Introducción
Muchos ingenieros de I+D o personal de producción nuevos en el ensamblaje SMT a menudo encuentran defectos de soldadura, como reflujo incompleto, desintegración, decoloración de PCB o coquización fundente. Este artículo combina laManual de usuario del horno de reflujo NeoDen IN6con sus características de hardware para explicar cómo mejorar efectivamente el rendimiento del proceso configurando adecuadamente los parámetros de remojo y reflujo.
Las funciones del proceso de la "zona de remojo" y la "zona de reflujo"
Para calibrar los parámetros de temperatura apropiados, primero se deben comprender los cambios físicos y químicos que ocurren en la soldadura en pasta en diferentes zonas de temperatura.
1. Zona de inmersión: equilibrio térmico y activación del flujo
Según el modelo teórico del manual del usuario de NeoDen IN6, la zona de remojo suele seguir a la zona de precalentamiento y precede al punto de fusión. Para soldadura en pasta estándar sin plomo-, esta zona generalmente se establece entre 150 grados y 190 grados. Durante esta etapa, el PCB pasa por dos procesos clave:
- Reducir la tolerancia térmica de la placa:Una PCB no solo contiene pequeñas resistencias y condensadores (como componentes 0402), sino también componentes que absorben el calor-como cubiertas protectoras o chips BGA. La zona de remojo permite que toda la placa permanezca a esta temperatura durante 60 a 120 segundos, lo que permite que los componentes grandes absorban completamente el calor, minimizando las diferencias de temperatura laterales y preparando la placa para la entrada a la zona de reflujo.
- Activación de flujo:El fundente comienza a activarse a 150 grados, mojando las almohadillas y los cables y eliminando la capa de óxido de las superficies metálicas. Si el tiempo de permanencia isotérmica es demasiado corto, el fundente no reaccionará completamente, lo que provocará huecos o una mala humectación. Si el tiempo de permanencia isotérmica es demasiado largo, el fundente se evaporará prematuramente, provocando una oxidación secundaria del metal y provocando uniones de soldadura fría o coquización.
2. Zona de reflujo: formación de uniones de soldadura confiables
La zona de reflujo es la zona con mayor temperatura dentro del horno. El punto de fusión teórico de SAC305 es 217 grados; Una vez que el sustrato ingresa a esta zona, su temperatura excede rápidamente el punto de fusión, alcanzando una temperatura máxima de 240 a 250 grados.
- Formación de la capa IMC:La soldadura líquida reacciona con el sustrato de cobre para formar compuestos intermetálicos (capa IMC, como Cu6Sn5). El espesor ideal de la capa de IMC debe controlarse entre 1 y 3 micrómetros para garantizar la resistencia mecánica y la confiabilidad eléctrica de las uniones de soldadura.
- Tiempo de retención de líquido (TAL):El tiempo que la PCB permanece a 217 grados o más normalmente debe controlarse entre 45 y 90 segundos. Temperaturas máximas excesivamente altas o TAL excesivamente largos darán como resultado una capa de IMC demasiado gruesa (que exceda los 5 micrómetros), lo que hará que la unión de soldadura se vuelva quebradiza. Si la temperatura o el tiempo son insuficientes, el IMC no se formará correctamente, lo que fácilmente puede provocar uniones de soldadura fría.
Guía de configuración de parámetros de NeoDen IN6
NeoDEN IN6El horno de reflujo presenta un diseño con 6 zonas de calentamiento (3 superiores y 3 inferiores). Combinado con convección total de aire caliente-y placas calefactoras de aleación de aluminio, puede controlar las variaciones laterales de temperatura dentro de ±1 grado. El panel de control admite 16 conjuntos de perfiles de temperatura programables.
- Consejos para-afinar los parámetros:Después de habilitar el "Control dinámico de precalentamiento" en el sistema IN6, se alcanza el equilibrio térmico en aproximadamente 25 minutos, con una precisión de control de temperatura de ±0,2 grados. La cinta transportadora admite ajuste de velocidad de 5 a 30 cm/min. Dado que la longitud neta de la cámara de calentamiento es de 680 mm, el tiempo total en el horno (min) se calcula como 68,0 cm/velocidad de la cinta transportadora (cm/min). Cuando se prueban tableros multi-capas de alta-densidad y se descubre que la zona-de temperatura constante es demasiado corta, el método de ajuste más conveniente es reducir la velocidad de la cinta transportadora entre 1 y 2 cm/min en la pantalla táctil, extendiendo así proporcionalmente el tiempo de absorción de calor del sustrato en el horno, sin tener que modificar los valores establecidos para cada zona de temperatura individualmente.
Solución de problemas de defectos comunes y mantenimiento de rutina
Según la tabla de análisis de defectos de soldadura del manual del fabricante original, los problemas de los parámetros del proceso se pueden identificar y corregir analizando la apariencia de las uniones de soldadura después de que salen del horno.
1. Contramedidas contra defectos
- Carbonización por fundente y coloración amarillenta de uniones soldadas:Indica sobrecalentamiento dentro del horno. Esto generalmente se debe a un ajuste de temperatura máxima demasiado alto en la zona de reflujo o a una velocidad de la cinta transportadora demasiado lenta, lo que resulta en un tiempo de permanencia excesivo. La solución es aumentar la velocidad de la cinta transportadora o bajar la temperatura establecida.
- Uniones de soldadura en frío o uniones de soldadura incompletas:Esto indica una absorción total de calor insuficiente dentro de la cámara o un "efecto de sombra de aire caliente" causado por componentes de gran-volumen. La solución es primero reducir la velocidad del transportador para extender el tiempo de calentamiento. Si todavía hay puntos muertos localizados, aumente adecuadamente la proporción de la zona de calentamiento inferior para mitigar el efecto de sombra utilizando la diferencia de temperatura entre la parte superior e inferior.
2. Directrices para el mantenimiento del hardware en estado-estable
La estabilidad del control de temperatura-a largo plazo de unsistema completo de soldadura por reflujo de aire-caliente-depende del mantenimiento adecuado del hardware.
- Lubricación del cojinete de transmisión:Dado que el interior del horno está constantemente expuesto a radiación de alta-temperatura, el aceite lubricante común tiende a carbonizarse y formar depósitos, lo que provoca que los cojinetes se atasquen. Los cojinetes agarrotados pueden hacer que la correa de malla vibre. Durante el breve momento en que la soldadura en pasta está en estado líquido eutéctico, incluso las vibraciones más leves pueden causar fácilmente el desplazamiento del componente o dañar la frágil estructura del IMC. El manual requiere explícitamente la aplicación periódica de aceite lubricante a alta-temperatura. Se recomienda realizar mantenimiento a los rodamientos cada 100 horas de funcionamiento utilizando grasa para altas-temperaturas nominales de 300 grados o más.
- Mantenimiento del sistema de filtración de humos:La vida útil estándar del cartucho de filtro de carbón activado-incorporado es de 8 meses. Un cartucho de filtro saturado u obstruido provocará un aumento de la contrapresión en el conducto de aire y una disminución en la velocidad del flujo de aire caliente dentro de la cámara. Esto no sólo da como resultado una distribución desigual del calor, sino que también hace que el algoritmo de control de temperatura PID del microprocesador responda lentamente, lo que genera fluctuaciones en la curva de temperatura. Para reemplazar el cartucho filtrante, simplemente retire los 12 tornillos en la parte trasera del equipo.
Conclusión
La calibración adecuada de los parámetros para la zona de temperatura constante-y la zona de reflujo es fundamental para garantizar la confiabilidad de las uniones de soldadura SMT. Aprovechando elNeoDen IN6 La arquitectura de hardware multi-temperatura-zona y el sistema de control de temperatura, estandarizando los gradientes de temperatura y las velocidades de la cinta transportadora y cumpliendo estrictamente con las inspecciones diarias de los equipos, puede controlar eficazmente las fluctuaciones del proceso y mejorar el rendimiento de la soldadura durante la producción de prueba en pequeños-lotes.