Технология PCBA - SMT Температурные линии и кривые обратной сварки

Поскольку ключевым моментом всего процесса обратной сварки является контроль температуры и времени в каждой точке на PCBA, кривая температуры является широко используемым и важным инструментом управления процессом.

В основном, если мы можем увеличить температуру сварного конца до температуры, превышающей его плавление (но не более безопасной температуры продукта), если температура не растет быстро, и поддерживать правильное время после контролируемого охлаждения (обеспечивая соответствующее тепло). Мы можем удовлетворить требования к сварке.

На самом деле, это трудно сделать. Есть три основные проблемы. Один из них заключается в том, что наши реальные продукты имеют разные устройства и проводки, что означает разницу в теплоемкости в разных точках PCBA.

Он может превышать безопасную температуру и вызывать повреждения. Но если мы снизим температуру до точки А, чтобы соответствовать требованиям, в точке В может произойти еще один сбой холодной сварки.

Вторая проблема, с которой сталкивается температурная линия, заключается в том, что при реальной сварке мы должны сначала обработать бесполезные компоненты в пасте, чтобы она улетучивалась совершенно мягко. Этот процесс испарения имеет разные требования к различным пастам.

Однако из - за наличия растворителей, стабилизаторов, разбавителей и загустителей в пасте время и температура, необходимые для испарения каждого компонента, различны. В пределах вышеупомянутых горячих точек и холодных точек мы, вероятно, не сможем пройти прямую линию. Завершено В случае, если дизайн продукта не является сложным (небольшой тепловой зазор и большие окна безопасности), мы можем удовлетворить требования, замедляя нагрев, но от комнатной температуры до пиковой температуры обычно требуется около 200 градусов (более высокая технология без свинца). Это также проблема для пользователей, которые нуждаются в быстром производстве.

Третья проблема заключается в том, что конструкция PCBA обычно включает в себя множество различных материалов и упаковки устройства, в то время как печи обратного тока, которые мы использовали ранее, были в основном тепловыми. Воздух сам по себе не является хорошим тепловым проводником, и его теплопередача должна зависеть от конвекции. Управление воздушным потоком является сложным процессом, не говоря уже о том, что он должен контролироваться с такой небольшой площадью точности, как сварочный конец SMT, который практически невозможно выполнить. В сочетании с влиянием компоновки компонентов на PCBA на воздушный поток, нам трудно обрабатывать температуру и временные отношения между точками на PCBA. Это приводит к тому, что у нас есть « кривая », которая может быть гибко настроена и отрегулирована, если мы хотим решить все проблемы, связанные с припоем (например, сварные шары, поры, поглощение олова и т. Д.).

Температурная кривая Timg:

Если мы хотим избежать вышеуказанных температурных линейных проблем и иметь лучшую производительность обработки. Весь процесс обратной сварки можно разделить на 5 этапов. А именно: 1. Разогреться. 2. Постоянная температура; 3. Сварка; 4. Сварка; 5. Охлаждение

Целью первого шага по нагреванию является то, чтобы температура в каждой точке PCBA как можно скорее перешла в рабочее состояние, не повреждая продукт. Так называемое рабочее состояние означает, что состав пасты, который не помогает сварке, начинает улетучиваться.

Термическая зона выполняет две функции. Один из них - это постоянная температура, которая обеспечивает достаточно времени для того, чтобы температура в холодной точке догоняла горячую точку. Когда температура в точке сварки близка к температуре горячего воздуха, скорость нагрева медленнее. Мы используем это явление, чтобы температура в точке охлаждения постепенно приближалась к температуре в горячей точке. Целью сближения температур в горячих точках и точках охлаждения является снижение амплитуды пиковой разности температур при входе в флюс и зону сварки, чтобы облегчить контроль качества точки сварки и обеспечить согласованность. Вторая функция термостата - улетучивание ненужных химических компонентов в пасте.

Процесс сварки происходит, когда активный материал (флюс) в пасте работает. Температура и время в это время обеспечивают условия активации, необходимые для очистки оксида флюсом.

Когда температура входит в зону сварки, тепла достаточно, чтобы расплавить металлические частицы пасты. Как правило, материал, используемый на сварных концах приборов и дисков PCB, имеет более высокую температуру плавления, чем паста, поэтому начальная температура в этой области определяется характеристиками пасты. Например, для пасты 63Sn37 температура составляет 183°C. После того, как температура поднимается выше этой температуры, температура должна продолжать повышаться и поддерживаться достаточно долго, чтобы расплавленная паста обладала достаточной смачиваемостью, и IMC может образовываться между концом припоя устройства и PCB - диском.

Роль конечной зоны охлаждения заключается в том, что в дополнение к восстановлению PCBA до комнатной температуры для последующей работы скорость охлаждения также контролирует микрокристаллическую структуру внутри точки сварки. Это влияет на срок службы сварочных точек.

Связь между неисправностью процесса обратной сварки и кривой:

В вышеупомянутых пяти процессах обратной сварки каждая деталь имеет свою роль, и соответствующие режимы отказа также различны. Ключом к решению проблем этих процессов является их понимание и то, как определить взаимосвязь между моделями и процессами отказа.

Например, во время первого нагрева неисправность, вызванная неправильной настройкой, может быть проблемой « взрыва газа», « сварочный шар, вызванный брызгами олова» и « повреждение теплового удара материала».

Проблемы, вызванные термостатическим процессом, могут быть "термический коллапс", "соединение оловянного моста", "высокие остатки", "сварочные шарики", "плохо увлажненные", "воздушные поры", "надгробные плиты" и так далее.

Проблемы, связанные с процессом сварки, включают « сварочный шар», « плохое увлажнение», « плохое сваривание» и так далее.

Связанные с этим проблемы, связанные с неправильной установкой процесса сварки, могут быть "смачивание сварного пакета", "всасывание", "усадка", "сварочный шар", "формирование сварного пакета IMC", "хаос", "повреждение от перегрева", "холодная сварка", "расплавление", "растворение сварного конца" и так далее.

Проблемы, которые может вызвать охлаждение, обычно меньше и легче. Однако неправильная установка может также повлиять на срок службы точки сварки. Если вы сразу же войдете в процесс очистки SMT, это может привести к проникновению очищающего средства и затруднить очистку.

Важно отметить, что первые четыре процесса являются последовательными и взаимосвязанными. Поэтому модели неисправностей не всегда так легко отличить. Например, неисправность « Tombstone» и « Solder Ball» часто требует полной корректировки, чтобы полностью решить проблему.