সারফেস মাউন্ট প্রক্রিয়া

রিফ্লো সোল্ডারিং হল প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডে (PCBs) পৃষ্ঠ মাউন্ট উপাদান সংযুক্ত করার সবচেয়ে বহুল ব্যবহৃত পদ্ধতি।প্রক্রিয়াটির লক্ষ্য হল প্রথমে উপাদান/পিসিবি/সোল্ডার পেস্টকে প্রি-হিটিং করে এবং অত্যাধিক গরম করার ফলে ক্ষতি না করে সোল্ডার গলিয়ে গ্রহণযোগ্য সোল্ডার জয়েন্ট তৈরি করা।

একটি কার্যকর রিফ্লো সোল্ডারিং প্রক্রিয়ার দিকে পরিচালিত করে এমন মূল দিকগুলি নিম্নরূপ:

1. উপযুক্ত মেশিন
2. গ্রহণযোগ্য রিফ্লো প্রোফাইল
3. PCB/কম্পোনেন্ট ফুটপ্রিন্ট ডিজাইন
4. ভালভাবে ডিজাইন করা স্টেনসিল ব্যবহার করে সাবধানে প্রিন্ট করা PCB
5. পৃষ্ঠ মাউন্ট উপাদান পুনরাবৃত্তিযোগ্য বসানো
6. ভাল মানের PCB, উপাদান এবং সোল্ডার পেস্ট

উপযুক্ত মেশিন

প্রয়োজনীয় লাইন স্পিড এবং PCB অ্যাসেম্বলির ডিজাইন/মেটেরিয়ালের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন ধরনের রিফ্লো সোল্ডারিং মেশিন পাওয়া যায়।পিক এবং প্লেস সরঞ্জামের উত্পাদন হার পরিচালনা করার জন্য নির্বাচিত ওভেনটি উপযুক্ত আকারের হওয়া দরকার।

লাইনের গতি নীচে দেখানো হিসাবে গণনা করা যেতে পারে: -

লাইনের গতি (সর্বনিম্ন) =বোর্ড প্রতি মিনিট x দৈর্ঘ্য প্রতি বোর্ড
লোড ফ্যাক্টর (বোর্ডের মধ্যে স্থান)

প্রক্রিয়াটির পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা বিবেচনা করা গুরুত্বপূর্ণ এবং তাই 'লোড ফ্যাক্টর' সাধারণত মেশিন প্রস্তুতকারক দ্বারা নির্দিষ্ট করা হয়, গণনাটি নীচে দেখানো হয়েছে:

সঠিক আকারের রিফ্লো ওভেন নির্বাচন করতে সক্ষম হওয়ার জন্য প্রক্রিয়া গতি (নীচে সংজ্ঞায়িত) ন্যূনতম গণনা করা লাইনের গতির চেয়ে বেশি হতে হবে।

প্রক্রিয়া গতি =ওভেন চেম্বারের উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য
প্রক্রিয়া বাস সময়

নীচে সঠিক চুলার আকার নির্ধারণের জন্য গণনার একটি উদাহরণ দেওয়া হল:-

একজন এসএমটি অ্যাসেম্বলার প্রতি ঘণ্টায় 180 হারে 8 ইঞ্চি বোর্ড তৈরি করতে চায়।সোল্ডার পেস্ট প্রস্তুতকারক একটি 4 মিনিট, তিন ধাপ প্রোফাইল সুপারিশ করে।এই থ্রুপুটে বোর্ডগুলিকে প্রক্রিয়া করতে আমার কতক্ষণ ওভেন দরকার?

বোর্ড প্রতি মিনিট = 3 (180/ঘন্টা)
বোর্ড প্রতি দৈর্ঘ্য = 8 ইঞ্চি
লোড ফ্যাক্টর = 0.8 (বোর্ডের মধ্যে 2-ইঞ্চি স্থান)
প্রক্রিয়া থাকার সময় = 4 মিনিট

লাইনের গতি গণনা করুন:(3 বোর্ড/মিনিট) x (8 ইঞ্চি/বোর্ড)
0.8

লাইনের গতি = 30 ইঞ্চি/মিনিট

অতএব, রিফ্লো ওভেনের একটি প্রক্রিয়া গতি থাকতে হবে প্রতি মিনিটে কমপক্ষে 30 ইঞ্চি।

প্রক্রিয়া গতি সমীকরণ সহ চুলা চেম্বারের উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য নির্ধারণ করুন:

30 ইন/মিনিট =ওভেন চেম্বারের উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য
4 মিনিট

ওভেন উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য = 120 ইঞ্চি (10 ফুট)

নোট করুন যে ওভেনের সামগ্রিক দৈর্ঘ্য 10 ফুট ছাড়িয়ে যাবে কুলিং সেকশন এবং কনভেয়র লোডিং বিভাগ সহ।গণনাটি উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যের জন্য - সামগ্রিক ওভেন দৈর্ঘ্য নয়।

2. পরিচলন ফ্যানের গতির জন্য ক্লোজড লুপ কন্ট্রোল - কিছু সারফেস মাউন্ট প্যাকেজ আছে যেমন SOD323 (ইনসার্ট দেখুন) যেগুলির একটি ছোট যোগাযোগ এলাকা এবং ভর অনুপাত রয়েছে যা রিফ্লো প্রক্রিয়া চলাকালীন বিরক্ত হওয়ার জন্য সংবেদনশীল।কনভেনশন ফ্যানগুলির ক্লোজড লুপ স্পিড কন্ট্রোল এই ধরনের অংশগুলি ব্যবহার করে সমাবেশগুলির জন্য একটি প্রস্তাবিত বিকল্প।

3. পরিবাহক এবং কেন্দ্র-বোর্ড-সমর্থন প্রস্থের স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ - কিছু মেশিনে ম্যানুয়াল প্রস্থ সামঞ্জস্য রয়েছে তবে যদি বিভিন্ন PCB প্রস্থের সাথে প্রক্রিয়া করার জন্য অনেকগুলি বিভিন্ন সমাবেশ থাকে তবে একটি ধারাবাহিক প্রক্রিয়া বজায় রাখার জন্য এই বিকল্পটি সুপারিশ করা হয়।

গ্রহণযোগ্য রিফ্লো প্রোফাইল

একটি রিফ্লো প্রোফাইল তৈরি করার জন্য থার্মোকলগুলি পিসিবি জুড়ে তাপমাত্রার পরিসীমা পরিমাপ করার জন্য বেশ কয়েকটি অবস্থানে একটি নমুনা সমাবেশের সাথে (সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রার সোল্ডার সহ) সংযুক্ত থাকে।PCB-এর প্রান্তের দিকে একটি প্যাডে কমপক্ষে একটি থার্মোকল এবং PCB-এর মাঝখানে একটি প্যাডে অবস্থিত একটি থার্মোকল থাকার সুপারিশ করা হয়।আদর্শভাবে পিসিবি জুড়ে তাপমাত্রার সম্পূর্ণ পরিসীমা পরিমাপের জন্য আরও থার্মোকল ব্যবহার করা উচিত - যা 'ডেল্টা টি' নামে পরিচিত।

একটি সাধারণ রিফ্লো সোল্ডারিং প্রোফাইলের মধ্যে সাধারণত চারটি ধাপ থাকে - প্রিহিট, সোক, রিফ্লো এবং কুলিং।মূল লক্ষ্য হল সোল্ডার গলানোর জন্য অ্যাসেম্বলিতে পর্যাপ্ত তাপ স্থানান্তর করা এবং উপাদান বা PCB-এর কোনো ক্ষতি না করে সোল্ডার জয়েন্টগুলি গঠন করা।

প্রিহিট– এই পর্যায়ে উপাদান, PCB এবং সোল্ডারকে একটি নির্দিষ্ট ভিজিয়ে রাখা বা থাকার তাপমাত্রায় গরম করা হয় যাতে খুব দ্রুত গরম না হয় (সাধারণত 2ºC/সেকেন্ডের বেশি নয় - সোল্ডার পেস্ট ডেটাশিট চেক করুন)।খুব দ্রুত গরম করার ফলে উপাদানগুলি ফাটল এবং সোল্ডার পেস্ট স্প্ল্যাটার হওয়ার মতো ত্রুটির কারণ হতে পারে যার ফলে রিফ্লো চলাকালীন সোল্ডার বল হয়।

ভিজিয়ে রাখুন- এই পর্বের উদ্দেশ্য হল রিফ্লো স্টেজে প্রবেশের আগে সমস্ত উপাদান প্রয়োজনীয় তাপমাত্রা পর্যন্ত নিশ্চিত করা।ভিজিয়ে রাখা সাধারণত 60 থেকে 120 সেকেন্ডের মধ্যে স্থায়ী হয় যা সমাবেশের 'ম্যাস ডিফারেন্সিয়াল' এবং উপস্থিত উপাদানগুলির প্রকারের উপর নির্ভর করে।ভিজানোর পর্যায়ে তাপ স্থানান্তর যত বেশি কার্যকর হবে তত কম সময়ের প্রয়োজন হবে।

যদি রিফ্লো প্রফাইলে রিফ্লো পর্যায়ে অপর্যাপ্ত তাপ প্রয়োগ করা হয় তবে নীচের চিত্রগুলির মতো সোল্ডার জয়েন্টগুলি দেখা যাবে:-

ঝাল সীসা সঙ্গে ফিলেট গঠিত না

সব সোল্ডার বল গলে না

রিফ্লো করার পরে একটি সাধারণ সোল্ডারিং ত্রুটি হল মিড-চিপ সোল্ডার বল/পুঁতির গঠন যা নীচে দেখা যায়।এই ত্রুটির সমাধান হল স্টেনসিলের নকশা পরিবর্তন করা-আরো বিস্তারিত এখানে দেখা যাবে.

রিফ্লো প্রক্রিয়ার সময় নাইট্রোজেনের ব্যবহার বিবেচনা করা উচিত সোল্ডার পেস্ট থেকে দূরে সরে যাওয়ার প্রবণতার কারণে যা শক্তিশালী ফ্লাক্স রয়েছে।সমস্যাটি আসলে নাইট্রোজেনে রিফ্লো করার ক্ষমতা নয়, বরং অক্সিজেনের অনুপস্থিতিতে রিফ্লো করার ক্ষমতা।অক্সিজেনের উপস্থিতিতে সোল্ডার গরম করা অক্সাইড তৈরি করবে, যা সাধারণত অ-সোল্ডারযোগ্য পৃষ্ঠতল।

কুলিং- এটি কেবলমাত্র সেই পর্যায় যেখানে সমাবেশটি শীতল করা হয় তবে সমাবেশটি খুব দ্রুত ঠান্ডা না করা গুরুত্বপূর্ণ - সাধারণত শীতল হওয়ার প্রস্তাবিত হার 3ºC/সেকেন্ডের বেশি হওয়া উচিত নয়।

PCB/কম্পোনেন্ট ফুটপ্রিন্ট ডিজাইন

PCB ডিজাইনের অনেকগুলি দিক রয়েছে যা একটি সমাবেশ কতটা ভালভাবে প্রবাহিত হবে তার উপর প্রভাব ফেলে।একটি উপাদানের পদচিহ্নের সাথে সংযোগকারী ট্র্যাকের আকারের একটি উদাহরণ – যদি একটি উপাদানের পদচিহ্নের একপাশে সংযোগকারী ট্র্যাকটি অন্যটির চেয়ে বড় হয় তবে এটি একটি তাপীয় ভারসাম্যহীনতা সৃষ্টি করতে পারে যার ফলে অংশটি 'সমাধিপাথর' হতে পারে যা নীচে দেখা যেতে পারে:-

আরেকটি উদাহরণ হল 'কপার ব্যালেন্সিং' - অনেক PCB ডিজাইনে তামার বড় অংশ ব্যবহার করা হয় এবং যদি পিসিবিকে একটি প্যানেলে রাখা হয় যাতে উৎপাদন প্রক্রিয়ায় সাহায্য করা যায় তা তামার ভারসাম্যহীনতার দিকে নিয়ে যেতে পারে।এটি পুনঃপ্রবাহের সময় প্যানেলটি বিকৃত হতে পারে এবং তাই প্রস্তাবিত সমাধান হল প্যানেলের বর্জ্য অঞ্চলে 'তামার ভারসাম্য' যোগ করা যা নীচে দেখা যেতে পারে:-

দেখা'উৎপাদনের জন্য নকশা'অন্যান্য বিবেচনার জন্য।

ভালভাবে ডিজাইন করা স্টেনসিল ব্যবহার করে সাবধানে প্রিন্ট করা PCB

পৃষ্ঠ মাউন্ট সমাবেশের মধ্যে পূর্ববর্তী প্রক্রিয়া পদক্ষেপগুলি একটি কার্যকর রিফ্লো সোল্ডারিং প্রক্রিয়ার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।দ্যসোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং প্রক্রিয়াপিসিবিতে সোল্ডার পেস্টের সুসংগত আমানত নিশ্চিত করার মূল চাবিকাঠি।এই পর্যায়ে কোন ত্রুটি অবাঞ্ছিত ফলাফলের দিকে পরিচালিত করবে এবং সেই সাথে এই প্রক্রিয়াটির সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণকার্যকর স্টেনসিল নকশাপ্রয়োজন হয়.

পৃষ্ঠ মাউন্ট উপাদান পুনরাবৃত্তিযোগ্য বসানো

উপাদান স্থাপন বৈচিত্র্য

সারফেস মাউন্ট উপাদানগুলির স্থাপন অবশ্যই পুনরাবৃত্তিযোগ্য হতে হবে এবং তাই একটি নির্ভরযোগ্য, ভালভাবে রক্ষণাবেক্ষণ করা পিক এবং প্লেস মেশিন প্রয়োজন।যদি কম্পোনেন্ট প্যাকেজগুলি সঠিক উপায়ে শেখানো না হয় তবে এটি মেশিনের দৃষ্টি সিস্টেমের প্রতিটি অংশকে একইভাবে দেখতে না দিতে পারে এবং তাই স্থান নির্ধারণে তারতম্য পরিলক্ষিত হবে।এটি রিফ্লো সোল্ডারিং প্রক্রিয়ার পরে অসামঞ্জস্যপূর্ণ ফলাফলের দিকে পরিচালিত করবে।

পিক অ্যান্ড প্লেস মেশিন ব্যবহার করে কম্পোনেন্ট প্লেসমেন্ট প্রোগ্রাম তৈরি করা যেতে পারে কিন্তু এই প্রক্রিয়া পিসিবি গারবার ডেটা থেকে সরাসরি সেন্ট্রোয়েড তথ্য নেওয়ার মতো সঠিক নয়।প্রায়শই এই সেন্ট্রয়েড ডেটা পিসিবি ডিজাইন সফ্টওয়্যার থেকে রপ্তানি করা হয় তবে কিছু সময় পাওয়া যায় না এবং তাইসারফেস মাউন্ট প্রসেস দ্বারা জারবার ডেটা থেকে সেন্ট্রোয়েড ফাইল তৈরি করার পরিষেবা দেওয়া হয়.

সমস্ত কম্পোনেন্ট প্লেসমেন্ট মেশিনে নির্দিষ্ট 'প্লেসমেন্ট অ্যাকুরেসি' থাকবে যেমন:-

35um (QFPs) থেকে 60um (চিপস) @ 3 সিগমা

কম্পোনেন্ট টাইপ বসানোর জন্য সঠিক অগ্রভাগ নির্বাচন করাও গুরুত্বপূর্ণ – বিভিন্ন কম্পোনেন্ট বসানো অগ্রভাগের একটি পরিসর নীচে দেখা যাবে:-

ভাল মানের PCB, উপাদান এবং সোল্ডার পেস্ট

প্রক্রিয়া চলাকালীন ব্যবহৃত সমস্ত আইটেমের গুণমান অবশ্যই উচ্চ হতে হবে কারণ একটি খারাপ মানের কিছু অবাঞ্ছিত ফলাফলের দিকে নিয়ে যাবে।PCB-এর উত্পাদন প্রক্রিয়া এবং PCB-এর ফিনিস যেভাবে সংরক্ষণ করা হয়েছে তার উপর নির্ভর করে রিফ্লো সোল্ডারিং প্রক্রিয়া চলাকালীন দুর্বল সোল্ডারেবিলিটি হতে পারে।নিচে একটি উদাহরণ দেওয়া হল যখন একটি PCB-তে পৃষ্ঠের ফিনিস খারাপ হলে 'ব্ল্যাক প্যাড' নামে পরিচিত একটি ত্রুটি দেখা যায়:-

ভালো মানের পিসিবি ফিনিশ

কলঙ্কিত পিসিবি

সোল্ডার কম্পোনেন্টে প্রবাহিত হয় এবং PCB নয়

একইভাবে সারফেস মাউন্ট কম্পোনেন্ট লিডের গুণমান উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং স্টোরেজ পদ্ধতির উপর নির্ভর করে খারাপ হতে পারে।

সোল্ডার পেস্টের গুণমান ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়স্টোরেজ এবং হ্যান্ডলিং.নিম্ন মানের সোল্ডার পেস্ট ব্যবহার করা হলে ফলাফল দেওয়ার সম্ভাবনা নীচে দেখা যাবে:-