रिफ्लो ओव्हन सोल्डरिंग

सर्किट बोर्डवर पृष्ठभाग माउंट घटक जोडण्याची रिफ्लो सोल्डरिंग ही सर्वात सामान्य पद्धत आहे, जरी ती सोल्डर पेस्टने छिद्रे भरून आणि पेस्टमधून घटक लीड्स टाकून थ्रू-होल घटकांसाठी देखील वापरली जाऊ शकते.कारण वेव्ह सोल्डरिंग सोपे आणि स्वस्त असू शकते, रिफ्लो सामान्यतः शुद्ध थ्रू-होल बोर्डवर वापरले जात नाही.एसएमटी आणि टीएचटी घटकांचे मिश्रण असलेल्या बोर्डवर वापरल्यास, थ्रू-होल रिफ्लोमुळे असेंबली प्रक्रियेतून वेव्ह सोल्डरिंग पायरी काढून टाकली जाऊ शकते, संभाव्यपणे असेंब्ली खर्च कमी होतो.

रिफ्लो प्रक्रियेचे उद्दिष्ट हे सोल्डर वितळणे आणि विद्युत घटकांना जास्त गरम न करता आणि शेजारील पृष्ठभाग गरम करणे हे आहे.पारंपारिक रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियेत, सामान्यतः चार टप्पे असतात, ज्यांना "झोन" म्हणतात, प्रत्येकाची वेगळी थर्मल प्रोफाइल असते: प्रीहीट, थर्मल सोक (बहुतेकदा फक्त भिजण्यासाठी लहान केले जाते), रिफ्लो आणि कूलिंग.

 

प्रीहीट झोन

कमाल उतार हा तापमान/वेळ संबंध असतो जो मुद्रित सर्किट बोर्डवरील तापमान किती वेगाने बदलतो हे मोजतो.प्रीहीट झोन बहुतेक वेळा झोनपैकी सर्वात लांब असतो आणि अनेकदा रॅम्प-रेट स्थापित करतो.रॅम्प-अप रेट सहसा कुठेतरी 1.0 °C आणि 3.0 °C प्रति सेकंद दरम्यान असतो, अनेकदा 2.0 °C आणि 3.0 °C (4 °F ते 5 °F) प्रति सेकंद दरम्यान घसरतो.जर दर कमाल उतारापेक्षा जास्त असेल तर, थर्मल शॉक किंवा क्रॅकिंगमुळे घटकांचे नुकसान होऊ शकते.

सोल्डर पेस्टचा स्पॅटरिंग प्रभाव देखील असू शकतो.प्रीहीट सेक्शन असा आहे जेथे पेस्टमधील सॉल्व्हेंटचे बाष्पीभवन सुरू होते आणि जर वाढीचा दर (किंवा तापमान पातळी) खूप कमी असेल तर फ्लक्स वाष्पशील पदार्थांचे बाष्पीभवन अपूर्ण आहे.

 

थर्मल सोक झोन

दुसरा विभाग, थर्मल सोक, सामान्यत: 60 ते 120 सेकंदांच्या एक्सपोजरमध्ये सोल्डर पेस्टच्या अस्थिरता काढून टाकणे आणि फ्लक्सेस सक्रिय करणे (फ्लक्स पहा), जेथे फ्लक्स घटक घटक लीड्स आणि पॅड्सवर ऑक्साइडरडक्शन सुरू करतात.खूप जास्त तापमानामुळे सोल्डर स्पॅटरिंग किंवा बॉलिंग तसेच पेस्टचे ऑक्सिडेशन, संलग्नक पॅड आणि घटक संपुष्टात येऊ शकतात.

त्याचप्रमाणे, तापमान खूप कमी असल्यास फ्लक्स पूर्णपणे सक्रिय होऊ शकत नाहीत.सोक झोनच्या शेवटी रिफ्लो झोनच्या अगदी आधी संपूर्ण असेंब्लीचा थर्मल समतोल हवा असतो.वेगवेगळ्या आकाराच्या घटकांमधील किंवा PCB असेंब्ली खूप मोठी असल्यास डेल्टा टी कमी करण्यासाठी सोक प्रोफाइल सुचवले जाते.एरिया ॲरे प्रकारच्या पॅकेजेसमध्ये व्हॉइडिंग कमी करण्यासाठी भिजवलेल्या प्रोफाइलची देखील शिफारस केली जाते.

 

रिफ्लो झोन

तिसरा विभाग, रिफ्लो झोन, "रिफ्लोवरील वेळ" किंवा "लिक्विडसच्या वरचा वेळ" (TAL) म्हणून देखील ओळखला जातो, आणि हा प्रक्रियेचा भाग आहे जेथे कमाल तापमान गाठले जाते.एक महत्त्वाचा विचार म्हणजे शिखर तापमान, जे संपूर्ण प्रक्रियेचे कमाल स्वीकार्य तापमान आहे.सामान्य शिखर तापमान द्रवपदार्थापेक्षा 20-40 °C असते. ही मर्यादा उच्च तापमानासाठी सर्वात कमी सहनशीलता असलेल्या असेंब्लीवरील घटकाद्वारे निर्धारित केली जाते (थर्मल नुकसानास सर्वाधिक संवेदनाक्षम घटक).सर्वात असुरक्षित घटक प्रक्रियेसाठी जास्तीत जास्त तापमानापर्यंत पोहोचू शकतील अशा कमाल तापमानातून 5°C वजा करणे हे मानक मार्गदर्शक तत्त्व आहे.ही मर्यादा ओलांडू नये म्हणून प्रक्रियेच्या तापमानाचे निरीक्षण करणे महत्वाचे आहे.

याव्यतिरिक्त, उच्च तापमान (२६० डिग्री सेल्सिअसच्या पुढे) एसएमटी घटकांच्या अंतर्गत मृत्यूचे नुकसान होऊ शकते तसेच इंटरमेटॅलिक वाढ वाढवू शकते.याउलट, पुरेसे गरम नसलेले तापमान पेस्टला पुरेशा प्रमाणात रिफ्लो होण्यापासून रोखू शकते.

लिक्विडस (TAL) वरील वेळ, किंवा रिफ्लोवरील वेळ, सोल्डर किती काळ द्रव आहे हे मोजते.मेटलर्जिकल बाँडिंग पूर्ण करण्यासाठी फ्लक्स धातूंच्या जंक्शनवर पृष्ठभागावरील ताण कमी करते, वैयक्तिक सोल्डर पावडर गोलाकारांना एकत्र करण्यास अनुमती देते.प्रोफाईल वेळ निर्मात्याच्या तपशीलापेक्षा जास्त असल्यास, परिणाम अकाली फ्लक्स सक्रिय करणे किंवा वापरणे असू शकते, सोल्डर जॉइंट तयार होण्यापूर्वी पेस्ट प्रभावीपणे "कोरडे" होते.अपुरा वेळ/तापमान संबंध फ्लक्सच्या साफसफाईच्या क्रियेत घट होण्यास कारणीभूत ठरतो, परिणामी खराब ओले होणे, सॉल्व्हेंट आणि फ्लक्स अपुरेपणे काढून टाकणे आणि शक्यतो दोषपूर्ण सोल्डर जोडणे.

तज्ञ सहसा शक्य तितक्या कमी TAL ची शिफारस करतात, तथापि, बहुतेक पेस्ट किमान TAL 30 सेकंद निर्दिष्ट करतात, जरी त्या विशिष्ट वेळेसाठी कोणतेही स्पष्ट कारण दिसत नाही.एक शक्यता अशी आहे की PCB वर अशी ठिकाणे आहेत जी प्रोफाइलिंग दरम्यान मोजली जात नाहीत आणि म्हणून, किमान स्वीकार्य वेळ 30 सेकंदांवर सेट केल्याने मोजमाप न केलेले क्षेत्र पुन्हा न येण्याची शक्यता कमी होते.उच्च किमान रीफ्लो वेळ देखील ओव्हन तापमान बदलांपासून सुरक्षिततेचे मार्जिन प्रदान करते.ओले होण्याची वेळ आदर्शपणे द्रवपदार्थापेक्षा 60 सेकंदांपेक्षा कमी असते.लिक्विडसच्या वरील अतिरिक्त वेळेमुळे जास्त प्रमाणात इंटरमेटलिक वाढ होऊ शकते, ज्यामुळे सांधे ठिसूळ होऊ शकतात.लिक्विडसवर विस्तारित वेळेस बोर्ड आणि घटक देखील खराब होऊ शकतात आणि बहुतेक घटकांना दिलेल्या कमाल तापमानापेक्षा किती काळ ते किती काळ संपर्कात राहू शकतात याची एक सु-परिभाषित कालमर्यादा असते.

लिक्विडसपेक्षा जास्त वेळ सॉल्व्हेंट्स आणि फ्लक्सला अडकवू शकतो आणि थंड किंवा निस्तेज सांधे तसेच सोल्डर व्हॉईड्सची क्षमता निर्माण करू शकतो.

 

कूलिंग झोन

प्रक्रिया केलेल्या बोर्डला हळूहळू थंड करण्यासाठी आणि सोल्डर जोडांना घट्ट करण्यासाठी शेवटचा झोन एक कूलिंग झोन आहे.योग्य कूलिंग घटकांना अतिरिक्त इंटरमेटलिक निर्मिती किंवा थर्मल शॉक प्रतिबंधित करते.कूलिंग झोनमधील सामान्य तापमान 30-100 °C (86-212 °F) पर्यंत असते.एक जलद कूलिंग रेट एक बारीक धान्य रचना तयार करण्यासाठी निवडली जाते जी सर्वात यांत्रिकरित्या चांगली असते.

[१] कमाल रॅम्प-अप रेटच्या विपरीत, रॅम्प-डाउन रेटकडे अनेकदा दुर्लक्ष केले जाते.असे असू शकते की रॅम्प रेट विशिष्ट तापमानापेक्षा कमी गंभीर असेल, तथापि, घटक गरम होत आहे किंवा थंड होत आहे तरीही कोणत्याही घटकासाठी जास्तीत जास्त स्वीकार्य उतार लागू केला पाहिजे.4°C/s चा शीतलक दर सामान्यतः सुचविला जातो.प्रक्रियेच्या परिणामांचे विश्लेषण करताना विचारात घेणे आवश्यक आहे.

"रिफ्लो" हा शब्द ज्या तापमानापेक्षा वरच्या सॉल्डर मिश्रधातूचे घन वस्तुमान वितळणे निश्चित असते (केवळ मऊ होण्याच्या विरूद्ध) त्या तापमानाला सूचित करण्यासाठी वापरला जातो.या तापमानाच्या खाली थंड केल्यास, सोल्डर वाहून जाणार नाही.त्याच्या वर पुन्हा गरम झाल्यावर, सोल्डर पुन्हा वाहू लागेल—म्हणून "पुन्हा प्रवाह".

रिफ्लो सोल्डरिंग वापरणारी आधुनिक सर्किट असेंबली तंत्र सोल्डरला एकापेक्षा जास्त वेळा वाहू देत नाही.ते हमी देतात की सोल्डर पेस्टमध्ये असलेले दाणेदार सोल्डर सामील असलेल्या सोल्डरच्या रिफ्लो तापमानाला मागे टाकते.

थर्मल प्रोफाइलिंग