مقدمة
غالبًا ما يواجه العديد من مهندسي البحث والتطوير أو موظفي الإنتاج الجدد في مجموعة SMT عيوبًا في اللحام مثل إعادة التدفق غير الكامل أو شواهد القبور أو تغير لون ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو فحم الكوك. تجمع هذه المقالة بيندليل المستخدم لفرن إنحسر NeoDen IN6مع خصائص أجهزته لشرح كيفية تحسين إنتاجية العملية بشكل فعال من خلال التكوين الصحيح لمعلمات النقع وإعادة التدفق.
أدوار عملية "منطقة النقع" و"منطقة إعادة التدفق"
لمعايرة معلمات درجة الحرارة المناسبة، يجب على المرء أولاً فهم التغيرات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث في معجون اللحام عبر مناطق درجات الحرارة المختلفة.
1. منطقة النقع: التوازن الحراري وتنشيط التدفق
وفقًا للنموذج النظري الموجود في دليل مستخدم NeoDen IN6، تتبع منطقة النقع عادةً منطقة التسخين المسبق وتسبق نقطة الانصهار. بالنسبة لمعجون اللحام القياسي-الرصاص، يتم تعيين هذه المنطقة بشكل عام بين 150 درجة و190 درجة. خلال هذه المرحلة، يخضع ثنائي الفينيل متعدد الكلور لعمليتين رئيسيتين:
- تقليل التسامح الحراري للوحة:لا يحتوي PCB على مقاومات ومكثفات صغيرة فقط (مثل مكونات 0402) ولكنه يحتوي أيضًا على -مكونات تمتص الحرارة مثل أغطية التدريع أو شرائح BGA. تسمح منطقة النقع للوحة بأكملها بالبقاء عند درجة الحرارة هذه لمدة 60-120 ثانية، مما يتيح للمكونات الكبيرة امتصاص الحرارة بالكامل، وتقليل الاختلافات في درجات الحرارة الجانبية، وإعداد اللوحة للدخول إلى منطقة إعادة التدفق.
- تنشيط التدفق:يبدأ التدفق بالتنشيط عند 150 درجة، مما يؤدي إلى ترطيب الوسادات والأسلاك وإزالة طبقة الأكسيد من الأسطح المعدنية. إذا كان وقت بقاء متساوي الحرارة قصيرًا جدًا، فلن يتفاعل التدفق بشكل كامل، مما يؤدي إلى وجود فراغات أو سوء ترطيب. إذا كان وقت البقاء متساوي الحرارة طويلًا جدًا، فسوف يتبخر التدفق قبل الأوان، مما يتسبب في أكسدة ثانوية للمعدن ويؤدي إلى وصلات لحام باردة أو فحم الكوك.
2. منطقة إنحسر: تشكيل وصلات لحام موثوقة
منطقة إعادة التدفق هي المنطقة ذات أعلى درجة حرارة داخل الفرن. نقطة الانصهار النظرية لـ SAC305 هي 217 درجة؛ بمجرد دخول الركيزة إلى هذه المنطقة، تتجاوز درجة حرارتها نقطة الانصهار بسرعة، وتصل إلى درجة حرارة الذروة البالغة 240 درجة -250 درجة.
- تشكيل طبقة IMC:يتفاعل اللحام السائل مع الركيزة النحاسية لتكوين مركبات بين المعادن (طبقة IMC، مثل Cu6Sn5). يجب التحكم في سمك طبقة IMC المثالي بين 1 و 3 ميكرومتر لضمان القوة الميكانيكية والموثوقية الكهربائية لمفاصل اللحام.
- وقت الاحتفاظ بالسائل (TAL):يجب عادةً التحكم في الوقت الذي يظل فيه PCB عند 217 درجة أو أعلى من 45 إلى 90 ثانية. ستؤدي درجات حرارة الذروة المرتفعة بشكل مفرط أو الطول الزائد بشكل مفرط إلى وجود طبقة IMC سميكة للغاية (تتجاوز 5 ميكرومتر)، مما يتسبب في هشاشة وصلة اللحام. إذا كانت درجة الحرارة أو الوقت غير كافيين، فلن يتشكل IMC بشكل صحيح، مما قد يؤدي بسهولة إلى وصلات لحام باردة.
NeoDen IN6 دليل تكوين المعلمة
نيودن IN6يتميز فرن إعادة التدفق بتصميم يضم 6 مناطق تسخين (3 علوية و3 سفلية). ومن خلال الجمع بين الحمل الحراري الكامل للهواء الساخن- وألواح التسخين المصنوعة من سبائك الألومنيوم، فإنه يمكنه التحكم في تغيرات درجة الحرارة الجانبية إلى حدود ±1 درجة . تدعم لوحة التحكم 16 مجموعة من ملفات تعريف درجة الحرارة القابلة للبرمجة.
- نصائح لتحسين-ضبط المعلمات:بعد تمكين "التحكم الديناميكي في التسخين" على نظام IN6، يتم الوصول إلى التوازن الحراري خلال 25 دقيقة تقريبًا، مع دقة التحكم في درجة الحرارة بمقدار ±0.2 درجة. يدعم الحزام الناقل تعديل السرعة من 5 إلى 30 سم/دقيقة. نظرًا لأن الطول الصافي لغرفة التسخين هو 680 مم، فإن إجمالي الوقت في الفرن (الدقيقة) يتم حسابه على أنه 68.0 سم/سرعة الحزام الناقل (سم/دقيقة). عند اختبار اللوحات ذات-الطبقات العالية-المتعددة الكثافة وتبين أن منطقة درجة الحرارة الثابتة-قصيرة جدًا، فإن طريقة الضبط الأكثر ملاءمة هي تقليل سرعة الحزام الناقل بمقدار 1-2 سم/دقيقة على شاشة اللمس، وبالتالي تمديد وقت امتصاص الحرارة للركيزة في الفرن بشكل متناسب، دون الحاجة إلى تعديل القيم المحددة لكل منطقة درجة حرارة على حدة.
استكشاف الأخطاء وإصلاحها العيوب الشائعة والصيانة الروتينية
استنادًا إلى جدول تحليل عيوب اللحام الموجود في دليل الشركة المصنعة الأصلي، يمكن تحديد مشكلات معلمات العملية وتصحيحها من خلال تحليل مظهر وصلات اللحام بعد خروجها من الفرن.
1. التدابير المضادة للعيوب
- تفحم التدفق واصفرار وصلات اللحام:يشير إلى ارتفاع درجة الحرارة داخل الفرن. يحدث هذا عادةً بسبب إعداد درجة حرارة الذروة المرتفعة جدًا في منطقة إعادة التدفق أو بسبب سرعة الحزام الناقل البطيئة جدًا، مما يؤدي إلى زيادة وقت المكوث. الحل هو زيادة سرعة الحزام الناقل أو خفض درجة الحرارة المحددة.
- وصلات اللحام الباردة أو وصلات اللحام غير الكاملة:يشير هذا إلى عدم كفاية امتصاص الحرارة الإجمالي داخل الحجرة أو إلى "تأثير ظل الهواء الساخن" الناتج عن المكونات ذات الحجم الكبير-. الحل هو أولاً تقليل سرعة الناقل لتمديد وقت التسخين. إذا لا تزال هناك بقع ميتة موضعية، قم بزيادة نسبة منطقة التسخين السفلية بشكل مناسب للتخفيف من تأثير الظل من خلال الاستفادة من فرق درجة الحرارة بين الأعلى والأسفل.
2. إرشادات للصيانة الثابتة-لأجهزة الحالة
إن استقرار التحكم في درجة الحرارة على المدى الطويل- لـ aنظام لحام بإعادة تدفق الهواء الساخن-كامل-يعتمد على صيانة الأجهزة المناسبة.
- محرك تحمل التشحيم:نظرًا لأن الجزء الداخلي من الفرن يتعرض باستمرار لإشعاع درجات الحرارة المرتفعة-، فإن زيت التشحيم العادي يميل إلى الكربنة وتكوين الرواسب، مما يتسبب في توقف المحامل. يمكن أن تتسبب المحامل المضبوطة في اهتزاز الحزام الشبكي. خلال اللحظة القصيرة التي يكون فيها معجون اللحام في حالة سائلة سهلة الانصهار، حتى الاهتزازات الطفيفة يمكن أن تتسبب بسهولة في إزاحة المكون أو إتلاف بنية IMC الهشة. يتطلب الدليل بوضوح الاستخدام الدوري لزيت التشحيم ذو درجة الحرارة العالية-. يوصى بصيانة المحامل كل 100 ساعة من التشغيل باستخدام شحم بدرجة حرارة عالية-مقدر بـ 300 درجة أو أعلى.
- صيانة نظام تنقية الدخان:يبلغ عمر الخدمة القياسي لخرطوشة فلتر الكربون المنشط-المدمجة 8 أشهر. سوف تتسبب خرطوشة الفلتر المشبعة أو المسدودة في زيادة الضغط الخلفي في مجرى الهواء وانخفاض سرعة تدفق الهواء الساخن داخل الحجرة. لا يؤدي هذا إلى توزيع غير متساوٍ للحرارة فحسب، بل يتسبب أيضًا في استجابة خوارزمية التحكم في درجة الحرارة PID الخاصة بالمعالج الدقيق ببطء، مما يؤدي إلى تقلبات في منحنى درجة الحرارة. لاستبدال خرطوشة الفلتر، ما عليك سوى إزالة المسامير الـ 12 الموجودة في الجزء الخلفي من الجهاز.
خاتمة
تعد المعايرة الصحيحة لمعلمات منطقة درجة الحرارة الثابتة- ومنطقة إعادة التدفق أمرًا أساسيًا لضمان موثوقية وصلات اللحام SMT. من خلال الاستفادة مننيودن IN6 بنية أجهزة -درجة الحرارة- المتعددة المناطق ونظام التحكم في درجة الحرارة، وتوحيد تدرجات درجة الحرارة وسرعات الحزام الناقل، والالتزام الصارم بعمليات الفحص اليومية للمعدات، يمكنك التحكم بشكل فعال في تقلبات العملية وتحسين إنتاجية اللحام أثناء -الإنتاج التجريبي للدفعات الصغيرة.