مقدمه
در فرآیند تولید الکترونیک SMT،لحیم کاری مجددیک مرحله حیاتی است که کیفیت اتصالات لحیم کاری PCB را تعیین می کند. مهندسان معمولاً بر دقت چاپ خمیر لحیم کاری تمرکز می کنند،قرار دادن مولفهو قابلیت اطمینان مشترک با این حال، خم شدن یا تاب برداشتن PCB پس از لحیم کاری با جریان مجدد نیز مسئله مهمی است که بر عملکرد محصول تأثیر می گذارد.
بنابراین، چرا PCB ها در طول فرآیند لحیم کاری مجدد خم می شوند؟ چگونه می توان خطر خمش PCB را از طریق بهینه سازی فرآیند و انتخاب تجهیزات کاهش داد؟ این مقاله این مسائل را بر اساس تجربه عملی تولید SMT و ویژگیهای آن تحلیل میکندNeoDen IN6 reflowفر.
چرا PCB ها در طول فرآیند لحیم کاری مجدد خم می شوند؟
1. استرس حرارتی ناشی از انبساط حرارتی ناسازگار مواد PCB
PCB ها از یک ماده تشکیل نشده اند، بلکه از لایه بندی چندین ماده مختلف که هر کدام دارای ویژگی های انبساط حرارتی متمایز هستند، تشکیل می شوند. هنگامی که یک PCB به سرعت در طول دوره گرم می شودجریان مجددفرلحیم کاریدر فرآیند، لایههای مواد مختلف به درجات مختلف گسترش مییابند. اگر فرآیند گرمایش خیلی سریع باشد، یا اگر اختلاف دمای قابل توجهی بین سطوح بالا و پایین PCB وجود داشته باشد، احتمالاً استرس داخلی ایجاد می شود.
هنگامی که این تنش ها نتوانند به موقع آزاد شوند، پدیده های زیر ممکن است رخ دهد:
- برآمدگی در مرکز PCB.
- تاب برداشتن در لبه های تخته.
- خم شدن کلی PCB
بنابراین، خمش PCB لزوماً یک مشکل کیفی برای خود PCB نیست، همچنین ممکن است به مدیریت حرارتی در طول فرآیند لحیم کاری مجدد مربوط باشد.
برای کارخانه های SMT، یکی از کلیدهای کاهش خطر تاب برداشتن PCB، ایجاد یک پروفایل دمای جریان مجدد پایدار و یکنواخت است.
مشخصات دمای جریان مجدد چگونه بر تاب برداشتن PCB تأثیر می گذارد؟
لحیم کاری مجددصرفاً گرم کردن PCB تا نقطه ذوب خمیر لحیم کاری نیست، بلکه یک فرآیند عملیات حرارتی مداوم است.
یک نمایه جریان مجدد کامل معمولاً شامل موارد زیر است:
- مرحله پیش گرم کردن
- مرحله خیساندن
- مرحله جریان مجدد
- مرحله خنک کننده
پارامترهای هر مرحله بر تنش حرارتی تجربه شده توسط PCB تأثیر می گذارد.
1. پیش گرم کردن بیش از حد سریع، خطر شوک حرارتی به PCB را افزایش می دهد
هدف اصلی مرحله پیش گرم کردن، افزایش تدریجی دمای PCB است، به این ترتیب:
- فعال کردن شار
- به تدریج دما را در تمام مناطق PCB یکسان کنید.
- کاهش استرس ناشی از تغییرات ناگهانی دما.
اگر سرعت گرمایش خیلی سریع باشد، سطح PCB ممکن است به سرعت گرم شود در حالی که دمای داخلی پایین بماند.
این گرادیان دما می تواند منجر به موارد زیر شود:
- نرخ انبساط متناقض در مناطق مختلف PCB.
- استرس اضافی در ماده ایجاد می شود.
- افزایش احتمال تاب برداشتن
بنابراین، در طول اشکال زدایی فرآیند SMT، مهندسان نباید صرفاً روی دمای پیک تمرکز کنند، بلکه باید به کل فرآیند تغییر دما نیز توجه کنند.
راNeoDen IN6از پارامترهای دمایی قابل تنظیم پشتیبانی می کند، به کاربران اجازه می دهد تنظیمات ناحیه را بر اساس خمیرهای لحیم کاری مختلف و ویژگی های PCB سفارشی کنند، در نتیجه به ایجاد یک پروفایل جریان مجدد پایدارتر کمک می کند.
2. دمای بیش از حد بالا در طول فاز جریان مجدد، خطر تاب برداشتن PCB را افزایش می دهد
فاز جریان مجدد باید به نقطه ذوب خمیر لحیم برسد تا از اتصالات لحیم مطمئن اطمینان حاصل شود، اما دمای بیش از حد بالا ممکن است منجر به موارد زیر شود:
- افزایش انبساط حرارتی مواد PCB.
- استرس حرارتی بیشتر روی قطعات
- یک پنجره لحیم کاری باریکتر.
این به ویژه برای:
- PCB های نازک
- PCB با مساحت بزرگ.
- PCB با اجزای{0}}چگالی بالا.
دمای بیش از حد بالا می تواند به طور قابل توجهی خطر تاب برداشتن PCB را افزایش دهد.
محدوده دمایی NeoDen IN6 از دمای اتاق تا 300 درجه را شامل میشود که الزامات فرآیندهای لحیم کاری بدون سرب را برآورده میکند. کاربران می توانند پارامترهای لحیم کاری واقعی را بر اساس منحنی های توصیه شده ارائه شده توسط تامین کنندگان خمیر لحیم کاری خود تنظیم کنند.
3. سرد شدن بیش از حد سریع ممکن است تنش پسماند ایجاد کند
بسیاری از پرسنل تولید در هنگام تنظیم پارامترهای لحیم کاری جریان، بیشتر بر روی فاز گرمایش تمرکز می کنند، در حالی که از فرآیند خنک کننده غفلت می کنند.
در واقع، فاز خنک کننده نیز بر صافی PCB تأثیر می گذارد.
هنگامی که یک PCB به سرعت از دمای بالا به دمای اتاق سرد می شود، مواد مختلف با سرعت های مختلف منقبض می شوند و استرس داخلی ایجاد می کنند.
اگر فرآیند خنک سازی خیلی ناگهانی باشد:
- PCB مستعد تغییر شکل است.
- استرس داخلی در اتصالات لحیم کاری افزایش می یابد.
- قابلیت اطمینان درازمدت-کاهش مییابد.
بنابراین، یک فرآیند لحیم کاری مجدد جامع و قابل اعتماد مستلزم توجه به عوامل زیر است:
- نرخ گرمایش
- زمان نگه دارید.
- اوج دما
- فرآیند خنک سازی
به غیر از مشخصات دما، چه عوامل دیگری می تواند باعث تاب برداشتن PCB شود؟
1. طراحی PCB و عوامل ساختاری
هر چندلحیم کاری مجددبرای کنترل فرآیند حرارتی بسیار مهم است، طراحی خود PCB نیز بر خطر تاب خوردگی تأثیر می گذارد.
عوامل مؤثر رایج عبارتند از:
- ضخامت PCB:PCB های نازک تر استحکام کمتری دارند و در محیط های{0}در دمای بالا بیشتر مستعد تاب خوردن هستند.
- توزیع نابرابر مس:اگر سطح مس در یک طرف PCB به طور قابل توجهی بزرگتر از طرف دیگر باشد، درجات مختلفی از انبساط حرارتی ممکن است در طول گرمایش رخ دهد.
- چیدمان ناهموار اجزا:تمرکز اجزای بزرگ در یک منطقه خاص از PCB می تواند منجر به تفاوت های موضعی در ظرفیت حرارتی شود.
بنابراین، در ساخت SMT واقعی، طراحی PCB، خواص مواد و پارامترهای لحیم کاری جریان مجدد باید در ارتباط بهینه شوند.
چگونه NeoDen IN6 از طریق طراحی فنی خود خطر خم شدن PCB را کاهش می دهد؟
کاهش خطر تاب برداشتن مدار چاپی در طول فرآیند لحیم کاری مجدد صرفاً کاهش دما نیست. بلکه به تجهیزاتی با قابلیت مدیریت حرارتی پایدارتر نیاز دارد.
1. طراحی هوای گرم{1} کامل برای بهبود یکنواختی گرمایش PCB
یکی از دلایل اصلی تاب برداشتن PCB در حین لحیم کاری مجدد، تفاوت دما بین نواحی مختلف برد است.
به عنوان مثال:
- مناطق بزرگ ورق مسی گرما را آهسته تر جذب می کنند.
- مناطق بزرگ اجزای IC ظرفیت حرارتی بالاتری دارند.
- نواحی اجزای کوچک سریعتر گرم می شوند.
اگر توزیع گرما در تجهیزات ناهموار باشد، مکانهای مختلف روی PCB یکسان ممکن است در دماهای متفاوتی باشند و در نتیجه تنش حرارتی ایجاد کنند.
NeoDen IN6 از روش گرمایش هوای کاملاً داغ-که از گردش هوای گرم برای انتقال یکنواخت گرما به سطح PCB استفاده میکند.
در مقایسه با روشهای سنتی که به تشعشعات از یک منبع گرما تکیه میکنند، همرفت هوای گرم{0}}تفاوت دمای محلی را کاهش میدهد و منجر به افزایش نرمتر دما برای PCB میشود.
با توجه بهمشخصات محصول NeoDen IN6، اختلاف دمای جانبی در تجهیزات کمتر از 2 درجه است که به اطمینان از نتایج پردازش حرارتی سازگارتر برای PCB کمک می کند.
برای PCBهای حاوی اجزای{0} با چگالی بالا یا ساختارهای لایه مسی پیچیده، این قابلیت گرمایش یکنواخت میتواند خطر تاب برداشتن ناشی از تغییرات دمای محلی را به طور موثر کاهش دهد.
2. 6 طراحی چند منطقهای برای یک سطح شیبدار با دمای صافتر
راNeoDen IN6دارای طراحی 6 منطقه ای از طریق کنترل هماهنگ مناطق دمای بالا و پایین، به سطوح بالا و پایین PCB کمک می کند تا گرما را به طور یکنواخت جذب کنند. این امر به ویژه برای کاهش تاب خوردگی PCB مهم است.
با کنترل چند ناحیهای، مهندسان میتوانند پارامترهای گرمایش را برای مراحل مختلف بر اساس ویژگیهای PCB تنظیم کنند و اطمینان حاصل کنند که PCB دارای یک سطح شیبدار دمایی نرمتر است.
3. کنترل دقیق دما برای کاهش استرس حرارتی ناشی از نوسانات دما
در طول فرآیند تولید SMT، پایداری دما به طور مستقیم بر وضعیت تنش حرارتی PCB تأثیر می گذارد.
اگر نوسانات دما قابل توجهی در تجهیزات لحیم کاری جریان مجدد رخ دهد:
- PCB ممکن است در معرض تغییرات دمایی مکرر قرار گیرد.
- لایههای مواد مختلف ممکن است با نرخهای متناقض منبسط و منقبض شوند.
- استرس پسماند داخلی ممکن است افزایش یابد.
NeoDen IN6 مجهز به حسگرهای دمایی{1} با حساسیت بالا و سیستم کنترل دما هوشمند است که به تجهیزات کمک میکند دمای تنظیم شده را پایدارتر نگه دارد.
با توجه به مشخصات محصول، NeoDen IN6 دقت کنترل دما 0.2 ± درجه را با انحراف توزیع دما در ± 1 درجه کنترل می کند.
درتحقیق و توسعه و تولید دسته ای کوچک-در محیطها، کنترل دمای پایدار به مهندسان کمک میکند تا پروفایلهای قابل اطمینانتری برای جریان مجدد ایجاد کنند و مشکلات انحراف PCB ناشی از نوسانات فرآیند را کاهش دهد.
4. نظارت بر منحنی دما در زمان واقعی برای کنترل بیشتر بر فرآیند لحیم کاری PCB
بسیاری از مشکلات خمش PCB ناشی از نقص عملکرد تجهیزات نیست، بلکه به دلیل پارامترهای جریان مجدد است که برای PCB خاص بهینه نشده است.
به عنوان مثال:
با همان تنظیمات دما:
- PCB های نازک و ضخیم تغییرات دمای واقعی متفاوتی را نشان می دهند.
- PCB ها با تراکم اجزای مختلف گرما را به طور متفاوتی جذب می کنند.
- منحنی های بهینه بسته به خمیر لحیم کاری استفاده شده متفاوت است.
بنابراین، مهندسان باید دمای واقعی را اندازهگیری کنند تا تغییرات دمایی{0}زمانی واقعی PCB را درک کنند.
NeoDen IN6 از اتصالات حسگر دما پشتیبانی می کند و می تواند پروفایل های دما را از طریق آزمایش PCB واقعی ثبت کند و به کاربران در بهینه سازی پارامترهای لحیم کاری کمک کند.
5. سرعت نوار نقاله قابل تنظیم برای بهبود سازگاری فرآیند برای PCB های مختلف
PCB های مختلف نیاز به حرارت متفاوتی دارند.
به عنوان مثال:
- PCB های نازک:از گرم شدن سریع باید اجتناب شود.
- PCB های ضخیم:باید از انتقال حرارت کافی اطمینان حاصل شود.
را NeoDen IN6از تنظیم سرعت نوار نقاله در محدوده 5 تا 30 سانتی متر در دقیقه پشتیبانی می کند و به کاربران امکان می دهد زمان ماند PCB را در هر منطقه دما بر اساس ابعاد PCB، ضخامت و نوع خمیر لحیم کاری تنظیم کنند.
این انعطافپذیری باعث میشود IN6 نه تنها برای برنامههای-محصولی بلکه برای برنامههای کاربردی نیز مناسب باشدتحقیق و توسعه،-تولید دسته ای کوچکو سناریوهایی که نیاز به تعویض سریع بین چند مدل PCB دارند.
چگونه می توان خم PCB را از طریق بهینه سازی فرآیند SMT کاهش داد؟
اگرچه عملکرد تجهیزات لحیم کاری مجدد بسیار مهم است، اما کاهش خطر خمش PCB همچنان به ترکیبی از تجهیزات و بهینه سازی فرآیند نیاز دارد.
1. پارامترهای Oven Reflow را بر اساس ویژگی های PCB تنظیم کنید
PCB های مختلف باید از پروفایل های دمای متفاوت استفاده کنند. یک مجموعه از پارامترها نباید برای همه محصولات اعمال شود.
مهندسان باید در نظر بگیرند:
- ضخامت PCB
- نوع تخته.
- توزیع مساحت مس.
- تراکم جزء.
- مشخصات خمیر لحیم کاری.
هنگام تعیین پارامترهای اولیه، به پروفایل های دمای توصیه شده ارائه شده توسط تامین کننده خمیر لحیم کاری مراجعه کنید.
راراهنمای کاربر NeoDen IN6توصیه می کند پارامترهای دمای لحیم کاری مجدد را بر اساس داده های ارائه شده توسط تامین کننده خمیر لحیم تنظیم کنید تا اطمینان حاصل شود که فرآیند لحیم کاری با نیازهای مواد مطابقت دارد.
2. به جای تکیه بر دمای نمایش داده شده تجهیزات، دما را روی PCB واقعی اندازه گیری کنید
دمای نمایش داده شده توسط تجهیزات به طور کامل دمای واقعی PCB را نشان نمی دهد.
روش قابل اعتمادتر این است:
- ترموکوپل ها را در مکان های حساس روی PCB نصب کنید.
- مشخصات دمای واقعی را بدست آورید.
- تجزیه و تحلیل تفاوت دما در مناطق مختلف
- پارامترهای منطقه را تنظیم کنید.
این رویکرد به جلوگیری از قرار گرفتن PCB در معرض استرس حرارتی اضافی ناشی از تنظیمات نادرست پارامتر کمک می کند.
NeoDen IN6: کمک به شرکت ها برای ایجاد یک فرآیند لحیم کاری با جریان مجدد PCB پایدار
برای تیمهای تحقیق و توسعه الکترونیک، کارخانههای کوچک EMS و استارتآپهای سختافزاری، تاب خوردگی PCB نه تنها بر ظاهر محصول تأثیر میگذارد، بلکه میتواند بر قابلیت اطمینان اتصالات لحیم کاری و مونتاژ بعدی تأثیر بگذارد.
NeoDen IN6 به کاربران کمک می کند تا فرآیند لحیم کاری مجدد PCB پایدارتر و قابل تکرارتر را ایجاد کنند.
علاوه بر این، IN6 دارای طراحی دسکتاپ جمع و جور، با ابعاد 1020 × 507 × 350 میلی متر و وزن تقریباً 49 کیلوگرم است که آن را برایآزمایشگاه های تحقیق و توسعه, خطوط تولید دسته ای کوچک-و محیط های کاری SMT با فضای محدود.
نتیجه گیری
پیچ خوردگی PCB در طولفرآیند لحیم کاری مجدداساساً نتیجه اثرات ترکیبی خواص مواد، تغییرات دما و تنش حرارتی است.
از طریق کنترل دقیق دما و یک طراحی چرخه حرارتی پایدار،NeoDen IN6 یک راه حل لحیم کاری قابل انعطاف و قابل اعتماد برای توسعه نمونه اولیه PCB و تولید{0}} دسته ای کوچک ارائه می دهد.
اگر به دنبال دستگاه لحیم کاری مجدد رومیزی هستید که بتواند پایداری لحیم کاری PCB را بهبود بخشد و خطر چرخش جریان مجدد را کاهش دهد.لطفاً با تیم NeoDen تماس بگیرید تا مشخصات دقیق توصیه های فرآیند IN6 و SMT متناسب با محصولات خود را بدست آورید.