सतह माउन्ट प्रक्रिया

रिफ्लो सोल्डरिंग मुद्रित सर्किट बोर्डहरू (PCBs) मा सतह माउन्ट कम्पोनेन्टहरू संलग्न गर्ने सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको विधि हो।प्रक्रियाको उद्देश्य पहिले कम्पोनेन्टहरू/पीसीबी/सोल्डर पेस्टलाई पहिले नै तताएर र सोल्डरलाई ओभर तताएर क्षति नगरी पग्लेर स्वीकार्य सोल्डर जोइन्टहरू बनाउनु हो।

प्रभावकारी रिफ्लो सोल्डरिङ प्रक्रियाको नेतृत्व गर्ने मुख्य पक्षहरू निम्नानुसार छन्:

1. उपयुक्त मेसिन
2. स्वीकार्य रिफ्लो प्रोफाइल
3. PCB/कम्पोनेन्ट फुटप्रिन्ट डिजाइन
4. राम्ररी डिजाइन गरिएको स्टेंसिल प्रयोग गरी PCB लाई ध्यानपूर्वक प्रिन्ट गर्नुहोस्
5. सतह माउन्ट कम्पोनेन्टहरूको दोहोरिने प्लेसमेन्ट
6. राम्रो गुणस्तर PCB, कम्पोनेन्ट र सोल्डर पेस्ट

उपयुक्त मेसिन

त्यहाँ विभिन्न प्रकारका रिफ्लो सोल्डरिङ मेसिन उपलब्ध छन् आवश्यक लाइन गति र PCB एसेम्बलीहरूको डिजाइन/सामग्री प्रशोधन गर्नका लागि।चयन र स्थान उपकरणको उत्पादन दर ह्यान्डल गर्न चयन गरिएको ओभन उपयुक्त आकारको हुनुपर्छ।

रेखा गति तल देखाइएको रूपमा गणना गर्न सकिन्छ: -

रेखा गति (न्यूनतम) =बोर्डहरू प्रति मिनेट x लम्बाइ प्रति बोर्ड
लोड कारक (बोर्डहरू बीचको ठाउँ)

यो प्रक्रियाको पुनरावृत्तिलाई विचार गर्न महत्त्वपूर्ण छ र त्यसैले 'लोड कारक' सामान्यतया मेसिन निर्माता द्वारा निर्दिष्ट गरिएको छ, गणना तल देखाइएको छ:

सही साइज रिफ्लो ओभन चयन गर्न सक्षम हुन प्रक्रिया गति (तल परिभाषित) न्यूनतम गणना रेखा गति भन्दा ठूलो हुनुपर्छ।

प्रक्रिया गति =ओभन च्याम्बर तातो लम्बाइ
प्रक्रिया बस्ने समय

तल सही ओवन आकार स्थापित गर्न गणना को एक उदाहरण छ: -

एक SMT एसेम्बलरले 180 प्रति घण्टाको दरमा 8-इन्च बोर्डहरू उत्पादन गर्न चाहन्छ।सोल्डर पेस्ट निर्माताले 4 मिनेट, तीन चरण प्रोफाइल सिफारिस गर्दछ।यस थ्रुपुटमा बोर्डहरू प्रशोधन गर्न मलाई कति लामो ओभन चाहिन्छ?

बोर्ड प्रति मिनेट = ३ (१८०/घण्टा)
प्रति बोर्ड लम्बाइ = 8 इन्च
लोड फ्याक्टर = ०.८ (बोर्डहरू बीचको २ इन्च खाली ठाउँ)
प्रक्रिया वास समय = 4 मिनेट

रेखा गति गणना गर्नुहोस्:(३ बोर्ड/मिनेट) x (८ इन्च/बोर्ड)
०.८

रेखा गति = ३० इन्च/मिनेट

त्यसकारण, रिफ्लो ओभनमा कम्तिमा 30 इन्च प्रति मिनेटको प्रक्रिया गति हुनुपर्छ।

प्रक्रिया गति समीकरणको साथ ओभन च्याम्बर तातो लम्बाइ निर्धारण गर्नुहोस्:

30 in/min =ओभन च्याम्बर तातो लम्बाइ
४ मिनेट

ओवन तातो लम्बाइ = 120 इन्च (10 फीट)

ध्यान दिनुहोस् कि ओभनको समग्र लम्बाइ 10 फीट भन्दा बढी हुनेछ जसमा कूलिंग सेक्सन र कन्वेयर लोडिङ सेक्सनहरू समावेश छन्।गणना तताइएको लम्बाइको लागि हो - समग्र ओवन लम्बाइ होइन।

2. संवहन फ्यानहरूको गतिको लागि बन्द लुप नियन्त्रण - त्यहाँ निश्चित सतह माउन्ट प्याकेजहरू छन् जस्तै SOD323 (इन्सर्ट हेर्नुहोस्) जसमा मास अनुपातमा सानो सम्पर्क क्षेत्र हुन्छ जुन रिफ्लो प्रक्रियाको क्रममा बाधा पुग्ने सम्भावना हुन्छ।कन्भेन्सन फ्यानहरूको बन्द लुप गति नियन्त्रण त्यस्ता भागहरू प्रयोग गर्ने सम्मेलनहरूको लागि सिफारिस गरिएको विकल्प हो।

3. कन्वेयर र केन्द्र-बोर्ड-समर्थन चौडाइहरूको स्वचालित नियन्त्रण - केही मेशिनहरूमा म्यानुअल चौडाइ समायोजन हुन्छ तर यदि त्यहाँ विभिन्न PCB चौडाइहरूमा प्रशोधन गर्न धेरै विभिन्न सम्मेलनहरू छन् भने, यो विकल्पलाई निरन्तर प्रक्रिया कायम राख्न सिफारिस गरिन्छ।

स्वीकार्य रिफ्लो प्रोफाइल

रिफ्लो प्रोफाइल सिर्जना गर्न थर्मोकोपलहरू पीसीबी भरि तापमानको दायरा मापन गर्न धेरै स्थानहरूमा नमूना विधानसभा (सामान्यतया उच्च तापक्रम सोल्डरको साथ) मा जडान गरिन्छ।PCB को छेउमा प्याडमा कम्तिमा एउटा थर्मोकोपल र PCB को बीचमा प्याडमा रहेको एउटा थर्मोकोपल राख्न सिफारिस गरिन्छ।आदर्श रूपमा PCB मा तापक्रमको पूर्ण दायरा मापन गर्न थप थर्मोकलहरू प्रयोग गर्नुपर्छ - जसलाई 'डेल्टा टी' भनिन्छ।

एक सामान्य रिफ्लो सोल्डरिङ प्रोफाइल भित्र सामान्यतया चार चरणहरू हुन्छन् - प्रीहिट, सोक, रिफ्लो र कूलिंग।मुख्य उद्देश्य भनेको कम्पोनेन्ट वा PCB लाई कुनै पनि हानि नगरी सोल्डर पग्लन र सोल्डर जोइन्टहरू बनाउनको लागि असेंबलीमा पर्याप्त ताप हस्तान्तरण गर्नु हो।

पूर्व तताउने- यस चरणमा कम्पोनेन्टहरू, PCB र सोल्डर सबैलाई एक तोकिएको भिजाउने वा बस्ने तापक्रममा तताइन्छ धेरै चाँडो न्यानो नहोस् भनेर सावधान रहँदै (सामान्यतया 2ºC/सेकेन्ड भन्दा बढी - सोल्डर पेस्ट डाटाशीट जाँच गर्नुहोस्)।धेरै चाँडो तताउनुले दोषहरू निम्त्याउन सक्छ जस्तै कम्पोनेन्टहरू क्र्याक हुन सक्छ र सोल्डर पेस्ट स्प्याटर हुन सक्छ जसले रिफ्लोको समयमा सोल्डर बलहरू निम्त्याउँछ।

भिज्नु- यस चरणको उद्देश्य भनेको रिफ्लो चरणमा प्रवेश गर्नु अघि सबै कम्पोनेन्टहरू आवश्यक तापक्रममा छन् भनी सुनिश्चित गर्नु हो।सोक सामान्यतया 60 र 120 सेकेन्डको बीचमा सम्मिलित 'मास डिफरेंशियल' र उपस्थित कम्पोनेन्टहरूको प्रकारमा निर्भर रहन्छ।भिज्ने चरणमा गर्मी स्थानान्तरण जति कुशल हुन्छ त्यति नै कम समय आवश्यक हुन्छ।

यदि रिफ्लो प्रोफाईलमा रिफ्लो चरणको समयमा अपर्याप्त ताप लागू हुन्छ भने तलका छविहरू जस्तै सोल्डर जोडहरू देखा पर्नेछ:-

सोल्डरले सिसाको साथ फिलेट बनाउँदैन

सबै सोल्डर बलहरू पग्लिएनन्

रिफ्लो पछि एक सामान्य सोल्डरिंग दोष मध्य-चिप सोल्डर बलहरू/मोतीहरूको गठन हो जुन तल देख्न सकिन्छ।यस दोषको समाधान भनेको स्टेंसिल डिजाइन परिमार्जन गर्नु हो -थप विवरण यहाँ हेर्न सकिन्छ.

रिफ्लो प्रक्रियामा नाइट्रोजनको प्रयोगलाई बलियो फ्लक्सहरू समावेश गर्ने सोल्डर पेस्टबाट टाढा सर्ने प्रवृत्तिका कारण विचार गर्नुपर्छ।मुद्दा वास्तवमा नाइट्रोजनमा रिफ्लो गर्ने क्षमता होइन, तर अक्सिजनको अभावमा रिफ्लो गर्ने क्षमता हो।अक्सिजनको उपस्थितिमा सोल्डर तताउँदा अक्साइडहरू सिर्जना हुनेछ, जुन सामान्यतया गैर-सोल्डर गर्न सकिने सतहहरू हुन्।

चिसो- यो केवल एक चरण हो जसको समयमा एसेम्बली चिसो हुन्छ तर एसेम्बलीलाई धेरै छिटो चिसो नगर्नु महत्त्वपूर्ण छ - सामान्यतया सिफारिस गरिएको चिसो दर 3ºC/सेकेन्ड भन्दा बढी हुनु हुँदैन।

PCB/कम्पोनेन्ट फुटप्रिन्ट डिजाइन

त्यहाँ पीसीबी डिजाइनका धेरै पक्षहरू छन् जुन एक एसेम्बली कसरी रिफ्लो हुन्छ भन्नेमा प्रभाव पार्छ।एउटा कम्पोनेन्ट फुटप्रिन्टमा जडान हुने ट्र्याकहरूको साइज भएको उदाहरण - यदि कम्पोनेन्ट फुटप्रिन्टको एक छेउमा जडान गर्ने ट्र्याक अर्को भन्दा ठूलो छ भने यसले थर्मल असन्तुलन निम्त्याउन सक्छ जसले भागलाई 'टोम्बस्टोन' बनाउँदछ जुन तल देख्न सकिन्छ:-

अर्को उदाहरण 'कपर ब्यालेन्सिङ' हो - धेरै PCB डिजाइनहरूले ठूला तामा क्षेत्रहरू प्रयोग गर्छन् र यदि पीसीबीलाई उत्पादन प्रक्रियालाई मद्दत गर्न प्यानलमा राखिएको छ भने यसले तामामा असंतुलन निम्त्याउन सक्छ।यसले प्यानललाई रिफ्लोको समयमा वार्प गर्न सक्छ र त्यसैले सिफारिस गरिएको समाधान प्यानलको फोहोर क्षेत्रहरूमा 'कपर ब्यालेन्सिङ' थप्नु हो जुन तल देख्न सकिन्छ:-

हेर्नुहोस्'उत्पादनको लागि डिजाइन'अन्य विचारहरूको लागि।

राम्ररी डिजाइन गरिएको स्टेंसिल प्रयोग गरी PCB लाई ध्यानपूर्वक प्रिन्ट गर्नुहोस्

सतह माउन्ट असेंबली भित्रका अघिल्लो प्रक्रिया चरणहरू प्रभावकारी रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाको लागि महत्त्वपूर्ण छन्।दसोल्डर पेस्ट मुद्रण प्रक्रियाPCB मा सोल्डर पेस्टको निरन्तर जम्मा सुनिश्चित गर्न कुञ्जी हो।यस चरणमा कुनै पनि गल्तीले अवांछित परिणामहरूको नेतृत्व गर्नेछ र यस प्रक्रियाको पूर्ण नियन्त्रणको साथसाथैप्रभावकारी स्टेंसिल डिजाइनचाहिएको छ।

सतह माउन्ट कम्पोनेन्टहरूको दोहोरिने प्लेसमेन्ट

कम्पोनेन्ट प्लेसमेन्ट भिन्नता

सतह माउन्ट कम्पोनेन्टहरूको प्लेसमेन्ट दोहोर्याउन सकिने हुनुपर्छ र त्यसैले भरपर्दो, राम्रोसँग राखिएको पिक एण्ड प्लेस मेसिन आवश्यक छ।यदि कम्पोनेन्ट प्याकेजहरू सही तरिकाले सिकाइएको छैन भने यसले मेसिनको भिजन प्रणालीले प्रत्येक भागलाई समान रूपमा नदेखाउन सक्छ र त्यसैले प्लेसमेन्टमा भिन्नता अवलोकन गरिनेछ।यसले रिफ्लो सोल्डरिङ प्रक्रिया पछि असंगत परिणामहरूको नेतृत्व गर्नेछ।

कम्पोनेन्ट प्लेसमेन्ट प्रोग्रामहरू पिक एण्ड प्लेस मेसिनहरू प्रयोग गरेर सिर्जना गर्न सकिन्छ तर यो प्रक्रिया PCB Gerber डाटाबाट सेन्ट्रोइड जानकारी लिने जत्तिकै सही छैन।प्रायः यो सेन्ट्रोइड डाटा पीसीबी डिजाइन सफ्टवेयरबाट निर्यात गरिन्छ तर कहिलेकाहीं उपलब्ध हुँदैन र त्यसैलेGerber डाटाबाट सेन्ट्रोइड फाइल उत्पन्न गर्न सेवा सतह माउन्ट प्रक्रिया द्वारा प्रस्ताव गरिएको छ.

सबै कम्पोनेन्ट प्लेसमेन्ट मेसिनहरूमा 'प्लेसमेन्ट एक्युरेसी' निर्दिष्ट गरिएको हुन्छ जस्तै: -

35um (QFPs) देखि 60um (चिप्स) @ 3 सिग्मा

कम्पोनेन्ट प्रकार राख्नको लागि सही नोजल चयन गर्न पनि महत्त्वपूर्ण छ - विभिन्न कम्पोनेन्ट प्लेसमेन्ट नोजलहरूको दायरा तल देख्न सकिन्छ:-

राम्रो गुणस्तर PCB, कम्पोनेन्ट र सोल्डर पेस्ट

प्रक्रियाको क्रममा प्रयोग गरिएका सबै वस्तुहरूको गुणस्तर उच्च हुनुपर्दछ किनभने खराब गुणस्तरको कुनै पनि कुराले अवांछनीय परिणामहरू निम्त्याउँछ।PCB को उत्पादन प्रक्रिया र तिनीहरूले PCB को समाप्त भण्डारण गर्ने तरिकामा निर्भर गर्दै रिफ्लो सोल्डरिङ प्रक्रियाको समयमा कमजोर सोल्डरबिलिटी निम्त्याउन सक्छ।PCB मा सतह फिनिश खराब हुँदा के देख्न सकिन्छ भन्ने उदाहरण तल दिइएको छ जसको कारणले 'ब्ल्याक प्याड' भनिन्छ:-

राम्रो गुणस्तर पीसीबी समाप्त

कलंकित पीसीबी

सोल्डर कम्पोनेन्टमा बग्छ र PCB होइन

त्यस्तै प्रकारले सतह माउन्ट कम्पोनेन्ट लिडको गुणस्तर उत्पादन प्रक्रिया र भण्डारणको विधिको आधारमा खराब हुन सक्छ।

सोल्डर पेस्टको गुणस्तर धेरै प्रभावित हुन्छभण्डारण र ह्यान्डलिङ।कम गुणस्तरको सोल्डर पेस्ट प्रयोग गरियो भने परिणाम दिने सम्भावना तल देख्न सकिन्छ:-