«Зона утримування» та «зона оплавлення» при паянні SMT: посібник із налаштування температурної кривої NeoDen IN6

вступ

Багато інженерів-дослідників та виробничого персоналу, які новачки займаються монтажем SMT, часто стикаються з дефектами пайки, такими як неповне оплавлення, надгробна плита, зміна кольору друкованої плати або коксування флюсу. Ця стаття поєднує в собіПосібник користувача печі оплавлення NeoDen IN6з його апаратними характеристиками, щоб пояснити, як ефективно підвищити продуктивність процесу шляхом належного налаштування параметрів замочування та оплавлення.

Ролі процесу «зони замочування» та «зони оплавлення»

Щоб відкалібрувати відповідні температурні параметри, потрібно спочатку зрозуміти фізичні та хімічні зміни, які відбуваються в паяльній пасті в різних температурних зонах.

1. Зона замочування: термічна рівновага та активація потоку

Згідно з теоретичною моделлю в посібнику користувача NeoDen IN6, зона замочування зазвичай слідує за зоною попереднього нагрівання та передує точці плавлення. Для стандартної паяльної пасти, що не містить свинцю, ця зона зазвичай встановлюється між 150 і 190 градусами. На цьому етапі друкована плата проходить два ключові процеси:

• Зменшення термостійкості плати:Плата містить не лише крихітні резистори й конденсатори (наприклад, компоненти 0402), а й компоненти,-що поглинають тепло, як-от екрануючі кришки чи мікросхеми BGA. Зона замочування дозволяє всій дошці залишатися при цій температурі протягом 60–120 секунд, дозволяючи великим компонентам повністю поглинати тепло, мінімізуючи бічні перепади температур і готуючи дошку для входу в зону оплавлення.
• Активація потоку:Флюс починає активуватися при 150 градусах, змочуючи колодки та проводи та видаляючи шар оксиду з металевих поверхонь. Якщо ізотермічний час витримки занадто короткий, флюс не реагує повністю, що призведе до утворення пустот або поганого змочування. Якщо час ізотермічної витримки надто довгий, флюс передчасно випаровується, викликаючи вторинне окислення металу та призводячи до холодних паяних з’єднань або коксування.

2. Зона оплавлення: формування надійних паяних з’єднань

Зона оплавлення – це зона з найвищою температурою в духовці. Теоретична точка плавлення SAC305 становить 217 градусів; як тільки субстрат потрапляє в цю зону, його температура швидко перевищує точку плавлення, досягаючи максимальної температури 240–250 градусів.

• Формування шару IMC:Рідкий припій реагує з мідною підкладкою з утворенням інтерметалічних сполук (Шар IMC, наприклад Cu6Sn5). Ідеальна товщина шару IMC повинна контролюватися між 1 і 3 мікрометрами, щоб забезпечити механічну міцність і електричну надійність паяних з'єднань.
• Час утримання рідини (TAL):Час, протягом якого друкована плата залишається на рівні 217 градусів або вище, зазвичай має бути від 45 до 90 секунд. Надто високі пікові температури або надто довгий TAL призведуть до надто товстого шару IMC (понад 5 мікрометрів), що призведе до крихкості паяного з’єднання. Якщо температура або час недостатні, IMC не сформується належним чином, що може легко призвести до холодних паяних з’єднань.

Керівництво з налаштування параметрів NeoDen IN6

NeoDen IN6Печ оплавлення має конструкцію з 6 зонами нагріву (3 верхніх і 3 нижніх). У поєднанні з повною-конвекцією гарячого повітря та нагрівальними пластинами з алюмінієвого сплаву він може контролювати бічні коливання температури з точністю до ±1 градуса. Контрольна панель підтримує 16 наборів програмованих температурних профілів.

• Поради щодо точного-налаштування параметрів:Після ввімкнення «Динамічного контролю попереднього нагрівання» в системі IN6 теплова рівновага досягається приблизно через 25 хвилин із точністю контролю температури ±0,2 градуса. Конвеєрна стрічка підтримує регулювання швидкості від 5 до 30 см/хв. Враховуючи, що чиста довжина нагрівальної камери становить 680 мм, загальний час у печі (хв) розраховується як 68,0 см / швидкість конвеєрної стрічки (см/хв). Під час тестування багато{10}}шарових плит високої-щільності та виявлення того, що зона постійної-температури надто коротка, найзручнішим методом налаштування є зменшення швидкості конвеєрної стрічки на 1–2 см/хв на сенсорному екрані, таким чином пропорційно подовжуючи час поглинання тепла субстратом у печі, без необхідності змінювати встановлені значення для кожної температурної зони окремо.

Усунення типових несправностей і планове технічне обслуговування

На основі таблиці аналізу дефектів паяння в оригінальному посібнику виробника можна виявити та виправити проблеми з параметрами процесу, проаналізувавши зовнішній вигляд паяних з’єднань після їх виходу з печі.

1. Заходи протидії дефектам

• Обвуглювання флюсу і пожовтіння паяних з'єднань:Вказує на перегрів духовки. Це зазвичай спричинено надто високим значенням максимальної температури в зоні оплавлення або надто низькою швидкістю конвеєрної стрічки, що призводить до надмірного часу витримки. Рішення полягає в тому, щоб збільшити швидкість конвеєрної стрічки або знизити встановлену температуру.
• Холодний пайок або неповний пайок:Це вказує на недостатнє загальне поглинання тепла всередині камери або на «ефект тіні гарячого повітря», спричинений компонентами великого-об’єму. Рішення полягає в тому, щоб спочатку зменшити швидкість конвеєра, щоб збільшити час нагрівання. якщо все ще є локалізовані мертві точки, відповідним чином збільште частку нижньої зони нагріву, щоб пом’якшити ефект тіні, використовуючи різницю температур між верхньою та нижньою зонами.

2. Рекомендації щодо стабільного-технічного обслуговування апаратного забезпечення

Довгострокова-стабільність контролю температури aповна-гаряча{1}}система пайки оплавленнямзалежить від належного обслуговування обладнання.

• Змащення підшипників приводу:Оскільки внутрішня частина духовки постійно піддається високотемпературному-випромінюванню, звичайна мастильна олія має тенденцію до карбонізації та утворення відкладень, що спричиняє заїдання підшипників. Заїдання підшипників може призвести до вібрації сітчастого ременя. протягом короткого моменту, коли паяльна паста перебуває в рідкому евтектичному стані, навіть легкі вібрації можуть легко спричинити зсув компонентів або пошкодити крихку структуру IMC. Посібник чітко вимагає періодичного застосування високотемпературної мастила-. Рекомендується обслуговувати підшипники кожні 100 годин роботи, використовуючи високотемпературне-мастило, розраховане на 300 градусів або вище.
• Технічне обслуговування системи фільтрації диму:Стандартний термін служби вбудованого-картриджа фільтра з активованим вугіллям становить 8 місяців. Насичений або засмічений картридж фільтра спричинить підвищення протитиску в повітропроводі та зниження швидкості потоку гарячого повітря всередині камери. Це не тільки призводить до нерівномірного розподілу тепла, але також призводить до повільної реакції PID-алгоритму контролю температури мікропроцесора, що призводить до коливань температурної кривої. Щоб замінити фільтрувальний картридж, просто відкрутіть 12 гвинтів на задній панелі обладнання.

Висновок

Належне калібрування параметрів для зони постійної-температури та зони оплавлення має основне значення для забезпечення надійності паяних з’єднань SMT. ВикористовуючиNeoDen IN6 багато{0}}температурна-архітектура апаратного забезпечення та система контролю температури, стандартизація градієнтів температури та швидкості конвеєрної стрічки, а також суворе дотримання щоденних перевірок обладнання, ви можете ефективно контролювати коливання процесу та підвищити ефективність паяння під час пробного-серійного виробництва малих{2}}серій.