Reflow ovn Lodning

Reflow-lodning er den mest almindelige metode til at fastgøre overflademonteringskomponenter til et printkort, selvom den også kan bruges til gennemgående hulkomponenter ved at fylde hullerne med loddepasta og indsætte komponentledningerne gennem pastaen.Fordi bølgelodning kan være enklere og billigere, bruges reflow generelt ikke på rene gennemgående brædder.Når det bruges på plader, der indeholder en blanding af SMT- og THT-komponenter, tillader gennemstrømning af gennemhullet bølgeloddetrinet at blive elimineret fra samlingsprocessen, hvilket potentielt reducerer montageomkostningerne.

Målet med reflow-processen er at smelte loddet og opvarme de tilstødende overflader uden at overophede og beskadige de elektriske komponenter.I den konventionelle reflow-loddeproces er der normalt fire trin, kaldet "zoner", der hver har en særskilt termisk profil: forvarmning, termisk iblødsætning (ofte forkortet til blot iblødsætning), reflow og afkøling.

 

Forvarmningszone

Maksimal hældning er et temperatur/tidsforhold, der måler, hvor hurtigt temperaturen på printkortet ændrer sig.Forvarmningszonen er ofte den længste af zonerne og fastlægger ofte rampehastigheden.Opstigningshastigheden er normalt et sted mellem 1,0 °C og 3,0 °C pr. sekund, ofte faldende mellem 2,0 °C og 3,0 °C (4 °F til 5 °F) pr. sekund.Hvis hastigheden overstiger den maksimale hældning, kan der opstå skader på komponenter fra termisk stød eller revner.

Loddepasta kan også have en sprøjtende effekt.Forvarmningssektionen er, hvor opløsningsmidlet i pastaen begynder at fordampe, og hvis stigningshastigheden (eller temperaturniveauet) er for lavt, er fordampningen af ​​flygtige fluxstoffer ufuldstændig.

 

Termisk iblødsætningszone

Den anden sektion, termisk gennemvædning, er typisk en eksponering på 60 til 120 sekunder til fjernelse af flygtige loddepastaer og aktivering af flusmidlerne (se flux), hvor fluxkomponenterne begynder oxidereduktion på komponentledninger og puder.En for høj temperatur kan føre til loddesprøjt eller bolddannelse samt oxidation af pastaen, fastgørelsespuderne og komponentafslutningerne.

Tilsvarende kan fluxer muligvis ikke aktiveres fuldt ud, hvis temperaturen er for lav.For enden af ​​iblødsætningszonen ønskes en termisk ligevægt af hele samlingen lige før genstrømningszonen.En iblødsætningsprofil foreslås for at mindske eventuel delta T mellem komponenter af varierende størrelse, eller hvis PCB-samlingen er meget stor.En iblødsætningsprofil anbefales også for at mindske tomrum i pakker af områdearraytype.

 

Reflow zone

Den tredje sektion, tilbagestrømningszonen, omtales også som "tid over reflow" eller "tid over likvidus" (TAL), og er den del af processen, hvor den maksimale temperatur nås.En vigtig overvejelse er toptemperaturen, som er den maksimalt tilladte temperatur for hele processen.En almindelig toptemperatur er 20-40 °C over liquidus. Denne grænse bestemmes af komponenten på samlingen med den laveste tolerance for høje temperaturer (den komponent, der er mest modtagelig for termisk skade).En standard retningslinje er at trække 5 °C fra den maksimale temperatur, som den mest sårbare komponent kan opretholde for at nå frem til den maksimale temperatur for processen.Det er vigtigt at overvåge procestemperaturen for at forhindre, at den overskrider denne grænse.

Derudover kan høje temperaturer (over 260 °C) forårsage beskadigelse af de indvendige matricer af SMT-komponenter samt fremme intermetallisk vækst.Omvendt kan en temperatur, der ikke er varm nok, forhindre pastaen i at flyde tilstrækkeligt tilbage.

Tid over likvidus (TAL), eller tid over reflow, måler, hvor længe loddet er en væske.Fluxen reducerer overfladespændingen ved metallernes samling for at opnå metallurgisk binding, hvilket tillader de individuelle loddepulverkugler at kombinere.Hvis profiltiden overstiger producentens specifikation, kan resultatet være for tidlig fluxaktivering eller forbrug, hvilket effektivt "tørrer" pastaen før dannelse af loddeforbindelsen.Et utilstrækkeligt forhold mellem tid og temperatur forårsager et fald i flusmidlets rensende virkning, hvilket resulterer i dårlig befugtning, utilstrækkelig fjernelse af opløsningsmidlet og flusmiddel og muligvis defekte loddesamlinger.

Eksperter anbefaler normalt den kortest mulige TAL, men de fleste pastaer angiver et minimum TAL på 30 sekunder, selvom der ikke ser ud til at være nogen klar grund til den specifikke tid.En mulighed er, at der er steder på printkortet, som ikke bliver målt under profilering, og derfor reducerer en indstilling af den mindst tilladte tid til 30 sekunder chancerne for, at et umålt område ikke flyder tilbage.En høj minimumsgennemstrømningstid giver også en sikkerhedsmargin mod ovntemperaturændringer.Befugtningstiden forbliver ideelt under 60 sekunder over liquidus.Yderligere tid over liquidus kan forårsage overdreven intermetallisk vækst, hvilket kan føre til skørhed i leddene.Pladen og komponenterne kan også blive beskadiget i længere tid over liquidus, og de fleste komponenter har en veldefineret tidsgrænse for, hvor længe de må udsættes for temperaturer over et givet maksimum.

For lidt tid over liquidus kan fange opløsningsmidler og flux og skabe potentiale for kolde eller sløve samlinger samt loddehuller.

 

Kølezone

Den sidste zone er en kølezone til gradvist at afkøle det bearbejdede bræt og størkne loddeforbindelserne.Korrekt afkøling forhindrer overskydende intermetallisk dannelse eller termisk stød til komponenterne.Typiske temperaturer i kølezonen spænder fra 30–100 °C (86–212 °F).En hurtig afkølingshastighed er valgt for at skabe en finkornet struktur, der er mest mekanisk forsvarlig.

[1] I modsætning til den maksimale ramp-up-hastighed ignoreres ramp-down-hastigheden ofte.Det kan være, at rampehastigheden er mindre kritisk over visse temperaturer, men den maksimalt tilladte hældning for enhver komponent bør gælde, uanset om komponenten varmes op eller afkøles.En afkølingshastighed på 4°C/s foreslås almindeligvis.Det er en parameter, der skal tages i betragtning, når man analyserer procesresultater.

Udtrykket "genstrømning" bruges til at henvise til den temperatur, over hvilken en fast masse af loddelegering er sikker på at smelte (i modsætning til blot at blive blødgjort).Hvis det afkøles under denne temperatur, vil loddet ikke flyde.Opvarmet over det endnu en gang, vil loddet flyde igen - derfor "re-flow".

Moderne kredsløbssamlingsteknikker, der bruger reflow-lodning, tillader ikke nødvendigvis loddet at flyde mere end én gang.De garanterer, at det granulerede loddemetal, der er indeholdt i loddepastaen, overstiger reflowtemperaturen for det involverede loddemiddel.

Termisk profilering