YÜZEY MONTAJ İŞLEMİ

Yeniden akışlı lehimleme, yüzeye montaj bileşenlerini baskılı devre kartlarına (PCB'ler) bağlamak için en yaygın kullanılan yöntemdir.Prosesin amacı, bileşenlerin/PCB/lehim pastasının önce ısıtılması ve daha sonra lehimin aşırı ısınmadan zarar görmeden eritilmesiyle kabul edilebilir lehim bağlantıları oluşturmaktır.

Etkili bir yeniden akış lehimleme işlemine yol açan temel hususlar şunlardır:

1. Uygun makine
2. Kabul edilebilir yeniden akış profili
3. PCB/bileşen ayak izi Tasarımı
4. İyi tasarlanmış şablon kullanılarak dikkatlice basılmış PCB
5. Yüzeye montaj bileşenlerinin tekrarlanabilir yerleştirilmesi
6. Kaliteli PCB, bileşenler ve lehim macunu

Uygun Makine

Gerekli hat hızına ve işlenecek PCB düzeneklerinin tasarımına/malzemesine bağlı olarak çeşitli tiplerde yeniden akışlı lehimleme makinesi mevcuttur.Seçilen fırının, alma ve yerleştirme ekipmanının üretim hızını karşılamaya uygun boyutta olması gerekir.

Hat hızı aşağıda gösterildiği gibi hesaplanabilir: -

Hat hızı (minimum) =Dakika başına pano sayısı x Pano başına uzunluk
Yük Faktörü (panolar arasındaki boşluk)

Prosesin tekrarlanabilirliğini göz önünde bulundurmak önemlidir ve bu nedenle 'Yük Faktörü' genellikle makine üreticisi tarafından belirlenir; hesaplama aşağıda gösterilmiştir:

Doğru boyuttaki yeniden akışlı fırını seçebilmek için işlem hızı (aşağıda tanımlanmıştır) hesaplanan minimum hat hızından büyük olmalıdır.

İşlem hızı =Fırın haznesi ısıtmalı uzunluğu
İşlem bekleme süresi

Aşağıda doğru fırın boyutunu belirlemek için bir hesaplama örneği verilmiştir: -

Bir SMT montajcısı saatte 180 oranında 8 inçlik levhalar üretmek istiyor.Lehim pastası üreticisi 4 dakikalık, üç adımlı bir profil önermektedir.Bu verimde tahtaları ne kadar süreyle işlemek için bir fırına ihtiyacım var?

Dakika başına pano sayısı = 3 (180/saat)
Kart başına uzunluk = 8 inç
Yük Faktörü = 0,8 (kartlar arasında 2 inç boşluk)
İşlem Bekleme Süresi = 4 dakika

Hat Hızını Hesaplayın:(3 kart/dak) x (8 inç/kart)
0,8

Hat hızı = 30 inç/dakika

Bu nedenle, yeniden akışlı fırının dakikada en az 30 inçlik bir işlem hızına sahip olması gerekir.

Proses hız denklemi ile fırın odası ısıtmalı uzunluğunu belirleyin:

30 inç/dak =Fırın haznesi ısıtmalı uzunluğu
4 dakika

Fırın ısıtmalı uzunluk = 120 inç (10 feet)

Soğutma bölümü ve konveyör yükleme bölümleri dahil olmak üzere fırının toplam uzunluğunun 3 metreyi geçeceğini unutmayın.Hesaplama, GENEL FIRIN UZUNLUĞU DEĞİL, ISITMALI UZUNLUK içindir.

2. Konveksiyon fanlarının hızı için kapalı döngü kontrolü – SOD323 (eke bakınız) gibi, yeniden akış işlemi sırasında bozulabilecek küçük bir temas alanı/kütle oranına sahip belirli yüzeye montaj paketleri vardır.Geleneksel fanların kapalı çevrim hız kontrolü, bu tür parçaların kullanıldığı montajlar için önerilen bir seçenektir.

3. Konveyör ve orta pano destek genişliklerinin otomatik kontrolü – Bazı makinelerde manüel genişlik ayarı bulunur ancak değişen PCB genişlikleriyle işlenecek çok sayıda farklı düzenek varsa bu durumda tutarlı bir süreci sürdürmek için bu seçenek önerilir.

Kabul Edilebilir Yeniden Akış Profili

Bir yeniden akış profili oluşturmak için termokupllar, PCB boyunca sıcaklık aralığını ölçmek üzere bir dizi konumda bir numune düzeneğine (genellikle yüksek sıcaklık lehimiyle) bağlanır.PCB'nin kenarına doğru bir ped üzerinde en az bir termokuplun ve PCB'nin ortasına doğru bir ped üzerinde konumlandırılmış en az bir termokuplun bulunması tavsiye edilir.İdeal olarak, 'Delta T' olarak bilinen PCB üzerindeki tüm sıcaklık aralığını ölçmek için daha fazla termokupl kullanılmalıdır.

Tipik bir yeniden akışlı lehimleme profilinde genellikle dört aşama vardır: Ön ısıtma, ıslatma, yeniden akış ve soğutma.Ana amaç, bileşenlere veya PCB'ye herhangi bir zarar vermeden lehimi eritmek ve lehim bağlantılarını oluşturmak için düzeneğe yeterli ısıyı aktarmaktır.

Ön ısıtma– Bu aşamada bileşenler, PCB ve lehimin tümü, çok hızlı ısınmamaya dikkat edilerek belirtilen bir ıslatma veya bekleme sıcaklığına kadar ısıtılır (genellikle saniyede 2°C'den fazla değil – lehim pastası veri sayfasını kontrol edin).Çok hızlı ısıtma, bileşenlerin çatlamasına ve lehim pastasının sıçramasına ve yeniden akış sırasında lehim toplarının sıçramasına neden olması gibi kusurlara neden olabilir.

Emmek– Bu aşamanın amacı, yeniden akış aşamasına girmeden önce tüm bileşenlerin gerekli sıcaklığa ulaşmasını sağlamaktır.Islatma, düzeneğin 'kütle farkına' ve mevcut bileşenlerin türüne bağlı olarak genellikle 60 ila 120 saniye sürer.Islatma aşaması sırasında ısı transferi ne kadar verimli olursa, o kadar az zaman gerekir.

Yeniden akış profiline, yeniden akış aşamasında uygulanan ısı yetersizse, aşağıdaki resimlere benzer şekilde lehim bağlantıları görülecektir:-

lehim oluşturulmamış kurşunlu fileto

Tüm lehim topları erimedi

Yeniden akıştan sonra yaygın bir lehimleme hatası, aşağıda görülebileceği gibi orta talaş lehim toplarının/boncuklarının oluşmasıdır.Bu kusurun çözümü şablon tasarımını değiştirmektir -daha fazla ayrıntı burada görülebilir.

Güçlü lehim pastası içeren lehim pastasından uzaklaşma eğilimi nedeniyle, yeniden akış işlemi sırasında nitrojen kullanımı dikkate alınmalıdır.Sorun nitrojenin yeniden akması değil, oksijen yokluğunda yeniden akabilmesidir.Lehimin oksijen varlığında ısıtılması, genellikle lehimlenemeyen yüzeyler olan oksitler oluşturacaktır.

Soğutma– Bu sadece tertibatın soğutulduğu aşamadır ancak tertibatın çok hızlı soğutulmaması önemlidir; genellikle önerilen soğutma hızı 3°C/saniyeyi aşmamalıdır.

PCB/Bileşen Ayak İzi Tasarımı

Bir düzeneğin ne kadar iyi yeniden akacağı üzerinde etkisi olan PCB tasarımının bir dizi yönü vardır.Bir bileşen ayak izine bağlanan yolların boyutuna bir örnek; bir bileşen ayak izinin bir tarafına bağlanan yol diğerinden daha büyükse bu, aşağıda görülebileceği gibi parçanın 'mezar taşı' olmasına neden olan bir termal dengesizliğe yol açabilir:-

Diğer bir örnek ise 'bakır dengeleme'dir; birçok PCB tasarımı geniş bakır alanlar kullanır ve eğer PCB üretim sürecine yardımcı olmak için bir panele konursa bakırda dengesizliğe yol açabilir.Bu, panelin yeniden akış sırasında bükülmesine neden olabilir ve bu nedenle önerilen çözüm, aşağıda görülebileceği gibi panelin atık alanlarına 'bakır dengeleme' eklemektir: -

Görmek'Üretim için Tasarım'diğer hususlar için.

İyi tasarlanmış şablon kullanılarak dikkatlice basılmış PCB

Yüzeye montaj düzeneğindeki önceki işlem adımları, etkili bir yeniden akışlı lehimleme işlemi için kritik öneme sahiptir.lehim pastası baskı işlemiLehim pastasının PCB üzerinde tutarlı bir şekilde birikmesini sağlamanın anahtarıdır.Bu aşamadaki herhangi bir hata, istenmeyen sonuçlara yol açacak ve dolayısıyla sürecin tam olarak kontrol altına alınmasına neden olacaktır.etkili şablon tasarımıgereklidir.

Yüzeye montaj bileşenlerinin tekrarlanabilir yerleştirilmesi

Bileşen yerleştirme varyasyonu

Yüzeye monte bileşenlerin yerleşimi tekrarlanabilir olmalıdır ve bu nedenle güvenilir, iyi bakımlı bir alma ve yerleştirme makinesi gereklidir.Bileşen paketleri doğru şekilde öğretilmezse, makine görüş sisteminin her parçayı aynı şekilde görmemesine ve dolayısıyla yerleşimde farklılıklar görülmesine neden olabilir.Bu, yeniden akış lehimleme işleminden sonra tutarsız sonuçlara yol açacaktır.

Bileşen yerleştirme programları, alma ve yerleştirme makineleri kullanılarak oluşturulabilir ancak bu işlem, ağırlık merkezi bilgilerinin doğrudan PCB Gerber verilerinden alınması kadar doğru değildir.Çoğunlukla bu ağırlık merkezi verileri PCB tasarım yazılımından dışarı aktarılır ancak bazen mevcut olmayabilir ve bu nedenleGerber verilerinden centroid dosyası oluşturma hizmeti Yüzey Montaj İşlemi tarafından sunulmaktadır..

Tüm bileşen yerleştirme makineleri aşağıdaki gibi belirtilen bir 'Yerleştirme Doğruluğu'na sahip olacaktır: -

35um (QFP'ler) ila 60um (cips) @ 3 sigma

Yerleştirilecek bileşen tipi için doğru nozulun seçilmesi de önemlidir; farklı bileşen yerleştirme nozulları aşağıda görülebilir:-

Kaliteli PCB, bileşenler ve lehim macunu

İşlem sırasında kullanılan tüm malzemelerin kalitesinin yüksek olması gerekir çünkü kalitesiz olan her şey istenmeyen sonuçlara yol açacaktır.PCB'lerin üretim prosesine ve depolanma şekillerine bağlı olarak PCB'lerin kaplaması, yeniden akışlı lehimleme prosesi sırasında zayıf lehimlenebilirliğe yol açabilir.Aşağıda, bir PCB üzerindeki yüzey kalitesi zayıf olduğunda ve 'Siyah Ped' olarak bilinen bir kusura yol açtığında görülebileceklerin bir örneği verilmiştir: -

KALİTELİ PCB KAPLAMA

KARARMIŞ PCB

Lehim PCB'ye değil bileşene akıyor

Benzer şekilde, yüzeye monte bileşen kablolarının kalitesi, üretim sürecine ve depolama yöntemine bağlı olarak zayıf olabilir.

Lehim pastasının kalitesi büyük ölçüde etkilenir.depolama ve taşıma.Düşük kaliteli lehim macununun kullanılması halinde aşağıda görülebileceği gibi sonuçlar vermesi muhtemeldir: -