OPPERVLAKTE MONTERING PROSES

Hervloeisoldering is die mees gebruikte metode om oppervlakmonteringskomponente aan gedrukte stroombaanborde (PCB's) te heg.Die doel van die proses is om aanvaarbare soldeerverbindings te vorm deur eers die komponente/PCB/soldeerpasta voor te verhit en dan die soldeersel te smelt sonder om skade deur oorverhitting te veroorsaak.

Die sleutelaspekte wat lei tot 'n effektiewe hervloei-soldeerproses is soos volg:

1. Geskikte masjien
2. Aanvaarbare hervloeiprofiel
3. PCB/komponent voetspoor Ontwerp
4. Versigtig gedrukte PCB met behulp van goed ontwerpte stensil
5. Herhaalbare plasing van oppervlakmonteringskomponente
6. Goeie kwaliteit PCB, komponente en soldeerpasta

Geskikte masjien

Daar is verskillende tipes hervloei-soldeermasjiene beskikbaar, afhangende van die vereiste lynspoed en ontwerp/materiaal van die PCB-samestellings wat verwerk moet word.Die gekose oond moet van 'n geskikte grootte wees om die produksietempo van die pluk en plaas toerusting te hanteer.

Die lynspoed kan bereken word soos hieronder getoon:-

Lynspoed (minimum) =Borde per minuut x Lengte per bord
Beladingsfaktor (spasie tussen planke)

Dit is belangrik om die herhaalbaarheid van die proses in ag te neem en daarom word die 'Lasfaktor' gewoonlik deur die masjienvervaardiger gespesifiseer, berekening hieronder getoon:

Om die korrekte grootte hervloei oond te kan kies, moet die prosesspoed (hieronder gedefinieer) groter wees as die minimum berekende lynspoed.

Prosesspoed =Oondkamer verhit lengte
Prosesverblyftyd

Hieronder is 'n voorbeeld van berekening om die korrekte oondgrootte vas te stel:-

'n SBS-samesteller wil 8-duim-borde teen 'n koers van 180 per uur produseer.Die soldeerpasta vervaardiger beveel 'n 4 minute, drie stap profiel aan.Hoe lank 'n oond het ek nodig om borde teen hierdie deurset te verwerk?

Borde per minuut = 3 (180/uur)
Lengte per bord = 8 duim
Lasfaktor = 0.8 (2-duim spasie tussen planke)
Prosesverblyftyd = 4 minute

Bereken lynspoed:(3 borde/min) x (8 duim/bord)
0.8

Lynspoed = 30 duim/minuut

Daarom moet die hervloei-oond 'n prosesspoed van minstens 30 duim per minuut hê.

Bepaal oondkamer verhitte lengte met prosesspoedvergelyking:

30 in/min =Oondkamer verhit lengte
4 minute

Oondverhitte lengte = 120 duim (10 voet)

Let daarop dat die totale lengte van die oond 10 voet sal oorskry, insluitend die verkoelingsgedeelte en vervoerbandlaai-afdelings.Die berekening is vir VERWARMDE LENGTE – NIE ALGEHELE OONDLENTE NIE.

2. Geslote lusbeheer vir spoed van konveksiewaaiers – Daar is sekere oppervlakmonteringspakkette soos die SOD323 (sien insetsel) wat 'n klein kontakarea tot massaverhouding het wat vatbaar is om tydens die hervloeiproses versteur te word.Geslote lus spoedbeheer van die konvensiewaaiers is 'n aanbevole opsie vir samestellings wat sulke onderdele gebruik.

3. Outomatiese beheer van vervoerband- en middelbord-steunwydtes – Sommige masjiene het handmatige breedteverstelling, maar as daar baie verskillende samestellings is wat verwerk moet word met verskillende PCB-wydtes, dan word hierdie opsie aanbeveel om 'n konsekwente proses te handhaaf.

Aanvaarbare hervloeiprofiel

Om 'n hervloeiprofiel te skep, word termokoppels op 'n aantal plekke aan 'n monstersamestelling (gewoonlik met hoë temperatuur soldeersel) gekoppel om die reeks temperature oor die PCB te meet.Dit word aanbeveel om ten minste een termokoppel te hê wat op 'n pad na die rand van die PCB geleë is en een termokoppel geleë op 'n pad na die middel van die PCB.Ideaal gesproke moet meer termokoppels gebruik word om die volle reeks temperature oor die PCB te meet – bekend as 'Delta T'.

Binne 'n tipiese hervloei-soldeerprofiel is daar gewoonlik vier fases - Voorverhit, week, hervloei en verkoeling.Die hoofdoel is om genoeg hitte na die samestelling oor te dra om die soldeersel te smelt en die soldeerverbindings te vorm sonder om enige skade aan komponente of PCB te veroorsaak.

Voorverhit– Gedurende hierdie fase word die komponente, PCB en soldeersel almal verhit tot 'n gespesifiseerde week- of verblyftemperatuur, versigtig om nie te vinnig te verhit nie (gewoonlik nie meer as 2ºC/sekonde nie – kyk na soldeerpasta-datablad).Verhitting te vinnig kan veroorsaak dat defekte soos komponente kraak en die soldeerpasta spat wat soldeerballetjies tydens hervloei veroorsaak.

Week– Die doel van hierdie fase is om te verseker dat alle komponente op die vereiste temperatuur is voordat hulle die hervloeistadium betree.Week duur gewoonlik tussen 60 en 120 sekondes, afhangende van die 'massaverskil' van die samestelling en tipe komponente wat teenwoordig is.Hoe doeltreffender die hitte-oordrag tydens die weekfase is, hoe minder tyd is nodig.

As die hervloeiprofiel onvoldoende hitte toegedien het tydens die hervloeistadium, sal daar soldeerverbindings wees wat soortgelyk is aan die prente hieronder:-

soldeersel nie gevorm filet met lood

Nie alle soldeerballetjies het gesmelt nie

'n Algemene soldeerdefek na hervloei is die vorming van mid-chip soldeer balle/krale soos hieronder gesien kan word.Die oplossing vir hierdie gebrek is om die stensilontwerp te verander -meer besonderhede kan hier gesien word.

Die gebruik van stikstof tydens die hervloeiproses moet oorweeg word as gevolg van die neiging om weg te beweeg van soldeerpasta wat sterk vloeistowwe bevat.Die probleem is eintlik nie die vermoë om in stikstof te hervloei nie, maar eerder die vermoë om te hervloei in die afwesigheid van suurstof.Verhitting van soldeersel in die teenwoordigheid van suurstof sal oksiede skep, wat gewoonlik nie-soldeerbare oppervlaktes is.

Verkoeling– Dit is bloot die stadium waartydens die samestelling afgekoel word, maar dit is belangrik om die samestelling nie te vinnig af te koel nie – gewoonlik moet die aanbevole verkoelingstempo nie 3ºC/sekonde oorskry nie.

PCB/komponent-voetspoorontwerp

Daar is 'n aantal aspekte van PCB-ontwerp wat 'n invloed het op hoe goed 'n samestelling sal hervloei.'n Voorbeeld is die grootte van spore wat met 'n komponentvoetspoor verbind – as die spoor wat aan die een kant van 'n komponentvoetspoor verbind groter is as die ander, kan dit lei tot 'n termiese wanbalans wat veroorsaak dat die onderdeel 'grafsteen' word, soos hieronder gesien kan word:-

Nog 'n voorbeeld is 'koperbalansering' – baie PCB-ontwerpe gebruik groot koperareas en as die PCB in 'n paneel geplaas word om die vervaardigingsproses te help, kan dit tot 'n wanbalans in koper lei.Dit kan veroorsaak dat die paneel kromtrek tydens hervloei en dus is die aanbevole oplossing om 'koperbalansering' by die afvalareas van die paneel te voeg, soos hieronder gesien kan word:-

Sien'Ontwerp vir vervaardiging'vir ander oorwegings.

Versigtig gedrukte PCB met behulp van goed ontwerpte stensil

Die vroeëre prosesstappe binne oppervlakmontering is van kritieke belang vir 'n effektiewe hervloei-soldeerproses.Diesoldeer plak druk prosesis die sleutel om 'n konsekwente afsetting van soldeerpasta op die PCB te verseker.Enige fout op hierdie stadium sal lei tot ongewenste resultate en dus volledige beheer van hierdie proses saam meteffektiewe stensilontwerpword benodig.

Herhaalbare plasing van oppervlakmonteringskomponente

Komponentplasingvariasie

Die plasing van oppervlakmonteringskomponente moet herhaalbaar wees en dus is 'n betroubare, goed onderhou kies-en-plaas masjien nodig.As komponentpakkette nie op die korrekte manier geleer word nie, kan dit veroorsaak dat die masjien se visiestelsel nie elke deel op dieselfde manier sien nie en so sal variasie in plasing waargeneem word.Dit sal lei tot inkonsekwente resultate na hervloei soldeerproses.

Komponentplasingsprogramme kan geskep word deur die kies-en-plaas-masjiene te gebruik, maar hierdie proses is nie so akkuraat soos om die sentroïedinligting direk vanaf die PCB Gerber-data te neem nie.Dikwels word hierdie sentroïeddata vanaf die PCB-ontwerpsagteware uitgevoer, maar is soms nie beskikbaar nie en so diediens om die sentroid-lêer uit Gerber-data te genereer, word deur Surface Mount Process aangebied.

Alle komponente-plasingsmasjiene sal 'n 'Plasingsakkuraatheid' hê wat gespesifiseer word soos:-

35um (QFP's) tot 60um (skyfies) @ 3 sigma

Dit is ook belangrik dat die korrekte spuitpunt gekies word vir die komponenttipe wat geplaas moet word – 'n reeks verskillende komponentplasingsspuitpunte kan hieronder gesien word:-

Goeie kwaliteit PCB, komponente en soldeerpasta

Die kwaliteit van alle items wat tydens die proses gebruik word, moet hoog wees, want enigiets van 'n swak gehalte sal tot ongewenste resultate lei.Afhangende van die vervaardigingsproses van die PCB's en die manier waarop dit gestoor is, kan die afwerking van die PCB's lei tot swak soldeerbaarheid tydens die hervloei-soldeerproses.Hieronder is 'n voorbeeld van wat gesien kan word wanneer die oppervlakafwerking op 'n PCB swak is wat lei tot 'n defek bekend as 'Black Pad':-

GOEIE KWALITEIT PCB AFWERKING

BETROKKE PCB

Soldeer vloei na komponent en nie PCB nie

Op 'n soortgelyke manier kan die kwaliteit van die oppervlak-monteer komponent leide swak wees, afhangende van die vervaardigingsproses en metode van berging.

Die kwaliteit van die soldeerpasta word grootliks beïnvloed deur dieberging en hantering.Swak kwaliteit soldeerpasta as dit gebruik word, sal waarskynlik resultate lewer soos hieronder gesien kan word:-