"Vùng giữ" và "Vùng phản xạ" trong hàn SMT: Hướng dẫn thiết lập đường cong nhiệt độ NeoDen IN6 - Tin tức

Nhiều kỹ sư R&D hoặc nhân viên sản xuất mới làm quen với lắp ráp SMT thường gặp phải các lỗi hàn như phản xạ dòng chảy không hoàn toàn, biến dạng bia mộ, đổi màu PCB hoặc luyện cốc thông lượng. Bài viết này kết hợp cácHướng dẫn sử dụng lò reflow NeoDen IN6với các đặc tính phần cứng của nó để giải thích cách cải thiện hiệu quả năng suất quy trình bằng cách cấu hình đúng các thông số ngâm và chỉnh lại dòng.

smt production line

Để hiệu chỉnh các thông số nhiệt độ thích hợp, trước tiên người ta phải hiểu những thay đổi vật lý và hóa học xảy ra trong kem hàn ở các vùng nhiệt độ khác nhau.

NeoDen IN6 Desktop Reflow Oven

Theo mô hình lý thuyết trong hướng dẫn sử dụng NeoDen IN6, vùng ngâm thường tuân theo vùng làm nóng trước và đi trước điểm nóng chảy. Đối với chất hàn không chứa chì-chì tiêu chuẩn, vùng này thường được đặt trong khoảng từ 150 độ đến 190 độ . Trong giai đoạn này, PCB trải qua hai quá trình chính:

Giảm khả năng chịu nhiệt của bo mạch:PCB không chỉ chứa các điện trở và tụ điện cực nhỏ (chẳng hạn như các bộ phận 0402) mà còn chứa các bộ phận-hấp thụ nhiệt như vỏ che chắn hoặc chip BGA. Vùng ngâm cho phép toàn bộ bo mạch duy trì ở nhiệt độ này trong 60–120 giây, cho phép các bộ phận lớn hấp thụ nhiệt hoàn toàn, giảm thiểu chênh lệch nhiệt độ hai bên và chuẩn bị cho bo mạch đi vào vùng phản xạ nhiệt.
Kích hoạt thông lượng:Chất trợ dung bắt đầu kích hoạt ở 150 độ, làm ướt các miếng đệm và dây dẫn, đồng thời loại bỏ lớp oxit khỏi bề mặt kim loại. Nếu thời gian dừng đẳng nhiệt quá ngắn, từ thông sẽ không phản ứng đầy đủ, dẫn đến các khoảng trống hoặc khả năng làm ướt kém. Nếu thời gian dừng đẳng nhiệt quá dài, chất trợ dung sẽ bay hơi sớm, gây ra quá trình oxy hóa thứ cấp của kim loại và dẫn đến các mối hàn nguội hoặc luyện cốc.

Vùng phản xạ nhiệt là khu vực có nhiệt độ cao nhất bên trong lò. Điểm nóng chảy lý thuyết của SAC305 là 217 độ; một khi chất nền đi vào vùng này, nhiệt độ của nó nhanh chóng vượt quá điểm nóng chảy, đạt nhiệt độ cao nhất là 240 độ –250 độ.

Sự hình thành lớp IMC:Chất hàn lỏng phản ứng với chất nền đồng để tạo thành các hợp chất liên kim loại (lớp IMC, chẳng hạn như Cu6Sn5). Độ dày lớp IMC lý tưởng phải được kiểm soát trong khoảng từ 1 đến 3 micromet để đảm bảo độ bền cơ học và độ tin cậy về điện của các mối hàn.
Thời gian giữ chất lỏng (TAL):Thời gian PCB duy trì ở mức 217 độ trở lên thường được kiểm soát trong khoảng từ 45 đến 90 giây. Nhiệt độ cực đại quá cao hoặc TAL quá dài sẽ dẫn đến lớp IMC quá dày (vượt quá 5 micromet), khiến mối hàn trở nên giòn. Nếu nhiệt độ hoặc thời gian không đủ, IMC sẽ không hình thành đúng cách, dễ dẫn đến các mối hàn nguội.

NeoDen IN6Lò reflow có thiết kế với 6 vùng gia nhiệt (3 vùng trên và 3 vùng dưới). Kết hợp với khả năng đối lưu không khí nóng-hoàn toàn và các tấm gia nhiệt bằng hợp kim nhôm, nó có thể kiểm soát sự thay đổi nhiệt độ các bên trong phạm vi ±1 độ . Bảng điều khiển hỗ trợ 16 bộ hồ sơ nhiệt độ có thể lập trình.

Mẹo để tinh chỉnh các thông số{0}}:Sau khi bật "Điều khiển làm nóng sơ bộ động" trên hệ thống IN6, trạng thái cân bằng nhiệt đạt được trong khoảng 25 phút, với độ chính xác kiểm soát nhiệt độ là ±0,2 độ. Băng tải hỗ trợ điều chỉnh tốc độ từ 5 đến 30 cm/phút. Cho chiều dài thực của buồng gia nhiệt là 680 mm, tổng thời gian trong lò (phút) được tính bằng 68,0 cm/tốc độ băng tải (cm/phút). Khi kiểm tra bảng mật độ cao nhiều lớp{11}}và nhận thấy vùng nhiệt độ không đổi quá ngắn, phương pháp điều chỉnh thuận tiện nhất là giảm tốc độ băng chuyền xuống 1–2 cm/phút trên màn hình cảm ứng, từ đó kéo dài thời gian hấp thụ nhiệt của bề mặt trong lò theo tỷ lệ mà không cần phải sửa đổi các giá trị đã đặt cho từng vùng nhiệt độ riêng lẻ.

Dựa trên bảng phân tích khuyết tật hàn trong sổ tay hướng dẫn ban đầu của nhà sản xuất, các vấn đề về thông số quy trình có thể được xác định và khắc phục bằng cách phân tích hình thức bên ngoài của các mối hàn sau khi chúng ra khỏi lò.

Đốt cháy và ố vàng các mối hàn:Cho biết quá nhiệt bên trong lò. Điều này thường xảy ra do cài đặt nhiệt độ cao nhất quá cao trong vùng chỉnh lại dòng hoặc do tốc độ băng tải quá chậm, dẫn đến thời gian dừng quá mức. Giải pháp là tăng tốc độ băng tải hoặc giảm nhiệt độ cài đặt.
Mối hàn nguội hoặc mối hàn không hoàn chỉnh:Điều này cho thấy tổng lượng nhiệt hấp thụ trong buồng không đủ hoặc "hiệu ứng bóng khí nóng" do các thành phần có thể tích lớn-gây ra. Giải pháp trước tiên là giảm tốc độ băng tải để kéo dài thời gian gia nhiệt. nếu vẫn còn các điểm chết cục bộ, hãy tăng tỷ lệ vùng sưởi ấm phía dưới một cách thích hợp để giảm thiểu hiệu ứng bóng tối bằng cách tận dụng chênh lệch nhiệt độ giữa trên và dưới.

Độ ổn định lâu dài của việc kiểm soát nhiệt độ-củahệ thống hàn phản xạ không khí hoàn toàn-nóng{1}}phụ thuộc vào việc bảo trì phần cứng thích hợp.

Bôi trơn ổ trục truyền động:Vì bên trong lò thường xuyên tiếp xúc với bức xạ nhiệt độ-cao nên dầu bôi trơn thông thường có xu hướng cacbon hóa và tạo thành cặn, khiến vòng bi bị kẹt. Vòng bi bị kẹt có thể làm cho đai lưới rung. trong thời điểm ngắn ngủi khi chất hàn ở trạng thái eutectic lỏng, ngay cả những rung động nhỏ cũng có thể dễ dàng gây ra sự dịch chuyển linh kiện hoặc làm hỏng cấu trúc IMC mỏng manh. Sách hướng dẫn này yêu cầu rõ ràng phải bôi dầu bôi trơn ở nhiệt độ-cao định kỳ. Bạn nên bảo dưỡng vòng bi sau mỗi 100 giờ hoạt động bằng cách sử dụng mỡ-có nhiệt độ cao được định mức từ 300 độ trở lên.
Bảo trì hệ thống lọc khói:Tuổi thọ tiêu chuẩn của hộp lọc than hoạt tính-tích hợp là 8 tháng. Hộp lọc bị bão hòa hoặc bị tắc sẽ làm tăng áp suất ngược trong ống dẫn khí và giảm tốc độ dòng khí nóng trong buồng. Điều này không chỉ dẫn đến sự phân bổ nhiệt không đồng đều mà còn khiến thuật toán điều khiển nhiệt độ PID của bộ vi xử lý phản ứng chậm, dẫn đến sự biến động của đường cong nhiệt độ. Để thay thế hộp lọc, chỉ cần tháo 12 con vít ở phía sau thiết bị.

factory

Việc hiệu chuẩn chính xác các thông số cho vùng nhiệt độ-không đổi và vùng phản xạ nhiệt là điều cơ bản để đảm bảo độ tin cậy của mối hàn SMT. Bằng cách tận dụngNeoDen IN6 kiến trúc phần cứng-nhiệt độ-đa vùng và hệ thống kiểm soát nhiệt độ, tiêu chuẩn hóa độ dốc nhiệt độ và tốc độ băng tải cũng như tuân thủ nghiêm ngặt việc kiểm tra thiết bị hàng ngày, bạn có thể kiểm soát một cách hiệu quả những biến động của quy trình và cải thiện hiệu suất hàn trong quá trình sản xuất thử nghiệm hàng loạt-nhỏ.