«Зона удержания» и «зона оплавления» при пайке SMT: Руководство по настройке температурной кривой NeoDen IN6

Многие инженеры по исследованиям и разработкам или производственный персонал, плохо знакомые со сборкой SMT, часто сталкиваются с дефектами пайки, такими как неполное оплавление, образование надгробий, изменение цвета печатной платы или закоксовывание флюса. В этой статье объединеныИнструкция по эксплуатации печи оплавления NeoDen IN6с его аппаратными характеристиками, чтобы объяснить, как эффективно повысить производительность процесса за счет правильной настройки параметров выдержки и оплавления.

smt production line

Чтобы откалибровать соответствующие температурные параметры, необходимо сначала понять физические и химические изменения, которые происходят в паяльной пасте в различных температурных зонах.

NeoDen IN6 Desktop Reflow Oven

Согласно теоретической модели, приведенной в руководстве пользователя NeoDen IN6, зона выдержки обычно следует за зоной предварительного нагрева и предшествует температуре плавления. Для стандартной паяльной пасты-без свинца эта зона обычно устанавливается в диапазоне от 150 до 190 градусов. На этом этапе печатная плата претерпевает два ключевых процесса:

Уменьшение термостойкости платы:Печатная плата содержит не только крошечные резисторы и конденсаторы (например, компоненты 0402), но и компоненты,-поглощающие тепло, такие как защитные крышки или микросхемы BGA. Зона замачивания позволяет всей плате оставаться при этой температуре в течение 60–120 секунд, позволяя крупным компонентам полностью поглощать тепло, сводя к минимуму боковые перепады температур и подготавливая плату к входу в зону оплавления.
Активация флюса:Флюс начинает активироваться при температуре 150 градусов, смачивая площадки и выводы и удаляя оксидный слой с металлических поверхностей. Если время изотермического пребывания слишком короткое, флюс не прореагирует полностью, что приведет к образованию пустот или плохому смачиванию. Если время изотермической выдержки слишком велико, флюс преждевременно испаряется, вызывая вторичное окисление металла и приводя к холодной пайке или закоксовыванию.

Зона оплавления — это область с самой высокой температурой внутри печи. Теоретическая температура плавления SAC305 составляет 217 градусов; как только подложка попадает в эту зону, ее температура быстро превышает точку плавления, достигая пиковой температуры 240–250 градусов.

Формирование слоя IMC:Жидкий припой реагирует с медной подложкой с образованием интерметаллических соединений (слой IMC, например Cu6Sn5). Идеальная толщина слоя IMC должна составлять от 1 до 3 микрометров, чтобы обеспечить механическую прочность и электрическую надежность паяных соединений.
Время удержания жидкости (TAL):Время, в течение которого печатная плата сохраняет температуру 217 градусов или выше, обычно следует контролировать в пределах от 45 до 90 секунд. Чрезмерно высокие пиковые температуры или слишком длинный TAL приведут к образованию слишком толстого слоя IMC (более 5 микрометров), что приведет к хрупкости паяного соединения. Если температура или время недостаточны, IMC не сформируется должным образом, что может легко привести к холодной пайке.

НеоДен ИН6Печь оплавления имеет конструкцию с 6 зонами нагрева (3 верхних и 3 нижних). В сочетании с полной конвекцией горячего-воздуха и нагревательными пластинами из алюминиевого сплава он может контролировать боковые колебания температуры с точностью до ±1 градуса. Панель управления поддерживает 16 наборов программируемых температурных профилей.

Советы по точной-настройке параметров:После включения «Динамического управления предварительным нагревом» в системе IN6 тепловое равновесие достигается примерно за 25 минут с точностью регулирования температуры ±0,2 градуса. Конвейерная лента поддерживает регулировку скорости от 5 до 30 см/мин. Учитывая чистую длину камеры нагрева 680 мм, общее время пребывания в печи (мин) рассчитывается как 68,0 см/скорость конвейерной ленты (см/мин). При тестировании многослойных плит высокой-плотности и обнаружении, что зона постоянной-температуры слишком коротка, наиболее удобным методом регулировки является уменьшение скорости конвейерной ленты на 1–2 см/мин на сенсорном экране, тем самым пропорционально увеличивая время поглощения тепла подложкой в печи, без необходимости изменять заданные значения для каждой температурной зоны индивидуально.

На основе таблицы анализа дефектов пайки в оригинальном руководстве производителя можно выявить и исправить проблемы с параметрами процесса, анализируя внешний вид паяных соединений после их выхода из печи.

Обугливание флюса и пожелтение паяных соединений:Указывает на перегрев внутри духовки. Обычно это вызвано слишком высокой пиковой температурой в зоне оплавления или слишком низкой скоростью конвейерной ленты, что приводит к чрезмерному времени выдержки. Решение — увеличить скорость конвейерной ленты или снизить заданную температуру.
Холодная пайка или неполная пайка:Это указывает на недостаточное общее поглощение тепла внутри камеры или на «эффект тени горячего воздуха», вызванный компонентами большого-объема. Решение состоит в том, чтобы сначала снизить скорость конвейера, чтобы продлить время нагрева. если локализованные мертвые зоны все еще имеются, необходимо соответствующим образом увеличить долю нижней зоны нагрева, чтобы смягчить эффект тени за счет использования разницы температур между верхней и нижней частью.

Долгосрочная-стабильность контроля температурыполная система-горячей-пайки оплавлением воздухомзависит от правильного обслуживания оборудования.

Смазка подшипников привода:Поскольку внутренняя часть печи постоянно подвергается воздействию высоких-температурных излучений, обычное смазочное масло имеет тенденцию к карбонизации и образованию отложений, что приводит к заклиниванию подшипников. Заклинившие подшипники могут вызвать вибрацию сетчатого ремня. в течение короткого момента, когда паяльная паста находится в жидком эвтектическом состоянии, даже небольшие вибрации могут легко вызвать смещение компонентов или повредить хрупкую структуру IMC. В руководстве четко указано периодическое применение высокотемпературного смазочного масла-. Рекомендуется обслуживать подшипники каждые 100 часов работы, используя высокотемпературную-смазку, рассчитанную на температуру 300 градусов и выше.
Обслуживание системы фильтрации дыма:Стандартный срок службы встроенного-картриджа фильтра с активированным углем составляет 8 месяцев. Насыщенный или засоренный фильтрующий картридж приведет к увеличению противодавления в воздуховоде и снижению скорости потока горячего воздуха внутри камеры. Это не только приводит к неравномерному распределению тепла, но и приводит к медленной реакции алгоритма ПИД-регулирования температуры микропроцессора, что приводит к колебаниям температурной кривой. Чтобы заменить картридж фильтра, просто открутите 12 винтов в задней части оборудования.

factory

Правильная калибровка параметров зоны постоянной-температуры и зоны оплавления имеет основополагающее значение для обеспечения надежности паяных соединений поверхностного монтажа. ИспользуяNeoDen IN6 много-температурная-зонная аппаратная архитектура и система контроля температуры, стандартизация температурных градиентов и скорости конвейерных лент, а также строгое соблюдение ежедневных проверок оборудования позволяют эффективно контролировать колебания технологического процесса и повысить производительность пайки при мелко-пробном производстве.