује смањење чишћења флукса, што доводи до слабог влажења, неадекватног уклањања растварача и флукса и могуће неисправних лемних спојева.
Стручњаци обично препоручују најкраћи могући ТАЛ, међутим, већина паста наводи минимални ТАЛ од 30 секунди, иако изгледа да нема јасног разлога за то одређено време.Једна од могућности је да постоје места на штампаној плочи која се не мере током профилисања, па стога постављање минималног дозвољеног времена на 30 секунди смањује шансе да се неизмерено подручје не рефлов.Високо минимално време преливања такође пружа маргину сигурности од промена температуре у пећници.Време влажења идеално остаје испод 60 секунди изнад ликвидуса.Додатно време изнад ликвидуса може изазвати прекомерни раст интерметала, што може довести до крхкости зглоба.Плоча и компоненте се такође могу оштетити током дужег времена током ликвидуса, а већина компоненти има добро дефинисано временско ограничење колико дуго могу бити изложене температурама преко датог максимума.
Премало времена изнад ликвидуса може заробити раствараче и флукс и створити потенцијал за хладне или тупе спојеве, као и шупљине од лемљења.
Зона хлађења
Последња зона је зона хлађења за постепено хлађење обрађене плоче и учвршћивање лемних спојева.Правилно хлађење спречава прекомерно формирање интерметала или термички удар на компоненте.Типичне температуре у зони хлађења се крећу од 30–100 °Ц (86–212 °Ф).Брза брзина хлађења је изабрана да би се створила финозрнаста структура која је механички најисправнија.
[1] За разлику од максималне стопе повећања, стопа смањења се често занемарује.Може бити да је брзина рампе мање критична изнад одређених температура, међутим, максимални дозвољени нагиб за било коју компоненту треба да важи без обзира да ли се компонента загрева или хлади.Обично се предлаже брзина хлађења од 4°Ц/с.То је параметар који треба узети у обзир приликом анализе резултата процеса.
Термин "рефлов" се користи за означавање температуре изнад које ће се чврста маса легуре за лем сигурно истопити (за разлику од тога да ће само омекшати).Ако се охлади испод ове температуре, лем неће тећи.Још једном загрејан изнад њега, лем ће поново тећи - отуда "поновно тећи".
Савремене технике склапања кола које користе поновно лемљење не дозвољавају нужно да лем тече више од једном.Они гарантују да гранулирани лем садржан у пасти за лемљење премашује температуру повратног тока укљученог лема.
Термичко профилисање
Графички приказ индекса прозора процеса за термички профил.
У индустрији производње електронике, статистичка мера, позната као Индекс прозора процеса (ПВИ) се користи за квантификацију робусности термичког процеса.ПВИ помаже да се мери колико се процес "уклапа" у кориснички дефинисано ограничење процеса познато као граница спецификације. Сваки термални профил се рангира према томе како се "уклапа" у прозор процеса (спецификација или граница толеранције).
Центар процесног прозора је дефинисан као нула, а крајња ивица прозора процеса као 99%. ПВИ већи или једнак 100% указује да профил не обрађује производ у оквиру спецификације.ПВИ од 99% указује да профил обрађује производ у оквиру спецификације, али се покреће на ивици прозора процеса.ПВИ од 60% означава да профил користи 60% спецификације процеса.Користећи ПВИ вредности, произвођачи могу да одреде колики део процесног прозора користи одређени термални профил.Нижа вредност ПВИ указује на робуснији профил.
За максималну ефикасност, одвојене ПВИ вредности се израчунавају за процесе врха, нагиба, повратног тока и натапања термичког профила.Да би се избегла могућност да топлотни удар утиче на излаз, мора се одредити и изравнати најстрмији нагиб у термичком профилу.Произвођачи користе софтвер направљен по мери за прецизно одређивање и смањење стрмине нагиба.Поред тога, софтвер такође аутоматски поново калибрише ПВИ вредности за процесе врха, нагиба, повратног тока и намакања.Постављањем ПВИ вредности, инжењери могу да обезбеде да се процес лемљења не прегреје или охлади пребрзо.
Време поста: мар-01-2022