ข้อกำหนดอุณหภูมิสำหรับการบัดกรีรีโฟลว์ SMT

การบัดกรีแบบรีโฟลว์ SMT เป็นกระบวนการเฉพาะและสำคัญในการประมวลผลแพทช์ โซนอุณหภูมิหลักสี่โซนของการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ได้แก่ โซนอุ่นล่วงหน้า โซนอุณหภูมิคงที่ โซนรีโฟลว์ และโซนทำความเย็น ขั้นตอนการทำความร้อนในโซนอุณหภูมิแต่ละขั้นตอนมีความสำคัญในตัวเอง

1. ขั้นตอนการอุ่นเครื่องโซน

PCBA สำหรับการประมวลผลแพทช์เข้าถึงอุณหภูมิความร้อนของเตาอบรีโฟลว์ที่ 150 องศาจากอุณหภูมิภายใน และอัตราการให้ความร้อนน้อยกว่า 2 องศา / วินาที ซึ่งเรียกว่าขั้นตอนการอุ่นล่วงหน้า จุดประสงค์ของขั้นตอนการอุ่นล่วงหน้าคือการระเหยตัวทำละลายที่มีจุดหลอมเหลวต่ำในยาประสาน ส่วนประกอบหลักของฟลักซ์ในยาประสาน ได้แก่ โรซิน ตัวกระตุ้น ตัวเพิ่มความหนืด และตัวทำละลาย บทบาทของตัวทำละลายส่วนใหญ่คือการเป็นพาหะของโรซินและเพื่อให้แน่ใจว่าเวลาการเก็บรักษาของยาประสาน ในระหว่างขั้นตอนการอุ่นล่วงหน้า ตัวทำละลายส่วนเกินจะต้องระเหยออกไป แต่ต้องควบคุมอัตราการให้ความร้อน อัตราการให้ความร้อนที่สูงเกินไปจะทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนต่อส่วนประกอบ ทำให้ส่วนประกอบเสียหายหรือลดประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของส่วนประกอบ การอย่างหลังเป็นอันตรายมากกว่าเนื่องจากผลิตภัณฑ์ได้รับการส่งมอบให้กับลูกค้าแล้ว อีกเหตุผลหนึ่งก็คืออัตราการให้ความร้อนที่สูงเกินไปจะทำให้ยาประสานสลายตัว ส่งผลให้เกิดความเสี่ยงต่อไฟฟ้าลัดวงจร และอัตราการให้ความร้อนที่สูงเกินไปจะทำให้ตัวทำละลายระเหยเร็วเกินไป ซึ่งอาจทำให้ชิ้นส่วนโลหะกระเด็นออกมาและเกิดเม็ดดีบุกขึ้นมาได้ง่าย

2. ระยะโซนอุณหภูมิคงที่

แผงวงจร PCBA ทั้งหมดจะถูกทำให้ร้อนช้าๆ ถึง 170 องศาเพื่อให้แผงวงจรเข้าถึงอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ ซึ่งเรียกว่าขั้นตอนอุณหภูมิคงที่ (แช่หรือสมดุล) โดยทั่วไป เวลาคือ 70-120 วินาที ในขั้นตอนนี้ อุณหภูมิจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น การตั้งค่าขั้นตอนอุณหภูมิคงที่ควรอ้างอิงตามคำแนะนำของซัพพลายเออร์ยาประสานและความจุความร้อนของแผงวงจร PCBA เป็นหลัก ขั้นตอนอุณหภูมิคงที่มีสามหน้าที่ หนึ่งคือการทำให้แผงวงจร PCBA ทั้งหมดเข้าถึงอุณหภูมิที่สม่ำเสมอและลดผลกระทบจากความเครียดทางความร้อนที่เข้าสู่พื้นที่รีโฟลว์ รวมถึงข้อบกพร่องในการเชื่อมอื่นๆ เช่น การบิดเบี้ยวของส่วนประกอบ การเชื่อมเย็นของส่วนประกอบปริมาณมากบางส่วน เป็นต้น หน้าที่ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ นั่นคือ ฟลักซ์ในยาประสานจะเริ่มเกิดปฏิกิริยาที่ใช้งานอยู่ เพิ่มประสิทธิภาพการเปียกของพื้นผิวของรอยเชื่อม เพื่อให้ตะกั่วที่หลอมละลายสามารถทำให้พื้นผิวของรอยเชื่อมเปียกได้ดี หน้าที่ที่สามคือการระเหยตัวทำละลายในฟลักซ์เพิ่มเติม เนื่องจากขั้นตอนการรักษาความร้อนมีความสำคัญ จึงต้องควบคุมเวลาและอุณหภูมิในการรักษาความร้อนให้ดี ไม่เพียงแต่เพื่อให้แน่ใจว่าฟลักซ์สามารถทำความสะอาดพื้นผิวการบัดกรีได้ดีเท่านั้น แต่ยังเพื่อให้แน่ใจว่าฟลักซ์จะไม่ถูกใช้จนหมดก่อนถึงขั้นตอนรีโฟลว์ และสามารถเปิดใช้งานได้ระหว่างขั้นตอนรีโฟลว์ เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันซ้ำ

3. เวทีโซนกลับ

แผงวงจร PCBA จะถูกทำให้ร้อนจนถึงบริเวณจุดหลอมเหลวเพื่อหลอมละลายสารบัดกรี แผงวงจรจะถึงอุณหภูมิสูงสุด ซึ่งโดยปกติคือ 230 องศา -245 ซึ่งเรียกว่าขั้นตอนการรีโฟลว์ โดยทั่วไปแล้ว เวลาเหนือเส้นของเหลวจะอยู่ที่ 30-60 วินาที ในระหว่างขั้นตอนการรีโฟลว์ อุณหภูมิจะยังคงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตลอดแนวเส้นรีโฟลว์ สารบัดกรีจะละลายและเกิดปฏิกิริยาการเปียกชื้น และชั้นสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกจะเริ่มก่อตัวขึ้น ซึ่งในที่สุดก็จะถึงอุณหภูมิสูงสุด อุณหภูมิสูงสุดในโซนรีโฟลว์นั้นถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางเคมีของสารบัดกรี ลักษณะของส่วนประกอบ และวัสดุ PCB หากอุณหภูมิสูงสุดในพื้นที่รีโฟลว์สูงเกินไป แผงวงจรอาจไหม้หรือไหม้เกรียม หากอุณหภูมิสูงสุดต่ำเกินไป รอยต่อของบัดกรีจะปรากฏเป็นสีเทาและเป็นเม็ด ดังนั้น อุณหภูมิสูงสุดในโซนอุณหภูมินี้ควรสูงเพียงพอที่จะให้ฟลักซ์ทำงานได้อย่างเต็มที่และมีการเปียกชื้นได้ดี แต่ไม่ควรสูงพอที่จะทำให้เกิดความเสียหาย การเปลี่ยนสี หรือการไหม้เกรียมของส่วนประกอบหรือแผงวงจร นอกจากนี้ พื้นที่รีโฟลว์ควรคำนึงถึงความลาดชันของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นด้วยว่าไม่ควรทำให้ส่วนประกอบเกิดการช็อกจากความร้อน เวลาในการรีโฟลว์ควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในขณะที่ต้องแน่ใจว่าบัดกรีส่วนประกอบได้ดี โดยทั่วไป 30-60 วินาทีเป็นวิธีที่ดีที่สุด เวลาในการรีโฟลว์ที่นานเกินไปและอุณหภูมิสูงจะทำให้ส่วนประกอบที่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิได้ง่ายเสียหาย และยังทำให้ชั้น IMC ของสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกหนาเกินไป ทำให้ข้อต่อบัดกรีเปราะมากและลดความต้านทานความล้าของข้อต่อบัดกรี

4. ขั้นตอนการทำความเย็น

กระบวนการลดอุณหภูมิเรียกว่าขั้นตอนการทำความเย็น และอัตราการทำความเย็นคือ 3-5 องศา/วินาที ความสำคัญของขั้นตอนการทำความเย็นมักถูกมองข้าม กระบวนการทำความเย็นที่ดียังมีบทบาทสำคัญในผลลัพธ์ขั้นสุดท้ายของการเชื่อม อัตราการทำความเย็นที่เร็วขึ้นสามารถปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของข้อต่อบัดกรีได้ เปลี่ยนแปลงสัณฐานวิทยาและการกระจายตัวของสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิก และปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมบัดกรี สำหรับการบัดกรีไร้ตะกั่วในการผลิตจริง การเพิ่มอัตราการทำความเย็นมักจะช่วยลดข้อบกพร่องและปรับปรุงความน่าเชื่อถือได้โดยไม่ส่งผลเสียต่อส่วนประกอบ อย่างไรก็ตาม อัตราการทำความเย็นที่เร็วเกินไปจะส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบด้วย ทำให้เกิดความเข้มข้นของความเค้น ทำให้ข้อต่อบัดกรีของผลิตภัณฑ์ล้มเหลวก่อนเวลาอันควรระหว่างการใช้งาน ดังนั้น การบัดกรีแบบรีโฟลว์จึงต้องให้เส้นโค้งการทำความเย็นที่ดี

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความรู้ Tecoo SMT:
ฟังก์ชันหลักของการเติมไนโตรเจน (N2) บนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ SMT