Ako zabrániť deformácii PCB počas procesu spájkovania pretavením?

Úvod

V procese výroby elektroniky SMT,spájkovanie pretavenímje kritickým krokom, ktorý určuje kvalitu spájkovaných spojov DPS. Inžinieri sa zvyčajne zameriavajú na presnosť tlače spájkovacej pasty,umiestnenie komponentova spoločná spoľahlivosť. Avšak ohýbanie alebo deformácia PCB po spájkovaní pretavením je tiež významným problémom, ktorý ovplyvňuje výťažnosť produktu.

Prečo sa teda dosky plošných spojov ohýbajú počas procesu spájkovania pretavením? Ako možno znížiť riziko ohýbania DPS prostredníctvom optimalizácie procesu a výberu zariadenia? Tento článok bude analyzovať tieto problémy na základe praktických skúseností s výrobou SMT a funkciíNeoDen IN6 pretavenieRúra.

Prečo sa PCB ohýbajú počas procesu spájkovania pretavením?

1. Tepelné napätie spôsobené nekonzistentnou tepelnou rozťažnosťou PCB materiálov

PCB nie sú zložené z jedného materiálu, ale sú tvorené laminovaním viacerých rôznych materiálov, z ktorých každý má odlišné charakteristiky tepelnej rozťažnosti. Keď sa PCB rýchlo zahreje počaspretaviťrúraspájkovanieVrstvy rôznych materiálov sa rozširujú v rôznej miere. Ak je proces zahrievania príliš rýchly alebo ak je medzi horným a spodným povrchom dosky plošných spojov výrazný rozdiel teplôt, pravdepodobne sa rozvinie vnútorné napätie.

Ak tieto napätia nie je možné uvoľniť včas, môžu sa vyskytnúť tieto javy:

• Vydutie v strede DPS.
• Deformovanie na okrajoch dosky.
• Celkové prehnutie DPS.

Preto ohýbanie DPS nie je nevyhnutne problémom s kvalitou samotnej DPS, môže tiež súvisieť s tepelným manažmentom počas procesu spájkovania pretavením.

Pre továrne SMT je jedným z kľúčov k zníženiu rizika deformácie PCB vytvorenie stabilného a jednotného teplotného profilu pretavenia.

Ako ovplyvňuje teplotný profil pretavenia deformáciu PCB?

Spájkovanie pretavenímnie je jednoducho záležitosťou zahriatia PCB na bod topenia spájkovacej pasty, ale je to kontinuálny proces tepelného spracovania.

Kompletný profil pretavenia zvyčajne zahŕňa:

1. Fáza predhrievania
2. Fáza namáčania
3. Fáza pretavenia
4. Stupeň chladenia

Parametre každého stupňa ovplyvňujú tepelné namáhanie dosky plošných spojov.

1. Príliš rýchle predhrievanie zvyšuje riziko tepelného šoku na DPS

Primárnym účelom fázy predhrievania je postupné zvyšovanie teploty PCB, čím:

• Aktivácia toku.
• Postupné vyrovnávanie teploty vo všetkých oblastiach DPS.
• Zníženie stresu spôsobeného náhlymi zmenami teploty.

Ak je rýchlosť zahrievania príliš vysoká, povrch PCB sa môže rýchlo zahriať, zatiaľ čo vnútorná teplota zostáva nízka.

Tento teplotný gradient môže mať za následok:

• Nekonzistentné miery expanzie v rôznych oblastiach PCB.
• Dodatočné napätie vznikajúce v materiáli.
• Zvýšená pravdepodobnosť deformácie.

Preto sa počas ladenia procesu SMT inžinieri nesmú sústrediť len na špičkové teploty, ale musia venovať pozornosť aj celému procesu zmeny teploty.

TheNeoDen IN6podporuje nastaviteľné teplotné parametre, čo umožňuje užívateľom prispôsobiť nastavenia zón na základe rôznych spájkovacích pást a vlastností PCB, čím pomáha vytvoriť stabilnejší profil pretavenia.

2. Príliš vysoké teploty počas fázy pretavenia zvyšujú riziko deformácie PCB

Fáza pretavenia musí dosiahnuť bod topenia spájkovacej pasty, aby sa zabezpečili spoľahlivé spájkované spoje, ale príliš vysoké teploty môžu mať za následok:

• Zvýšená tepelná rozťažnosť materiálu DPS.
• Väčšie tepelné namáhanie komponentov.
• Užšie spájkovacie okienko.

Platí to najmä pre:

• Tenké PCB.
• PCB s veľkými medenými plochami.
• PCB s komponentmi s vysokou{0}}hustotou.

Príliš vysoké teploty môžu výrazne zvýšiť riziko deformácie PCB.

Teplotný rozsah NeoDen IN6 sa pohybuje od izbovej teploty do 300 stupňov, čím spĺňa požiadavky bežných bezolovnatých-procesov spájkovania. Používatelia môžu nastaviť skutočné parametre spájkovania na základe odporúčaných kriviek poskytnutých ich dodávateľmi spájkovacej pasty.

3. Príliš rýchle chladenie môže spôsobiť zvyškové napätie

Mnoho výrobných pracovníkov sa pri nastavovaní parametrov spájkovania pretavením zameriava viac na zahrievaciu fázu, pričom zanedbáva proces chladenia.

V skutočnosti fáza chladenia ovplyvňuje aj rovinnosť PCB.

Keď sa PCB rýchlo ochladí z vysokých teplôt na izbovú teplotu, rôzne materiály sa zmršťujú rôznou rýchlosťou a vytvárajú vnútorné napätie.

Ak je proces chladenia príliš prudký:

• DPS je náchylná na deformáciu.
• Zvyšuje sa vnútorné napätie v spájkovaných spojoch.
• Dlhodobá-spoľahlivosť klesá.

Preto si komplexný a spoľahlivý proces spájkovania pretavením vyžaduje pozornosť na nasledujúce faktory:

• Rýchlosť vykurovania.
• Držte čas.
• Špičková teplota.
• Proces chladenia.

Aké ďalšie faktory okrem teplotného profilu môžu spôsobiť deformáciu PCB?

1. Návrh DPS a konštrukčné faktory

Hocispájkovanie pretavenímje rozhodujúce pre riadenie tepelného procesu, vlastný dizajn dosky plošných spojov tiež ovplyvňuje riziko deformácie.

Bežné ovplyvňujúce faktory zahŕňajú:

• Hrúbka PCB:Tenšie dosky plošných spojov majú nižšiu tuhosť a sú náchylnejšie na deformáciu v prostredí s vysokou-teplotou.
• Nerovnomerné rozloženie medi:Ak je medená plocha na jednej strane dosky plošných spojov výrazne väčšia ako na druhej strane, pri zahrievaní môže dochádzať k rôznym stupňom tepelnej rozťažnosti.
• Nerovnomerné rozloženie komponentov:Koncentrácia veľkých komponentov v špecifickej oblasti PCB môže viesť k lokalizovaným rozdielom v tepelnej kapacite.

Preto pri skutočnej výrobe SMT musí byť návrh DPS, vlastnosti materiálu a parametre spájkovania pretavením optimalizované súčasne.

Ako NeoDen IN6 svojim technickým prevedením znižuje riziko ohnutia DPS?

Zníženie rizika deformácie PCB počas procesu spájkovania pretavením nie je len otázkou zníženia teploty; skôr to vyžaduje zariadenie so stabilnejšími schopnosťami tepelného manažmentu.

1. Dizajn úplnej konvekcie horúceho-vzduchu na zlepšenie rovnomernosti ohrevu dosky plošných spojov

Kľúčovou príčinou deformácie PCB počas spájkovania pretavením je teplotný rozdiel medzi rôznymi oblasťami dosky.

Napríklad:

• Veľké plochy medenej fólie absorbujú teplo pomalšie.
• Veľké oblasti komponentov IC majú vyššiu tepelnú kapacitu.
• Malé časti súčiastok sa zahrievajú rýchlejšie.

Ak je distribúcia tepla v zariadení nerovnomerná, rôzne miesta na tej istej doske môžu mať rôzne teploty, čím vzniká tepelné napätie.

NeoDen IN6 využíva metódu ohrevu Full Hot{1}}Air Convection, ktorá využíva cirkuláciu horúceho vzduchu na rovnomerný prenos tepla na povrch PCB.

V porovnaní s tradičnými metódami, ktoré sa spoliehajú na vyžarovanie z jedného zdroja tepla, konvekcia horúceho vzduchu znižuje miestne teplotné rozdiely, čo vedie k plynulejšiemu nárastu teploty dosky plošných spojov.

PodľaŠpecifikácie produktu NeoDen IN6, bočný teplotný rozdiel v zariadení je menší ako 2 stupne, čo pomáha zabezpečiť konzistentnejšie výsledky tepelného spracovania pre PCB.

V prípade dosiek plošných spojov obsahujúcich komponenty s vysokou{0}}hustotou alebo zložité štruktúry medenej vrstvy môže táto rovnomerná schopnosť zahrievania účinne znížiť riziko deformácie spôsobeného lokálnymi teplotnými zmenami.

2. 6 Viaczónový{1}}dizajn pre plynulejší teplotný nábeh

TheNeoDen IN6má 6-zónový dizajn. Prostredníctvom koordinovaného riadenia horných a dolných teplotných zón pomáha hornému a spodnému povrchu dosky plošných spojov absorbovať teplo rovnomernejšie. Toto je obzvlášť dôležité pre zníženie deformácie PCB.

Vďaka viac{0}}zónovému ovládaniu môžu inžinieri upravovať parametre ohrevu pre rôzne stupne na základe charakteristík dosky plošných spojov, čím zaisťujú, že doska plošných spojov prechádza plynulejším teplotným nábehom.

3. Presná regulácia teploty na zníženie tepelného stresu spôsobeného kolísaním teploty

Počas procesu výroby SMT teplotná stabilita priamo ovplyvňuje stav tepelného namáhania DPS.

Ak dôjde k výrazným teplotným výkyvom v spájkovacom zariadení na pretavenie:

• PCB môže byť vystavená opakovaným zmenám teploty;
• Rôzne vrstvy materiálu sa môžu rozťahovať a zmršťovať nekonzistentnou rýchlosťou;
• Vnútorné zvyškové napätie sa môže zvýšiť.

NeoDen IN6 je vybavený vysoko citlivými teplotnými senzormi a inteligentným systémom regulácie teploty, ktoré pomáhajú zariadeniu udržiavať nastavenú teplotu stabilnejšie.

Podľa špecifikácií produktu dosahuje NeoDen IN6 presnosť regulácie teploty ±0,2 stupňa, s odchýlkou ​​rozloženia teploty regulovanou v rozmedzí ±1 stupňa.

InVýskum a vývoj a malá-sériová výrobaV prostredí, stabilná regulácia teploty pomáha inžinierom vytvoriť spoľahlivejšie profily pretavenia, čím sa znižujú problémy s deformáciou PCB spôsobené fluktuáciami procesov.

4. Monitorovanie teplotnej krivky v reálnom čase-pre lepšiu kontrolu nad procesom spájkovania PCB

Veľa problémov s ohýbaním PCB nie je spôsobených poruchami zariadenia, ale skôr parametrami pretavenia, ktoré neboli optimalizované pre konkrétnu PCB.

Napríklad:

S rovnakými nastaveniami teploty:

• Tenké a hrubé PCB vykazujú rôzne skutočné zmeny teploty.
• PCB s rôznou hustotou komponentov absorbujú teplo rozdielne.
• Optimálne krivky sa líšia v závislosti od použitej spájkovacej pasty.

Inžinieri preto potrebujú merať skutočné teploty, aby pochopili zmeny teploty dosky plošných spojov v reálnom čase-.

NeoDen IN6 podporuje pripojenia teplotných snímačov a dokáže zachytiť teplotné profily prostredníctvom skutočného testovania PCB, čo pomáha používateľom optimalizovať parametre spájkovania.

5. Nastaviteľná rýchlosť dopravníka na zlepšenie procesnej adaptability pre rôzne PCB

Rôzne dosky plošných spojov majú rôzne požiadavky na teplo.

Napríklad:

• Tenké PCB:Je potrebné vyhnúť sa rýchlemu ohrevu;
• Hrubé PCB:Musí byť zabezpečený dostatočný prenos tepla.

The NeoDen IN6podporuje nastavenie rýchlosti dopravníka v rozsahu 5–30 cm/min, čo umožňuje používateľom nastaviť čas zotrvania DPS v každej teplotnej zóne na základe rozmerov DPS, hrúbky a typu spájkovacej pasty.

Vďaka tejto flexibilite je IN6 vhodný nielen pre jednotlivé-produktové aplikácie, ale aj preVýskum a vývoj, malá-sériová výrobaa scenáre vyžadujúce rýchle prepínanie medzi viacerými modelmi PCB.

Ako možno ďalej znížiť ohyb PCB pomocou optimalizácie procesu SMT?

Aj keď je výkon zariadenia na spájkovanie pretavením kľúčový, zníženie rizika ohnutia DPS si stále vyžaduje kombináciu zariadenia a optimalizácie procesu.

1. Upravte parametre Reflow pece na základe charakteristík PCB

Rôzne PCB by mali používať rôzne teplotné profily; jeden súbor parametrov by sa nemal uplatňovať na všetky produkty.

Inžinieri musia zvážiť:

• Hrúbka PCB.
• Typ dosky.
• Medené plošné rozloženie.
• Hustota komponentov.
• Špecifikácie spájkovacej pasty.

Pri stanovovaní počiatočných parametrov sa riaďte odporúčanými teplotnými profilmi poskytnutými dodávateľom spájkovacej pasty.

TheNávod na použitie NeoDen IN6odporúča nastaviť parametre teploty spájkovania pretavením na základe údajov poskytnutých dodávateľom spájkovacej pasty, aby sa zabezpečilo, že proces spájkovania spĺňa požiadavky na materiál.

2. Merajte teploty na skutočnej doske plošných spojov namiesto spoliehania sa výlučne na teplotu zobrazenú na zariadení

Teplota zobrazená zariadením plne nezodpovedá skutočnej teplote PCB.

Spoľahlivejšia metóda je:

1. Nainštalujte termočlánky na kritické miesta na doske plošných spojov.
2. Získajte skutočný teplotný profil.
3. Analyzujte teplotné rozdiely v rôznych oblastiach.
4. Upravte parametre zóny.

Tento prístup pomáha vyhnúť sa vystaveniu PCB dodatočnému tepelnému namáhaniu spôsobenému nepresným nastavením parametrov.

NeoDen IN6: Pomáhame spoločnostiam vytvoriť stabilný proces spájkovania PCB pretavením

Pre tímy výskumu a vývoja v oblasti elektroniky, malé továrne na EMS a začínajúce hardvérové ​​zariadenia ovplyvňuje deformácia PCB nielen vzhľad produktu, ale môže mať vplyv aj na spoľahlivosť spájkovaného spoja a následnú montáž.

NeoDen IN6 pomáha používateľom vytvoriť stabilnejší a opakovateľný proces spájkovania PCB pretavením.

Okrem toho sa IN6 vyznačuje kompaktným dizajnom stolného počítača s rozmermi 1020 × 507 × 350 mm a hmotnosťou približne 49 kg, vďaka čomu je ideálny prevýskumných a vývojových laboratórií, malé{0}}sériové výrobné linkya pracovné prostredia SMT s obmedzeným priestorom.

Záver

Deformácia PCB počasproces spájkovania pretavenímje v podstate výsledkom kombinovaných účinkov vlastností materiálu, teplotných zmien a tepelného namáhania.

Vďaka precíznej regulácii teploty a stabilnému dizajnu tepelného cyklovaniaNeoDen IN6 poskytuje flexibilné a spoľahlivé riešenie spájkovania pretavením pre vývoj prototypov plošných spojov a výrobu malých{0}}sérií.

Ak hľadáte stolný spájkovací stroj na pretavenie, ktorý môže zlepšiť stabilitu spájkovania PCB a znížiť riziko deformácie pretavenia,kontaktujte prosím tím NeoDen, aby ste získali podrobné špecifikácie odporúčaní pre proces IN6 a SMT prispôsobené vašim produktom.