הלחמה חוזרת היא תהליך שבו משחת הלחמה (תערובת דביקה של הלחמה אבקת ושטף) משמשת לחיבור זמני אחד או כמה רכיבים חשמליים לרפידות המגע שלהם, ולאחר מכן כל המכלול נתון לחום מבוקר, הממיס את ההלחמה , מחבר לצמיתות את המפרק.חימום עשוי להתבצע על ידי העברת המכלול דרך תנור זרימה חוזרת או מתחת למנורת אינפרא אדום או על ידי הלחמת מפרקים בודדים עם עיפרון אוויר חם.
הלחמת זרימה חוזרת היא השיטה הנפוצה ביותר לחיבור רכיבי הרכבה על פני השטח ללוח מעגלים, אם כי ניתן להשתמש בה גם עבור רכיבים דרך חורים על ידי מילוי החורים במשחת הלחמה והכנסת מובילי הרכיבים דרך המשחה.מכיוון שהלחמת גלים יכולה להיות פשוטה וזולה יותר, זרימה חוזרת אינה משמשת בדרך כלל על לוחות דרך חורים טהורים.בשימוש בלוחות המכילים שילוב של רכיבי SMT ו-THT, זרימה חוזרת דרך החור מאפשרת לבטל את שלב הלחמת הגל מתהליך ההרכבה, מה שעלול להפחית את עלויות ההרכבה.
המטרה של תהליך הזרימה מחדש היא להמיס את ההלחמה ולחמם את המשטחים הסמוכים, מבלי להתחמם יתר על המידה ולפגוע ברכיבים החשמליים.בתהליך הלחמת הזרימה החוזרת הקונבנציונלית, ישנם בדרך כלל ארבעה שלבים, הנקראים "אזורים", שלכל אחד מהם פרופיל תרמי מובהק: חימום מוקדם, השרייה תרמית (לעיתים קרובות מקוצר לספיגה בלבד), זרימה חוזרת וקירור.
אזור חימום מוקדם
שיפוע מקסימלי הוא קשר טמפרטורה/זמן המודד כמה מהר משתנה הטמפרטורה במעגל המודפס.אזור החימום המוקדם הוא לרוב הארוך ביותר מבין האזורים ולעיתים קרובות קובע את קצב הרמפה.קצב העלייה הוא בדרך כלל איפשהו בין 1.0 מעלות צלזיוס ל-3.0 מעלות צלזיוס לשנייה, לעתים קרובות נופל בין 2.0 מעלות צלזיוס ל-3.0 מעלות צלזיוס (4 מעלות צלזיוס עד 5 מעלות פרנהייט) לשנייה.אם הקצב חורג מהשיפוע המרבי, עלול להיווצר נזק לרכיבים כתוצאה מהלם תרמי או פיצוח.
להדבקה של הלחמה יכולה להיות גם אפקט התזה.קטע החימום המקדים הוא המקום שבו הממס במשחה מתחיל להתאדות, ואם קצב העלייה (או רמת הטמפרטורה) נמוך מדי, אידוי של חומרי השטף הנדיפים אינו שלם.
אזור טבילה תרמית
החלק השני, השרייה תרמית, הוא בדרך כלל חשיפה של 60 עד 120 שניות להסרת חומרים נדיפים של משחת הלחמה והפעלת השטפים (ראה שטף), כאשר רכיבי השטף מתחילים חימצון על מובילים ורפידות של רכיבים.טמפרטורה גבוהה מדי עלולה להוביל להתזת הלחמה או לכדורים, כמו גם לחמצון של המשחה, רפידות ההצמדה וסיומי הרכיבים.
באופן דומה, ייתכן ששטפים לא יופעלו במלואם אם הטמפרטורה נמוכה מדי.בקצה אזור ההשריה רצוי שיווי משקל תרמי של המכלול כולו ממש לפני אזור הזרימה החוזרת.פרופיל השרייה מוצע כדי להקטין כל דלתא T בין רכיבים בגדלים שונים או אם מכלול ה-PCB גדול מאוד.פרופיל השרייה מומלץ גם כדי להפחית את הריק בחבילות מסוג מערך אזור.
אזור זרימה חוזרת
הסעיף השלישי, אזור הזרימה החוזרת, מכונה גם "זמן מעל זרימה חוזרת" או "זמן מעל ליקווידוס" (TAL), והוא החלק בתהליך שבו מגיעים לטמפרטורה המקסימלית.שיקול חשוב הוא טמפרטורת שיא, שהיא הטמפרטורה המקסימלית המותרת של התהליך כולו.טמפרטורת שיא נפוצה היא 20-40 מעלות צלזיוס מעל ליקווידוס. גבול זה נקבע על ידי הרכיב על המכלול עם הסבילות הנמוכה ביותר לטמפרטורות גבוהות (הרכיב הרגיש ביותר לנזק תרמי).הנחיה סטנדרטית היא להחסיר 5 מעלות צלזיוס מהטמפרטורה המקסימלית שהרכיב הפגיע ביותר יכול להחזיק כדי להגיע לטמפרטורה המקסימלית לתהליך.חשוב לעקוב אחר טמפרטורת התהליך כדי למנוע ממנה לחרוג מגבול זה.
בנוסף, טמפרטורות גבוהות (מעל 260 מעלות צלזיוס) עלולות לגרום לנזק למשטחים הפנימיים של רכיבי SMT וכן לטפח צמיחה בין-מתכתית.לעומת זאת, טמפרטורה שאינה חמה מספיק עשויה למנוע מהדבק לזרום מחדש כראוי.
זמן מעל ליקוי (TAL), או זמן מעל זרימה חוזרת, מודד כמה זמן ההלחמה היא נוזל.השטף מפחית את מתח הפנים במפגש המתכות כדי להשיג הדבקה מתכתית, מה שמאפשר לכדורי אבקת הלחמה בודדים להתאחד.אם זמן הפרופיל חורג מהמפרט של היצרן, התוצאה עלולה להיות הפעלה או צריכה מוקדמת של שטף, למעשה "ייבוש" הדבק לפני היווצרות מפרק ההלחמה.יחסי זמן/טמפרטורה לא מספקים גורמים לירידה בפעולת הניקוי של השטף, וכתוצאה מכך הרטבה לקויה, הסרה לא מספקת של הממס והשטף, ואולי מפרקי הלחמה פגומים.
מומחים ממליצים בדרך כלל על ה-TAL הקצר ביותר האפשרי, עם זאת, רוב המשחות מציינות מינימום TAL של 30 שניות, למרות שנראה שאין סיבה ברורה לזמן הספציפי הזה.אפשרות אחת היא שיש מקומות על ה-PCB שאינם נמדדים במהלך הפרופיל, ולכן, הגדרת הזמן המינימלי המותר ל-30 שניות מפחיתה את הסיכוי ששטח לא נמדד לא יזרום מחדש.זמן זרימה מינימלי גבוה מספק גם מרווח בטיחות מפני שינויים בטמפרטורת התנור.זמן ההרטבה באופן אידיאלי נשאר מתחת ל-60 שניות מעל ליקווידוס.זמן נוסף מעל הליקוי עלול לגרום לצמיחה בין-מתכתית מוגזמת, שעלולה להוביל לשבירת מפרקים.הלוח והרכיבים עלולים גם להינזק בתקופות ממושכות על ליקוויד, ולרוב הרכיבים יש מגבלת זמן מוגדרת היטב לכמה זמן הם עשויים להיות חשופים לטמפרטורות מעל מקסימום נתון.
זמן קצר מדי מעל ליקוויד עלול ללכוד ממיסים ושטף וליצור פוטנציאל לחיבורים קרים או עמומים וכן חללים בהלחמה.
אזור קירור
האזור האחרון הוא אזור קירור לקירור הדרגתי של הלוח המעובד ולמצק את מפרקי ההלחמה.קירור נכון מונע היווצרות עודפת בין מתכת או זעזוע תרמי לרכיבים.הטמפרטורות האופייניות באזור הקירור נעות בין 30-100 מעלות צלזיוס (86-212 מעלות פרנהייט).קצב קירור מהיר נבחר כדי ליצור מבנה גרגר עדין שהוא הכי תקין מבחינה מכנית.
[1] שלא כמו קצב ההגברה המקסימלי, לעתים קרובות מתעלמים מקצב הירידה.יכול להיות שקצב הרמפה פחות קריטי מעל טמפרטורות מסוימות, עם זאת, השיפוע המרבי המותר עבור כל רכיב צריך לחול בין אם הרכיב מתחמם או מתקרר.מקובל להציע קצב קירור של 4°C/s.זהו פרמטר שיש לקחת בחשבון בעת ניתוח תוצאות התהליך.
המונח "זרימה חוזרת" משמש להתייחס לטמפרטורה שמעליה מסה מוצקה של סגסוגת הלחמה בטוח תימס (בניגוד להתרכך בלבד).אם מקורר מתחת לטמפרטורה זו, ההלחמה לא תזרום.התחמם מעליו פעם נוספת, ההלחמה תזרום שוב - ומכאן "לזרום מחדש".
טכניקות מודרניות של הרכבת מעגלים המשתמשות בהלחמה חוזרת לא בהכרח מאפשרות להלחמה לזרום יותר מפעם אחת.הם מבטיחים שההלחמה המגוררת הכלולה במשחת ההלחמה עולה על טמפרטורת הזרימה החוזרת של ההלחמה המעורבת.
פרופיל תרמי
ייצוג גרפי של אינדקס חלון התהליך עבור פרופיל תרמי.
בתעשיית ייצור האלקטרוניקה, מדד סטטיסטי, המכונה מדד חלון התהליך (PWI) משמש כדי לכמת את החוסן של תהליך תרמי.PWI עוזר למדוד עד כמה תהליך "מתאים" למגבלת תהליך המוגדרת על ידי המשתמש הידועה בשם מגבלת המפרט. כל פרופיל תרמי מדורג לפי האופן שבו הוא "מתאים" בחלון תהליך (המפרט או מגבלת הסבילות).
מרכז חלון התהליך מוגדר כאפס, והקצה הקיצוני של חלון התהליך הוא 99%. PWI גדול או שווה ל-100% מציין שהפרופיל אינו מעבד את המוצר במסגרת המפרט.PWI של 99% מציין שהפרופיל מעבד את המוצר במסגרת המפרט, אך פועל בקצה חלון התהליך.PWI של 60% מציין שפרופיל משתמש ב-60% ממפרט התהליך.על ידי שימוש בערכי PWI, היצרנים יכולים לקבוע כמה מחלון התהליך משתמש פרופיל תרמי מסוים.ערך PWI נמוך יותר מציין פרופיל חזק יותר.
ליעילות מקסימלית, ערכי PWI נפרדים מחושבים עבור תהליכי שיא, שיפוע, זרימה חוזרת והשרייה של פרופיל תרמי.כדי למנוע את האפשרות של הלם תרמי המשפיע על הפלט, יש לקבוע את השיפוע התלול ביותר בפרופיל התרמי וליישר אותו.היצרנים משתמשים בתוכנה מותאמת אישית כדי לקבוע במדויק ולהפחית את תלילות המדרון.בנוסף, התוכנה גם מכייל מחדש אוטומטית את ערכי ה-PWI עבור תהליכי השיא, השיפוע, הזרימה מחדש וההשריה.על ידי הגדרת ערכי PWI, המהנדסים יכולים להבטיח שעבודת ההלחמה החוזרת לא תתחמם יתר על המידה או תתקרר מהר מדי.
זמן פרסום: מרץ-01-2022