ఉపరితల మౌంట్ ప్రక్రియ

రిఫ్లో టంకం అనేది ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్‌లకు (PCB లు) ఉపరితల మౌంట్ భాగాలను జోడించడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించే పద్ధతి.ప్రక్రియ యొక్క లక్ష్యం ఏమిటంటే, ముందుగా భాగాలు/PCB/సోల్డర్ పేస్ట్‌ను ముందుగా వేడి చేయడం ద్వారా ఆమోదయోగ్యమైన టంకము జాయింట్‌లను ఏర్పరచడం మరియు వేడెక్కడం ద్వారా నష్టం జరగకుండా టంకమును కరిగించడం.

సమర్థవంతమైన రీఫ్లో టంకం ప్రక్రియకు దారితీసే ముఖ్య అంశాలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

1. తగిన యంత్రం
2. ఆమోదయోగ్యమైన రిఫ్లో ప్రొఫైల్
3. PCB/కాంపోనెంట్ ఫుట్‌ప్రింట్ డిజైన్
4. బాగా రూపొందించిన స్టెన్సిల్ ఉపయోగించి PCBని జాగ్రత్తగా ముద్రించండి
5. ఉపరితల మౌంట్ భాగాల పునరావృత ప్లేస్‌మెంట్
6. మంచి నాణ్యత గల PCB, భాగాలు మరియు టంకము పేస్ట్

తగిన యంత్రం

అవసరమైన లైన్ వేగం మరియు ప్రాసెస్ చేయాల్సిన PCB అసెంబ్లీల డిజైన్/మెటీరియల్ ఆధారంగా వివిధ రకాల రిఫ్లో టంకం యంత్రం అందుబాటులో ఉన్నాయి.ఎంచుకున్న ఓవెన్ పిక్ మరియు ప్లేస్ పరికరాల ఉత్పత్తి రేటును నిర్వహించడానికి తగిన పరిమాణంలో ఉండాలి.

దిగువ చూపిన విధంగా లైన్ వేగాన్ని లెక్కించవచ్చు: -

లైన్ వేగం (కనిష్ట) =నిమిషానికి బోర్డులు x ఒక్కో బోర్డ్‌కు పొడవు
లోడ్ ఫ్యాక్టర్ (బోర్డుల మధ్య ఖాళీ)

ప్రక్రియ యొక్క పునరావృతతను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం చాలా ముఖ్యం కాబట్టి 'లోడ్ ఫ్యాక్టర్' సాధారణంగా యంత్ర తయారీదారుచే పేర్కొనబడుతుంది, గణన క్రింద చూపబడింది:

సరైన పరిమాణ రిఫ్లో ఓవెన్‌ని ఎంచుకోవడానికి ప్రాసెస్ వేగం (క్రింద నిర్వచించబడింది) కనిష్టంగా లెక్కించబడిన లైన్ వేగం కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి.

ప్రక్రియ వేగం =ఓవెన్ చాంబర్ వేడిచేసిన పొడవు
ప్రాసెస్ నివాస సమయం

సరైన ఓవెన్ పరిమాణాన్ని స్థాపించడానికి గణన యొక్క ఉదాహరణ క్రింద ఉంది:-

ఒక SMT అసెంబ్లర్ గంటకు 180 చొప్పున 8-అంగుళాల బోర్డులను ఉత్పత్తి చేయాలనుకుంటున్నారు.టంకము పేస్ట్ తయారీదారు 4 నిమిషాల, మూడు దశల ప్రొఫైల్‌ను సిఫార్సు చేస్తాడు.ఈ త్రూపుట్ వద్ద నేను బోర్డులను ప్రాసెస్ చేయడానికి ఓవెన్ ఎంత సమయం కావాలి?

నిమిషానికి బోర్డులు = 3 (180/గంట)
ఒక్కో బోర్డుకు పొడవు = 8 అంగుళాలు
లోడ్ ఫ్యాక్టర్ = 0.8 (బోర్డుల మధ్య 2-అంగుళాల ఖాళీ)
ప్రాసెస్ డ్వెల్ సమయం = 4 నిమిషాలు

లైన్ వేగాన్ని లెక్కించండి:(3 బోర్డులు/నిమి) x (8 అంగుళాలు/బోర్డ్)
0.8

లైన్ వేగం = 30 అంగుళాలు/నిమిషం

అందువల్ల, రిఫ్లో ఓవెన్ తప్పనిసరిగా నిమిషానికి కనీసం 30 అంగుళాల ప్రక్రియ వేగాన్ని కలిగి ఉండాలి.

ప్రక్రియ వేగ సమీకరణంతో ఓవెన్ చాంబర్ వేడిచేసిన పొడవును నిర్ణయించండి:

30 in/min =ఓవెన్ చాంబర్ వేడిచేసిన పొడవు
4 నిమిషాలు

ఓవెన్ హీటెడ్ పొడవు = 120 అంగుళాలు (10 అడుగులు)

శీతలీకరణ విభాగం మరియు కన్వేయర్ లోడింగ్ విభాగాలతో సహా ఓవెన్ మొత్తం పొడవు 10 అడుగుల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుందని గమనించండి.గణన వేడిచేసిన పొడవు కోసం - మొత్తం ఓవెన్ పొడవు కాదు.

2. ఉష్ణప్రసరణ అభిమానుల వేగం కోసం క్లోజ్డ్ లూప్ నియంత్రణ - SOD323 (ఇన్సర్ట్ చూడండి) వంటి నిర్దిష్ట ఉపరితల మౌంట్ ప్యాకేజీలు ఉన్నాయి, ఇవి రిఫ్లో ప్రక్రియ సమయంలో భంగం కలిగించే అవకాశం ఉన్న ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తికి చిన్న సంపర్క ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంటాయి.కన్వెన్షన్ ఫ్యాన్‌ల క్లోజ్డ్ లూప్ స్పీడ్ కంట్రోల్ అటువంటి భాగాలను ఉపయోగించే అసెంబ్లీలకు సిఫార్సు చేయబడిన ఎంపిక.

3. కన్వేయర్ మరియు సెంటర్-బోర్డ్-సపోర్ట్ వెడల్పుల స్వయంచాలక నియంత్రణ - కొన్ని యంత్రాలు మాన్యువల్ వెడల్పు సర్దుబాటును కలిగి ఉంటాయి, అయితే వివిధ PCB వెడల్పులతో ప్రాసెస్ చేయడానికి అనేక విభిన్న సమావేశాలు ఉంటే, స్థిరమైన ప్రక్రియను నిర్వహించడానికి ఈ ఎంపిక సిఫార్సు చేయబడింది.

ఆమోదయోగ్యమైన రిఫ్లో ప్రొఫైల్

ఒక రిఫ్లో ప్రొఫైల్‌ను సృష్టించేందుకు, PCB అంతటా ఉష్ణోగ్రతల పరిధిని కొలవడానికి అనేక ప్రదేశాలలో నమూనా అసెంబ్లీకి (సాధారణంగా అధిక ఉష్ణోగ్రత టంకముతో) థర్మోకపుల్స్ కనెక్ట్ చేయబడతాయి.PCB అంచున ఉన్న ప్యాడ్‌పై కనీసం ఒక థర్మోకపుల్‌ని మరియు PCB మధ్యలో ప్యాడ్‌పై ఒక థర్మోకపుల్‌ని ఉంచాలని సిఫార్సు చేయబడింది.PCB అంతటా పూర్తి స్థాయి ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడానికి ఆదర్శవంతంగా మరిన్ని థర్మోకపుల్‌లను ఉపయోగించాలి - దీనిని 'డెల్టా T' అని పిలుస్తారు.

సాధారణ రిఫ్లో టంకం ప్రొఫైల్‌లో సాధారణంగా నాలుగు దశలు ఉంటాయి - ప్రీహీట్, సోక్, రిఫ్లో మరియు కూలింగ్.టంకమును కరిగించడానికి మరియు భాగాలు లేదా PCBకి ఎటువంటి నష్టం జరగకుండా టంకము జాయింట్‌లను ఏర్పరచడానికి తగినంత వేడిని అసెంబ్లీలోకి బదిలీ చేయడం ప్రధాన లక్ష్యం.

ముందుగా వేడి చేయండి- ఈ దశలో భాగాలు, PCB మరియు టంకము అన్నీ నిర్దేశిత నానబెట్టడానికి లేదా నివాస ఉష్ణోగ్రతకు వేడి చేయబడతాయి (సాధారణంగా 2ºC/సెకను కంటే ఎక్కువ కాదు - టంకము పేస్ట్ డేటాషీట్‌ను తనిఖీ చేయండి).చాలా త్వరగా వేడి చేయడం వలన భాగాలు పగుళ్లు ఏర్పడటం మరియు టంకము పేస్ట్ రిఫ్లో సమయంలో టంకము బంతులు చిందటం వంటి లోపాలను కలిగిస్తుంది.

నానబెట్టండి- రిఫ్లో దశలోకి ప్రవేశించే ముందు అన్ని భాగాలు అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత వరకు ఉన్నాయని నిర్ధారించడం ఈ దశ యొక్క ఉద్దేశ్యం.అసెంబ్లీ యొక్క 'మాస్ డిఫరెన్షియల్' మరియు ప్రస్తుతం ఉన్న భాగాల రకాలను బట్టి సాధారణంగా సోక్ 60 మరియు 120 సెకన్ల మధ్య ఉంటుంది.నానబెట్టే దశలో ఉష్ణ బదిలీ మరింత సమర్థవంతంగా ఉంటే తక్కువ సమయం అవసరం.

రిఫ్లో ప్రొఫైల్‌లో రిఫ్లో దశలో తగినంత వేడి వర్తించకపోతే, దిగువ చిత్రాల మాదిరిగానే టంకము కీళ్ళు కనిపిస్తాయి:-

టంకము సీసంతో ఏర్పడిన ఫిల్లెట్ కాదు

అన్ని టంకము బంతులను కరిగించలేదు

రిఫ్లో తర్వాత ఒక సాధారణ టంకం లోపం మధ్య-చిప్ టంకము బంతులు/పూసలు ఏర్పడటం క్రింద చూడవచ్చు.ఈ లోపానికి పరిష్కారం స్టెన్సిల్ డిజైన్‌ను సవరించడం -మరిన్ని వివరాలను ఇక్కడ చూడవచ్చు.

బలమైన ఫ్లక్స్‌లను కలిగి ఉన్న టంకము పేస్ట్ నుండి దూరంగా వెళ్లే ధోరణి కారణంగా రిఫ్లో ప్రక్రియ సమయంలో నత్రజని వాడకాన్ని పరిగణించాలి.సమస్య నిజంగా నత్రజనిలో తిరిగి ప్రవహించే సామర్థ్యం కాదు, ఆక్సిజన్ లేనప్పుడు తిరిగి ప్రవహించే సామర్థ్యం.ఆక్సిజన్ సమక్షంలో టంకము వేడి చేయడం ఆక్సైడ్లను సృష్టిస్తుంది, ఇవి సాధారణంగా టంకం కాని ఉపరితలాలు.

శీతలీకరణ- ఇది కేవలం అసెంబ్లీని చల్లబరిచే దశ, కానీ అసెంబ్లీని చాలా వేగంగా చల్లబరచకుండా ఉండటం ముఖ్యం - సాధారణంగా సిఫార్సు చేయబడిన శీతలీకరణ రేటు 3ºC/సెకనుకు మించకూడదు.

PCB/కాంపోనెంట్ ఫుట్‌ప్రింట్ డిజైన్

పిసిబి డిజైన్‌లో అసెంబ్లి ఎంత బాగా రిఫ్లో అవుతుందనే దానిపై ప్రభావం చూపే అనేక అంశాలు ఉన్నాయి.కాంపోనెంట్ ఫుట్‌ప్రింట్‌కు కనెక్ట్ చేసే ట్రాక్‌ల పరిమాణం ఒక ఉదాహరణ – కాంపోనెంట్ పాదముద్ర యొక్క ఒక వైపుకు కనెక్ట్ చేసే ట్రాక్ మరొకటి కంటే పెద్దదిగా ఉంటే, ఇది దిగువ చూడగలిగే విధంగా 'సమాధి రాయి'కి కారణమయ్యే ఉష్ణ అసమతుల్యతకు దారి తీస్తుంది:-

మరొక ఉదాహరణ 'కాపర్ బ్యాలెన్సింగ్' - అనేక PCB డిజైన్‌లు పెద్ద రాగి ప్రాంతాలను ఉపయోగిస్తాయి మరియు తయారీ ప్రక్రియకు సహాయపడటానికి pcbని ప్యానెల్‌లో ఉంచినట్లయితే అది రాగిలో అసమతుల్యతకు దారి తీస్తుంది.ఇది రీఫ్లో సమయంలో ప్యానెల్ వార్ప్ అయ్యేలా చేస్తుంది మరియు క్రింద చూడగలిగే విధంగా ప్యానెల్ యొక్క వ్యర్థ ప్రాంతాలకు 'కాపర్ బ్యాలెన్సింగ్'ని జోడించడం సిఫార్సు చేయబడిన పరిష్కారం:-

చూడండి'తయారీ కోసం డిజైన్'ఇతర పరిశీలనల కోసం.

బాగా రూపొందించిన స్టెన్సిల్ ఉపయోగించి PCBని జాగ్రత్తగా ముద్రించండి

ఉపరితల మౌంట్ అసెంబ్లీలో మునుపటి ప్రక్రియ దశలు సమర్థవంతమైన రీఫ్లో టంకం ప్రక్రియకు కీలకం.దిటంకము పేస్ట్ ప్రింటింగ్ ప్రక్రియPCBలో టంకము పేస్ట్ యొక్క స్థిరమైన డిపాజిట్‌ని నిర్ధారించడానికి కీలకం.ఈ దశలో ఏదైనా తప్పు అవాంఛనీయ ఫలితాలకు దారి తీస్తుంది మరియు దానితో పాటు ఈ ప్రక్రియపై పూర్తి నియంత్రణ ఉంటుందిసమర్థవంతమైన స్టెన్సిల్ డిజైన్అవసరమైంది.

ఉపరితల మౌంట్ భాగాల పునరావృత ప్లేస్‌మెంట్

కాంపోనెంట్ ప్లేస్‌మెంట్ వైవిధ్యం

ఉపరితల మౌంట్ కాంపోనెంట్‌ల ప్లేస్‌మెంట్ తప్పనిసరిగా పునరావృతమయ్యేలా ఉండాలి మరియు కాబట్టి నమ్మదగిన, బాగా నిర్వహించబడే పిక్ మరియు ప్లేస్ మెషిన్ అవసరం.కాంపోనెంట్ ప్యాకేజీలను సరైన పద్ధతిలో బోధించకపోతే అది యంత్రాల దృష్టి వ్యవస్థ ప్రతి భాగాన్ని ఒకే విధంగా చూడకుండా చేస్తుంది మరియు ప్లేస్‌మెంట్‌లో వైవిధ్యం గమనించబడుతుంది.ఇది రిఫ్లో టంకం ప్రక్రియ తర్వాత అస్థిరమైన ఫలితాలకు దారి తీస్తుంది.

పిక్ మరియు ప్లేస్ మెషీన్‌లను ఉపయోగించి కాంపోనెంట్ ప్లేస్‌మెంట్ ప్రోగ్రామ్‌లను సృష్టించవచ్చు కానీ ఈ ప్రక్రియ నేరుగా PCB గెర్బర్ డేటా నుండి సెంట్రాయిడ్ సమాచారాన్ని తీసుకున్నంత ఖచ్చితమైనది కాదు.చాలా తరచుగా ఈ సెంట్రాయిడ్ డేటా PCB డిజైన్ సాఫ్ట్‌వేర్ నుండి ఎగుమతి చేయబడుతుంది కానీ కొన్నిసార్లు అందుబాటులో ఉండదు కాబట్టిGerber డేటా నుండి సెంట్రాయిడ్ ఫైల్‌ను రూపొందించడానికి సర్వీస్ సర్ఫేస్ మౌంట్ ప్రాసెస్ ద్వారా అందించబడుతుంది.

అన్ని కాంపోనెంట్స్ ప్లేస్‌మెంట్ మెషీన్‌లు 'ప్లేస్‌మెంట్ ఖచ్చితత్వం'ని కలిగి ఉంటాయి:-

35um (QFPs) నుండి 60um (చిప్స్) @ 3 సిగ్మా

ఉంచాల్సిన కాంపోనెంట్ రకం కోసం సరైన నాజిల్‌ని ఎంచుకోవడం కూడా చాలా ముఖ్యం - విభిన్న కాంపోనెంట్ ప్లేస్‌మెంట్ నాజిల్‌ల శ్రేణిని క్రింద చూడవచ్చు:-

మంచి నాణ్యత గల PCB, భాగాలు మరియు టంకము పేస్ట్

ప్రక్రియ సమయంలో ఉపయోగించే అన్ని వస్తువుల నాణ్యత తప్పనిసరిగా ఎక్కువగా ఉండాలి, ఎందుకంటే నాణ్యత లేని ఏదైనా అవాంఛనీయ ఫలితాలకు దారి తీస్తుంది.PCB యొక్క తయారీ ప్రక్రియపై ఆధారపడి మరియు అవి PCB యొక్క ముగింపుని నిల్వ చేసిన విధానం రీఫ్లో టంకం ప్రక్రియలో పేలవమైన టంకంకి దారితీయవచ్చు.'బ్లాక్ ప్యాడ్' అని పిలవబడే ఒక లోపానికి దారితీసే PCBలో ఉపరితల ముగింపు పేలవంగా ఉన్నప్పుడు ఏమి చూడవచ్చు అనేదానికి దిగువ ఉదాహరణ:-

మంచి నాణ్యత PCB ముగింపు

కళంకిత PCB

పిసిబికి కాకుండా కాంపోనెంట్‌కి సోల్డర్ ప్రవహిస్తుంది

ఇదే విధంగా ఉపరితల మౌంట్ కాంపోనెంట్ లీడ్స్ యొక్క నాణ్యత తయారీ ప్రక్రియ మరియు నిల్వ పద్ధతిపై ఆధారపడి పేలవంగా ఉంటుంది.

టంకము పేస్ట్ యొక్క నాణ్యత బాగా ప్రభావితమవుతుందినిల్వ మరియు నిర్వహణ.తక్కువ నాణ్యత గల టంకము పేస్ట్ ఉపయోగించినట్లయితే, క్రింద చూడగలిగిన విధంగా ఫలితాలను ఇచ్చే అవకాశం ఉంది:-