Reflow-juotos on prosessi, jossa juotospastaa (tahmeaa juotteen ja juoksutteen tahmeaa seosta) käytetään tilapäisesti yhden tai useamman sähkökomponentin kiinnittämiseen niiden kosketuslevyihin, minkä jälkeen koko kokoonpano altistetaan kontrolloidulle lämmölle, joka sulattaa juotteen. , joka yhdistää liitoksen pysyvästi.Lämmitys voidaan suorittaa viemällä kokoonpano reflow-uunin läpi tai infrapunalampun alla tai juottamalla yksittäiset liitokset kuumailmakynällä.
Reflow-juotos on yleisin tapa kiinnittää pinta-asennuskomponentteja piirilevyyn, vaikka sitä voidaan käyttää myös läpireikien komponentteihin täyttämällä reiät juotospastalla ja työntämällä komponenttien johdot tahnan läpi.Koska aaltojuotto voi olla yksinkertaisempaa ja halvempaa, reflowa ei yleensä käytetä puhtaissa läpireikälevyissä.Kun sitä käytetään levyillä, jotka sisältävät sekoituksen SMT- ja THT-komponentteja, reiän läpivirtaus mahdollistaa aaltojuotosvaiheen eliminoimisen kokoonpanoprosessista, mikä saattaa vähentää kokoonpanokustannuksia.
Reflow-prosessin tavoitteena on sulattaa juotos ja lämmittää vierekkäisiä pintoja ylikuumenematta ja vahingoittamatta sähkökomponentteja.Perinteisessä uudelleenvirtausjuotosprosessissa on yleensä neljä vaihetta, joita kutsutaan "vyöhykkeiksi", joilla jokaisella on erillinen lämpöprofiili: esilämmitys, lämpöliotus (usein lyhennetty vain liotukseen), uudelleenvirtaus ja jäähdytys.
Esilämmitysalue
Suurin jyrkkyys on lämpötila/aikasuhde, joka mittaa kuinka nopeasti painetun piirilevyn lämpötila muuttuu.Esilämmitysvyöhyke on usein vyöhykkeistä pisin ja määrittää usein rampin.Nousunopeus on yleensä jossain 1,0 °C - 3,0 °C sekunnissa, usein 2,0 °C - 3,0 °C (4 °F - 5 °F) sekunnissa.Jos nopeus ylittää enimmäiskaltevuuden, komponentit voivat vaurioitua lämpöshokin tai halkeilun seurauksena.
Juotospastalla voi myös olla roiskevaikutus.Esilämmitysosasto on paikka, jossa tahnan liuotin alkaa haihtua, ja jos nousunopeus (tai lämpötilataso) on liian alhainen, vuon haihtuvien aineiden haihtuminen on epätäydellistä.
Lämpöpitoinen vyöhyke
Toinen osa, lämpöliotus, on tyypillisesti 60-120 sekunnin altistus juotospastan haihtuvien aineiden poistamiseksi ja sulatteiden aktivoimiseksi (katso juoksutusaine), jossa sulatteen komponentit aloittavat hapetuspelkistyksen komponenttien johtimissa ja tyynyissä.Liian korkea lämpötila voi johtaa juotteen roiskeisiin tai palloihin sekä tahnan, kiinnitystyynyjen ja komponenttien päätteiden hapettumiseen.
Samoin sulatteet eivät välttämättä aktivoidu täysin, jos lämpötila on liian alhainen.Iotusvyöhykkeen lopussa halutaan koko kokoonpanon lämpötasapaino juuri ennen palautusvyöhykettä.Soak-profiilia suositellaan vähentämään erikokoisten komponenttien välistä delta T:tä tai jos piirilevykokoonpano on erittäin suuri.Soak-profiilia suositellaan myös tyhjennyksen vähentämiseksi alueryhmätyyppisissä pakkauksissa.
Reflow-alue
Kolmannesta osasta, reflow-vyöhykkeestä, viitataan myös "ajaksi ylivirtauksen yläpuolella" tai "aikana likviduksen yläpuolella" (TAL), ja se on se osa prosessia, jossa saavutetaan maksimilämpötila.Tärkeä näkökohta on huippulämpötila, joka on koko prosessin suurin sallittu lämpötila.Yleinen huippulämpötila on 20–40 °C likvidiuden yläpuolella. Tämän rajan määrää kokoonpanossa oleva komponentti, jolla on alhaisin korkeiden lämpötilojen toleranssi (Lämpövaurioille herkin komponentti).Vakioohje on vähentää 5 °C enimmäislämpötilasta, jonka haavoittuvin komponentti voi kestää saavuttaakseen prosessin enimmäislämpötilan.On tärkeää seurata prosessin lämpötilaa, jotta se ei ylitä tätä rajaa.
Lisäksi korkeat lämpötilat (yli 260 °C) voivat vahingoittaa SMT-komponenttien sisäisiä muotteja ja edistää metallien välistä kasvua.Päinvastoin, lämpötila, joka ei ole tarpeeksi kuuma, voi estää tahnaa sulautumasta uudelleen riittävästi.
Aika likviduksen yläpuolella (TAL) tai aika ylivirtauksen yläpuolella mittaa, kuinka kauan juote on nestettä.Fluksi vähentää pintajännitystä metallien risteyksessä metallurgisen sidoksen aikaansaamiseksi, jolloin yksittäiset juotosjauhepallot voivat yhdistyä.Jos profiilin aika ylittää valmistajan ohjeen, seurauksena voi olla ennenaikainen juoksutteen aktivoituminen tai kuluminen, mikä "kuivaa" pastan tehokkaasti ennen juotosliitoksen muodostumista.Riittämätön aika/lämpötila-suhde heikentää juoksutteen puhdistusvaikutusta, mikä johtaa huonoon kostutukseen, riittämättömään liuottimen ja juoksutteen poistoon ja mahdollisesti viallisiin juotosliitoksiin.
Asiantuntijat suosittelevat yleensä lyhintä mahdollista TAL-aikaa, mutta useimmat tahnat määrittävät vähintään 30 sekunnin TAL-ajan, vaikka tälle tietylle ajalle ei näytä olevan selvää syytä.Yksi mahdollisuus on, että piirilevyllä on paikkoja, joita ei mitata profiloinnin aikana, ja siksi sallitun vähimmäisajan asettaminen 30 sekuntiin vähentää todennäköisyyttä, että mittaamaton alue ei virtaa uudelleen.Suuri vähimmäispalautusaika tarjoaa myös turvamarginaalin uunin lämpötilan muutoksia vastaan.Kostutusaika pysyy ihanteellisesti alle 60 sekuntia likviduksen yläpuolella.Likviduksen yläpuolella oleva lisäaika voi aiheuttaa liiallista metallien välistä kasvua, mikä voi johtaa nivelten haurauttamiseen.Levy ja komponentit voivat myös vaurioitua pitkiä aikoja yli nesteen, ja useimmilla komponenteilla on hyvin määritelty aikaraja, kuinka kauan ne voivat altistua tietyn maksimilämpötiloille.
Liian vähän aikaa nesteen yläpuolella saattaa vangita liuottimia ja juoksutetta ja aiheuttaa mahdollisia kylmiä tai tylsiä liitoksia sekä juotosaukkoja.
Jäähdytysalue
Viimeinen vyöhyke on jäähdytysvyöhyke prosessoidun levyn vähitellen jäähdyttämiseksi ja juotosliitosten jähmettämiseksi.Oikea jäähdytys estää ylimääräisen metallien välisen muodostumisen tai lämpöshokin komponenteille.Tyypilliset lämpötilat jäähdytysvyöhykkeellä ovat 30–100 °C (86–212 °F).Nopea jäähdytysnopeus valitaan luomaan hienorakeinen rakenne, joka on mekaanisesti kestävin.
[1] Toisin kuin enimmäiskiihdytysnopeus, ylösajonopeus jätetään usein huomiotta.Voi olla, että ramppinopeus on vähemmän kriittinen tiettyjen lämpötilojen yläpuolella, mutta minkä tahansa komponentin suurinta sallittua kaltevuutta tulisi soveltaa riippumatta siitä, onko komponentti lämpenemässä tai jäähtymässä.Jäähdytysnopeudeksi suositellaan yleisesti 4 °C/s.Se on parametri, joka on otettava huomioon analysoitaessa prosessin tuloksia.
Termiä "reflow" käytetään viittaamaan lämpötilaan, jonka yläpuolella kiinteä juotoslejeeringin massa varmasti sulaa (toisin kuin pelkkä pehmeneminen).Jos jäähdytetään tämän lämpötilan alapuolelle, juote ei virtaa.Jälleen kerran sen yläpuolelle lämmitettynä juote virtaa jälleen - eli "uudelleenvirtaus".
Nykyaikaiset piirien kokoonpanotekniikat, joissa käytetään uudelleenvirtausjuotosta, eivät välttämättä salli juotteen virrata useammin kuin kerran.Ne takaavat, että juotospastan sisältämä rakeinen juote ylittää kyseessä olevan juotteen sulamislämpötilan.
Lämpöprofilointi
Graafinen esitys lämpöprofiilin prosessiikkunaindeksistä.
Elektroniikkateollisuudessa termisen prosessin kestävyyden kvantifiointiin käytetään tilastollista mittaa, joka tunnetaan nimellä Process Window Index (PWI).PWI auttaa mittaamaan, kuinka hyvin prosessi "sopii" käyttäjän määrittelemään prosessirajaan, joka tunnetaan nimellä Specification Limit. Jokainen lämpöprofiili luokitellaan sen mukaan, kuinka se "sopii" prosessiikkunaan (spesifikaatio tai toleranssiraja).
Prosessi-ikkunan keskikohta määritellään nollaksi ja prosessiikkunan äärireuna 99 %:ksi. PWI, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 100 %, osoittaa, että profiili ei käsittele tuotetta spesifikaatioiden mukaisesti.99 %:n PWI osoittaa, että profiili käsittelee tuotetta spesifikaatioiden mukaisesti, mutta toimii prosessiikkunan reunalla.PWI 60 % tarkoittaa, että profiili käyttää 60 % prosessispesifikaatiosta.Käyttämällä PWI-arvoja valmistajat voivat määrittää, kuinka paljon prosessiikkunasta tietty lämpöprofiili käyttää.Pienempi PWI-arvo tarkoittaa vankkaampaa profiilia.
Maksimitehokkuuden saavuttamiseksi lasketaan erilliset PWI-arvot lämpöprofiilin huippu-, kaltevuus-, reflow- ja liotusprosesseille.Välttääksesi mahdollisen lämpöiskun, joka vaikuttaa tehoon, lämpöprofiilin jyrkin kaltevuus on määritettävä ja tasoitettava.Valmistajat käyttävät räätälöityjä ohjelmistoja määrittääkseen tarkasti ja pienentääkseen rinteen jyrkkyyttä.Lisäksi ohjelmisto kalibroi automaattisesti uudelleen PWI-arvot huippu-, kaltevuus-, reflow- ja soak-prosesseille.Asettamalla PWI-arvot insinöörit voivat varmistaa, että reflow-juottotyö ei ylikuumene tai jäähdy liian nopeasti.
Postitusaika: 01.03.2022