Reflow jootmine on protsess, mille käigus jootepastat (pulberjoodise ja räbusti kleepuv segu) kasutatakse ühe või mitme elektrilise komponendi ajutiseks kinnitamiseks nende kontaktalustele, misjärel kogu koost allutatakse kontrollitud kuumusele, mis sulatab joote. , mis ühendab püsivalt liigendit.Kuumutamiseks võib koostu lasta läbi tagasivooluahju või infrapunalambi all või jootma üksikuid liitekohti kuumaõhupliiatsiga.
Reflow-jootmine on kõige levinum meetod pinnale paigaldatavate komponentide kinnitamiseks trükkplaadile, kuigi seda saab kasutada ka läbiva avaga komponentide jaoks, täites augud jootepastaga ja sisestades komponentide juhtmed läbi pasta.Kuna lainejootmine võib olla lihtsam ja odavam, ei kasutata reflow’t üldjuhul puhtal läbiva auguga plaatidel.Kui seda kasutatakse SMT- ja THT-komponentide segu sisaldavatel plaatidel, võimaldab läbiva ava tagasivool monteerimisprotsessist välja jätta lainejootmisetapi, mis võib vähendada montaažikulusid.
Reflow protsessi eesmärk on sulatada joote ja soojendada külgnevaid pindu ilma ülekuumenemise ja elektrilisi komponente kahjustamata.Tavalises reflow-jootmisprotsessis on tavaliselt neli etappi, mida nimetatakse "tsoonideks", millest igaühel on erinev termiline profiil: eelsoojendus, termiline leotus (sageli lühendatud lihtsalt leotamiseks), tagasivoolamine ja jahutamine.
Eelsoojendustsoon
Maksimaalne kalle on temperatuuri/aja suhe, mis mõõdab, kui kiiresti temperatuur trükkplaadil muutub.Eelsoojendustsoon on sageli tsoonidest pikim ja määrab sageli rambikiiruse.Tõusukiirus on tavaliselt vahemikus 1,0 °C kuni 3,0 °C sekundis, langedes sageli vahemikku 2,0 °C kuni 3,0 °C (4 °F kuni 5 °F) sekundis.Kui kiirus ületab maksimaalset kaldenurka, võivad osad kahjustada termilise šoki või pragude tõttu.
Jootepasta võib olla ka pritsiva toimega.Eelsoojendussektsioon on koht, kus pastas olev lahusti hakkab aurustuma ja kui tõusukiirus (või temperatuuritase) on liiga madal, on voo lenduvate ainete aurustamine mittetäielik.
Termilise leotamise tsoon
Teine sektsioon, termiline leotus, on tavaliselt 60–120-sekundiline kokkupuude jootepasta lenduvate ainete eemaldamiseks ja räbustite aktiveerimiseks (vt räbusti), kus räbusti komponendid alustavad komponentide juhtmetel ja padjadel oksüdeerimist.Liiga kõrge temperatuur võib põhjustada jootepritsmete või pallide moodustumist, samuti pasta, kinnituspatjade ja komponentide otste oksüdeerumist.
Samuti ei pruugi vood täielikult aktiveeruda, kui temperatuur on liiga madal.Leotustsooni lõpus soovitakse kogu sõlme termilist tasakaalu vahetult enne tagasivoolutsooni.Leotusprofiil on soovitatav, et vähendada delta T erineva suurusega komponentide vahel või kui PCB koost on väga suur.Leotusprofiil on soovitatav ka tühjenemise vähendamiseks ala massiivi tüüpi pakendites.
Reflow tsoon
Kolmandat sektsiooni, tagasivoolutsooni, nimetatakse ka "tagasivoolust kõrgemaks ajaks" või "ajaks üle voolu" (TAL) ja see on protsessi osa, kus saavutatakse maksimaalne temperatuur.Oluline kaalutlus on tipptemperatuur, mis on kogu protsessi maksimaalne lubatud temperatuur.Tavaline tipptemperatuur on 20–40 °C üle likviidsuse. Selle piiri määrab komplektil olev komponent, millel on madalaim kõrgete temperatuuride tolerants (termilistele kahjustustele kõige vastuvõtlikum komponent).Standardne juhis on lahutada 5 °C maksimaalsest temperatuurist, mida kõige haavatavam komponent suudab taluda, et jõuda protsessi maksimaalse temperatuurini.Oluline on jälgida protsessi temperatuuri, et see ei ületaks seda piiri.
Lisaks võivad kõrged temperatuurid (üle 260 °C) kahjustada SMT komponentide sisemisi stantse ja soodustada metallidevahelist kasvu.Vastupidi, temperatuur, mis ei ole piisavalt kuum, võib takistada pasta piisavat voolamist.
Aeg üle vedeliku (TAL) või aeg üle tagasivoolu, mõõdab, kui kaua joote on vedelik.Räbustik vähendab pindpinevust metallide ristmikul, et saavutada metallurgiline sidumine, võimaldades üksikutel jootepulbri sfääridel ühineda.Kui profiili aeg ületab tootja spetsifikatsiooni, võib tulemuseks olla enneaegne räbusti aktiveerumine või kulumine, mis kuivatab pasta tõhusalt enne jootekoha teket.Ebapiisav aja/temperatuuri suhe põhjustab räbusti puhastustegevuse vähenemist, mille tulemuseks on halb märgumine, lahusti ja räbusti ebapiisav eemaldamine ning võib-olla defektsed jooteühendused.
Eksperdid soovitavad tavaliselt lühimat võimalikku TAL-i, kuid enamik pastasid määrab minimaalseks TAL-i pikkuseks 30 sekundit, kuigi näib, et selle konkreetse aja jaoks pole selget põhjust.Üks võimalus on see, et PCB-l on kohti, mida profileerimisel ei mõõdeta ja seetõttu minimaalne lubatud aja määramine 30 sekundile vähendab võimalust, et mõõtmata ala ei voola tagasi.Kõrge minimaalne tagasivooluaeg tagab ka ohutusvaru ahju temperatuurimuutuste vastu.Niisumisaeg jääb ideaaljuhul alla 60 sekundi vedelikust kõrgemale.Täiendav aeg vedelikust kõrgemale võib põhjustada liigset intermetallilist kasvu, mis võib põhjustada liigeste haprust.Plaat ja komponendid võivad ka likviidsuse jooksul pikema aja jooksul kahjustuda ning enamikul komponentidel on täpselt määratletud ajapiirang, kui kaua võivad need kokku puutuda antud maksimumtemperatuuriga.
Liiga vähe aega vedelikust kõrgemal võib lahustid ja räbusti kinni jääda ning tekitada külmade või tuhmide liigeste ja jootetühingute tekkimise võimalust.
Jahutustsoon
Viimane tsoon on jahutustsoon töödeldud plaadi järkjärguliseks jahutamiseks ja jootekohtade tahkestamiseks.Nõuetekohane jahutamine takistab komponentide liigset intermetallide moodustumist või termilist šokki.Tüüpilised temperatuurid jahutustsoonis on vahemikus 30–100 °C (86–212 °F).Kiire jahutuskiirus valitakse selleks, et luua peeneteraline struktuur, mis on mehaaniliselt kõige vastupidavam.
[1] Erinevalt maksimaalsest tõusukiirusest jäetakse kiiruse vähendamise kiirus sageli tähelepanuta.Võib juhtuda, et teatud temperatuuride korral on rambi kiirus vähem kriitiline, kuid iga komponendi maksimaalne lubatud kalle peaks kehtima olenemata sellest, kas komponent kuumeneb või jahtub.Tavaliselt soovitatakse jahutuskiirust 4 °C/s.See on parameeter, mida protsessitulemuste analüüsimisel arvesse võtta.
Mõistet "tagasivoolamine" kasutatakse temperatuuri tähistamiseks, millest kõrgemal sulami tahke mass kindlasti sulab (erinevalt lihtsalt pehmenemisest).Alla selle temperatuuri jahutamisel joote ei voola.Soojendatuna selle kohal uuesti, voolab joodis uuesti - seega "taasvool".
Kaasaegsed vooluahela kokkupaneku tehnikad, mis kasutavad reflow-jootmist, ei võimalda jootel tingimata voolata rohkem kui üks kord.Need tagavad, et jootepastas sisalduv granuleeritud joodise temperatuur ületab kasutatud joodise tagasivoolu temperatuuri.
Termiline profileerimine
Termilise profiili protsessiakna indeksi graafiline esitus.
Elektroonikatööstuses kasutatakse termilise protsessi tugevuse kvantifitseerimiseks statistilist mõõdikut, mida nimetatakse protsessiakna indeksiks (PWI).PWI aitab mõõta, kui hästi protsess "sobib" kasutaja määratletud protsessipiiranguga, mida nimetatakse spetsifikatsioonipiiranguks. Iga termiline profiil on järjestatud selle järgi, kuidas see protsessiaknas "sobib" (spetsifikatsioon või tolerantsipiir).
Protsessiakna keskpunkt on defineeritud kui null ja protsessiakna äärmine serv on 99%. PWI, mis on suurem või võrdne 100%ga, näitab, et profiil ei töötle toodet spetsifikatsioonide piires.PWI 99% näitab, et profiil töötleb toodet spetsifikatsioonide piires, kuid töötab protsessiakna servas.PWI 60% näitab, et profiil kasutab 60% protsessi spetsifikatsioonist.PWI väärtusi kasutades saavad tootjad määrata, kui suurt osa protsessiaknast konkreetne soojusprofiil kasutab.Madalam PWI väärtus näitab tugevamat profiili.
Maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks arvutatakse termilise profiili tipu, kalde, tagasivoolu ja leotamise protsesside jaoks eraldi PWI väärtused.Vältimaks väljundit mõjutavat soojusšoki, tuleb määrata ja tasandada soojusprofiili kõige järsem kalle.Tootjad kasutavad nõlva järsuse täpseks määramiseks ja vähendamiseks kohandatud tarkvara.Lisaks kalibreerib tarkvara automaatselt uuesti PWI väärtused tipu-, kalde-, tagasivoolu- ja leotamisprotsesside jaoks.PWI väärtuste määramisega saavad insenerid tagada, et reflow jootmistöö ei kuumeneks üle ega jahtuks liiga kiiresti.
Postitusaeg: 01.03.2022