Kratak pregled
Glavna razlika između reflow lemljenja i valnog lemljenja je sljedeća: reflow lemljenje se koristi za ploče koje imaju površinske komponente, dok se valno lemljenje koristi za ploče s provrznim komponentama. Reflow je jedan od tri glavna procesa u SMT Postavljanje. Reflow uglavnom lemuje štampane pločice na kojima su već postavljeni dijelovi. Tokom reflow-a pasta za lemljenje se topi, a zatim hladi. Hlađenje učvršćuje dijelove i kontakte.
U nastavku, odjeljak o opremi za reflow lemljenje kompanije Nitto objašnjava tehnički princip reflow lemljenja. Također pruža detaljan uvid u tehnologiju postavljanja koja se koristi u SMT industriji. Nitto Denko reflow mašine koriste modularan, digitalan i jednostavan dizajn za korisnika. Odlikuju se visokim performansama, pouzdanošću, sigurnošću, jednostavnim održavanjem i jednostavnom upotrebom. Ove karakteristike pomažu kupcima da smanje operativne troškove. Također pomažu kupcima da pravovremeno proizvode kvalitetne proizvode. Za proizvode za valno lemljenje, ove mašine su vrhunski izbor i dobra investicija.
Četiri nove tehnologije u sistemu peći za talasno lemljenje
1) Vertikalno prskanje na površinu PCB-a (sa sistemom za optimizaciju puta)
A. Kada mlaznica prska okomito na štampanu pločicu, tok se ravnomjernije širi po ploči. Mlaz bolje prodire u otvore. To poboljšava sposobnost rastopljenog kalaja da se penje i vlaži.
B. Automatski sistem za optimizaciju putanje osigurava ravnomjerno premazivanje fluksom.
C. Napredni softver može prilagoditi postavke raspršivanja na osnovu brzine transportne trake i širine štampane pločice.
(Slike na koje se poziva originalni tekst nisu ovdje uključene.)
2) Talasno lemljenje koristi lijevano željezo spremnik s keramičkom površinom kako bi produžilo vijek trajanja
A. Zid rezervoara od lijevanog željeza debljine 10 mm znatno povećava otpornost rezervoara na deformaciju pri zagrijavanju.
B. Liveno željezo sadrži mnogo grafita. Grafit se slabo vlaži kalajem, pa uzrokuje malu koroziju rezervoara. Da bi se dodatno poboljšala otpornost na koroziju i glatkoća rezervoara, na površinu livenog željeza nanosi se keramička obrada. To dodatno produžuje vijek trajanja.
3) Novi kanali protoka i novi dizajni mlaznica za smanjenje oksidacije i niže troškove rada
Ove promjene smanjuju količinu oksidacije i time smanjuju operativne troškove kupca.
4) Novi dizajn radilice i kanala protoka za stabilniju talasinu kalaja
- Mlaznica, kanal protoka i struktura radilice direktno utiču na stabilnost talasa.
- Visinu vala je moguće kontrolirati unutar ±0,5 mm.
- Prednosti kombinovanog predgrijavanja. a. Infracrveno predgrijavanje brzo podiže temperaturu. Predgrijavanje toplim zrakom pomaže u održavanju jednolične temperature. b. Korištenje infracrvenog i toplog zraka omogućava brzo zagrijavanje i bolju uniformnost temperature. c. Kombinovano predgrijavanje je posebno pogodno za vodotopive flukse.
- Ugrađeni lokalni selektivni raspršivački sistem A. Lokalno raspršivanje se kreće u X i Y osi koristeći steper motor sa remenom za sinhronizaciju, kugličnim vijkom i linearnim vodilicom. To omogućava lokalno selektivno raspršivanje fluksa. B. Odabrane mlaznice mogu vršiti tačkasto raspršivanje, linijsko raspršivanje i pravougaono raspršivanje. C. Sistem koristi PC i kontrolnu ploču za kretanje. Brzo reaguje, pruža visoku preciznost i može se programirati. Jednostavan je za rukovanje i čišćenje. D. Ovo je pogodno kada je područje prskanja manje od 50% ukupne površine. Može uštedjeti više od 50% fluksa.
- Lokalni uređaj za punjenje dušikom u području lonca za lemljenje A. Lokalni uređaj za punjenje dušikom u loncu za lemljenje može isporučiti visoku koncentraciju dušika ispod ploče i oko mlaznice za lemljenje koristeći malu količinu dušika. B. Koristi posebnu nano-mikroporoznu cijev od nehrđajućeg čelika. Dušik se širi i ravnomjerno ispunjava područje visokom koncentracijom. C. Tri protokomjera kontroliraju tri linije dušika. Potrošnja dušika iznosi oko 12 m³/h. Koncentracija kisika u blizini tokova kalupa pored mlaznice iznosi oko 1000 ppm. D. To poboljšava kvalitetu kalupa i smanjuje oksidaciju kalupa. Uređaj ne pruža online detekciju koncentracije kisika.
1. Princip talasnog lemljenja
Zbog sve manjih elektroničkih PCB ploča, čip komponente su sve češće. Tradicionalne metode lemljenja više ne zadovoljavaju potrebe. Za montažu mješovitih integrisanih sklopova koristi se talasno lemljenje. Komponente za ovu montažu obično su čip kondenzatori, čip induktori, čip tranzistori, diode i slično.
Kako se SMT tehnologija razvijala i postajala sve potpunija, pojavilo se sve više SMC dijelova i SMD uređaja. Proces i oprema za talasno lemljenje također su se poboljšali. Primjena talasnog lemljenja postala je široka. Gotovo svaki elektronički proizvod sada koristi talasno lemljenje.
Povratno taljenje (engleski: Ponovni protok) otapa pastu za lemljenje koja je prethodno nanesena na kontakte tiskane pločice. U procesu taljenja, vodovi ili terminali površinski montiranih komponenti mehanički i električno se povezuju s kontaktima tiskane pločice. Reflow pričvršćuje komponente na pločicu. Reflow djeluje pomoću strujanja vrućeg zraka koji djeluje na lemne spojeve. Flux u pasti reaguje na visokoj temperaturi kako bi se formirali SMD spojevi. Ime ponovno taloženje odnosi se na cirkulaciju vrućeg gasa unutar mašine koja postiže visoku temperaturu potrebnu za lemljenje.
2. Osnovni opis mašine za talasno lemljenje (sa temperaturnom krivom)
Kada PCB uđe u zonu zagrijavanja:
A. Rastvarači i plinovi u lemljivoj pasti isparavaju. Istovremeno, flux navlaži kontakte, dijelove vodova i pinove. Pasta omekša i sruši se. Pokriva kontakte i blokira kisik od kontakata i dijelova vodova.
B. Kada PCB uđe u zonu predgrijavanja, ploča i komponente dobiju dovoljno predgrijavanja. To sprječava oštećenja uzrokovana naglim skokom na temperaturu lemljenja.
C. Kada PCB uđe u zonu taljenja, temperatura se brzo povećava i pasta se otapa. Tekući kalaj vlaži kontakte, dijelove vodova i pinove. On se širi i teče te formira lemne spojeve vlaženjem i miješanjem.
D. Tiskana pločica ulazi u zonu hlađenja i kalaj se stvrdne. Time je završeno taljenje kalaja.
(Ovdje se u priručnicima obično prikazuje standardni profil temperature reflow-a.)
3. Zahtjevi procesa talasnog lemljenja
Reflow je uobičajen u proizvodnji elektronike. Ploče u našim računarima koriste ovaj proces. Prednosti su: temperatura se lako kontroliše, oksidaciju tokom lemljenja je moguće ograničiti i troškovi proizvodnje su lakši za kontrolu.
Mašina ima sistem za grijanje. Vrući dušik ili vrući zrak puše se na ploču na kojoj su već postavljeni dijelovi. Ljepljivi metal se otapa i povezuje dijelove s tiskanom pločom.
Ključne tačke:
- Postavite ispravan profil temperature reflow-a. Testirajte profil termalnom sondom u stvarnom vremenu.
- Pridržavajte se smjera lemljenja koji je odredio proizvođač ploče tokom obrade.
- Izbjegavajte vibracije transportne trake tokom lemljenja.
- Pregledajte lemljene ploče radi kvaliteta.
- Provjerite je li lemljenje potpuno, površina spoja je mokra, oblik spoja je lijep polumjesec, te potražite kuglice i ostatke olova, tombstoning i hladne spojeve. Također provjerite promjenu boje na površini PCB-a. Podesite temperaturni profil na osnovu rezultata inspekcije. Tokom cijele proizvodne serije redovno provjeravajte kvalitetu lemljenja.
4. Faktori koji utječu na talasno lemljenje
- Veliki dijelovi poput PLCC-a i QFP-a, kao i neki diskretni čipovi, imaju veću toplinsku masu. Teže je lemiti veliki dio nego mali.
- Transportna traka u reflow pećnici pomjera komponente u krugu. Transportna traka također djeluje kao hladnjak. Termički uvjeti na rubu i u sredini grijaćeg dijela su različiti. Dakle, čak i unutar jedne zone temperature variraju. Svaka temperaturna zona u pećnici i svaka pozicija na ploči mogu imati različite temperature.
- Učitavanje proizvoda utječe na ponovljivost. Prilikom podešavanja krivulje temperature refluksa inženjeri moraju osigurati dosljedne rezultate bez opterećenja, s opterećenjem i pri različitim faktorima opterećenja. Faktor opterećenja LF = L / (L + S), gdje je L dužina složenih ploča na transportnoj traci, a S razmak između ploča. Teže je postići dobru ponovljivost kada je LF velik. Tipičan raspon velikog faktora opterećenja je 0,5–0,9, ovisno o proizvodu (gustina komponenti, vrsta ploče) i vrsti peći. Dobra lemljenja i ponovljivost zahtijevaju praktično iskustvo.
5. Prednosti procesa talasnog lemljenja
- Reflow lemljenje ne uranja štampanu ploču u rastopljeni kalaj. Umjesto toga koristi lokalno zagrijavanje. Tako dijelovi doživljavaju manji toplotni šok. Manje je vjerovatno da će dijelovi biti oštećeni pregrijavanjem.
- Budući da se lem samo nanosi na spoj i toplota se lokalno primjenjuje, lakše je izbjeći nedostatke poput mostenja.
- Kalaj u reflowu se koristi samo jednom. Kalaj se ne ponovo koristi. To održava kalaj čistim i bez nečistoća i pomaže osigurati dobre kalajne spojeve.
6. Tok procesa reflow
Reflow se koristi za površinsko montažne ploče. Tok je relativno složen i ima dva glavna tipa: jednostranu montažu i dvostranu montažu.
A. Montaža na jednu stranu: nanesite pastu za lemljenje → postavite komponente (ručno ili mašinski) → reflow → pregledajte i izvedite električno testiranje.
B. Montaža s obje strane: A-strana nanošenje paste → postavljanje komponenti → reflow → B-strana nanošenje paste → postavljanje komponenti → reflow → inspekcija i električno testiranje.
Jednostavan sažetak je: “sitotisak paste za lemljenje → postavljanje dijelova → reflow.” Ključ je precizno sitotiskanje. Učestalost postavljanja dijelova ovisi o PPM-u pick-and-place stroja. Za reflow kontrolirajte temperaturnu rampu, vršnu temperaturu i krivulju hlađenja.
7. Pravila održavanja reflow mašine
Nakon korištenja reflow mašine morate obaviti održavanje. To pomaže da oprema traje dugo.
- Svaki dan provjerite svaki dio mašine. Obratite posebnu pažnju na mrežasti transportni pojas. Uvjerite se da se ne zaglavljuje niti da ne otpadne.
- Prilikom popravke mašine isključite napajanje kako biste izbjegli električni udar ili kratki spoj.
- Održavajte mašinu stabilnom. Ne smije se nagnuti niti biti nestabilna.
- Ako zona grijanja prestane grijati, prvo provjerite odgovarajući osigurač. (U izvornom tekstu ova rečenica izgleda prekinuta; osigurač je često prva stvar koju treba provjeriti.)
8. Sigurnosne i radne napomene za reflow mašine
- Kako bi osigurali ličnu sigurnost, operateri moraju skinuti bedževe s imenom i viseće nakit. Ne nosite široke rukave.
- Pazite na visoke temperature i izbjegavajte opekotine. Nosite odgovarajuću zaštitu.
- Ne mijenjajte zone temperature pećnice ili brzinu transportne trake po želji.
- Osigurajte ventilaciju prostorije. Izduvna cijev treba voditi izvan prozora.
Kratak završni sažetak
- Reflow je za SMD ploče. Valno lemljenje je za ploče sa provrznim komponentama.
- Reflow otapa prethodno nanesenu pastu kontrolisanom toplotom i hlađenjem. Wave uranja ploču u pokretni talas kalaja.
- Reflow omogućava dobru kontrolu temperature i oksidacije i široko se koristi u SMT montaži.
- Moderni sistemi za talasno lemljenje dodaju vertikalno prskanje, bolje materijale za pećnice, poboljšani dizajn protoka, miješano predgrijavanje, lokalno prskanje i lokalni dušik kako bi povećali iskoristivost i smanjili troškove.
- Ispravni profili temperature, planiranje opterećenja, pažljiv pregled i redovno održavanje ključni su za stabilan prinos i kod reflow i kod wave procesa.
