Un forn de reflux dedicat segueix sent l'opció més controlable per muntar un PCB complet amb pasta de soldadura. Tanmateix, és possible que els constructors de prototips i els tècnics de reparació hagin de processar un tauler petit o substituir un component sense accedir a un forn de producció.
Una placa calenta-controlada de temperatura o un preescalfador de PCB pot suportar un treball de prototip-de placa sencera seleccionada. Normalment s'utilitza una estació d'aire calent- d'electrònica-controlada de temperatura i flux d'aire-per a la reelaboració localitzada. Aquestes són tasques diferents i no s'han de tractar com a processos de producció intercanviables.
Decisió bàsica:Utilitzeu una calefacció lateral inferior-ample per a un prototip petit seleccionat, aire calent localitzat per a una àrea de retreball definida i un forn de reflux perfilat quan la repetibilitat, les juntes amagades o l'alta fiabilitat són importants.
Els lectors que necessiten primer el flux de treball de material complet poden revisarcom utilitzar la pasta de soldadura, des del condicionament i la deposició passant per la calefacció i la inspecció.
Guia de decisió ràpida
| Tasca | Mètode d'arrencada preferit | Raó principal |
|---|---|---|
| Munta un petit prototip complet-d'una sola cara | Placa calenta-controlada per temperatura o preescalfador de PCB | Calefacció lateral inferior-ample sense flux d'aire |
| Substituïu un -component SMD de plom visible | Estació d'aire calent d'electrònica-controlada | Escalfament localitzat al voltant del paquet objectiu |
| Retreballeu una zona local tèrmicament pesada | Preescalfament inferior més aire calent controlat | Redueix la diferència de temperatura entre l'objectiu i la resta del PCB |
| Munteu un tauler dens de múltiples capes o un paquet-conjunt amagat | Forn de reflux perfilat o sistema de retreball professional | Requereix una distribució repetible de la temperatura i una inspecció capaç |
| Repetiu el procés entre les quantitats de producció | Procés de reflux validat | La calefacció manual depèn molt-de l'operador |
Ni una placa de cuina domèstica ni una-pistola de calor de construcció d'ús general s'han de tractar com una eina de procés SMT controlada.
Quin equip és adequat?
| Equipament | Ús adequat | Limitació principal |
|---|---|---|
| Preescalfador de PCB | Preescalfament controlat de la part inferior-i suport per a retreballs localitzats | És possible que no es completi el reflux-superior sense una font de calor addicional |
| Placa calenta de laboratori amb control estable | S'han seleccionat taulers prototips petits, plans i d'una-cara | La temperatura superficial no és igual a la temperatura de l'articulació |
| Estació d'-retreball d'aire calent d'electrònica | Eliminació, substitució o redistribució de components localitzats | El flux d'aire i la posició del broquet poden moure peces o crear punts calents |
| Pistola de calor de construcció | Generalment no apte per a treballs SMD controlats | Ampli flux d'aire i control de procés limitat |
| Plat de cuina domèstic | No es recomana com a eina de-control de processos | Uniformitat, comportament superficial i repetibilitat desconeguts |
L'elecció de l'equip de calefacció ha de seguir els requisits de la placa, els components i els materials{0}}no la temperatura màxima impresa a l'eina.
Seguretat i Configuració de l'estació de treball
El reflux manual de PCB implica superfícies calentes, aliatges fosos, fums de flux i components elèctricament sensibles. Abans d'escalfar:
- utilitzar una ventilació local efectiva o extracció de fums;
- treballar sobre una superfície-resistent a la calor i no inflamable;
- mantenir els cables, tovalloletes, dissolvents i embalatges lluny dels equips calents;
- utilitzar controls ESD adequats per al muntatge;
- suportar o fixar el PCB perquè no pugui lliscar durant l'escalfament;
- mantenir disponibles les eines adequades per manipular el tauler després del refredament;
- seguiu la fitxa de seguretat de la pasta de soldadura i les instruccions de l'equip;
- No toqueu ni mogueu el conjunt mentre la soldadura roman fosa.
L'emmagatzematge i el condicionament també són importants. Seguiu les instruccions actuals del producte i la guiavida útil i manipulació de la pasta de soldaduraabans d'aplicar calor.
Aire calent vs. placa calenta
| Factor | Placa calenta-controlada de temperatura | Aire calent controlat |
|---|---|---|
| Direcció principal de la calor | Des de la part inferior del PCB | Des del costat dels components |
| Millor ús inicial | Petits -prototips de tauler complet | Retreball localitzat de components |
| Zona climatitzada | La majoria o tota la junta | Zona seleccionada |
| Risc de flux d'aire | Cap | Pot moure pega o components lleugers |
| Distribució de la temperatura | Depèn del contacte, la planitud del tauler i la distribució del coure | Depèn del flux d'aire, broquet, distància, moviment i preescalfament inferior |
| Tauler-de doble cara | Les parts inferiors poden entrar en contacte amb la superfície o tornar a fluir | Les parts properes poden rebre un altre cicle de calor |
| Repetibilitat | Limitat sense accessoris ni mesura | Molt dependent de la tècnica de l'operador i del control de l'equip |
| Idoneïtat de la producció | Baixa | Baix per al muntatge-de tauler complet |
La comparació no és només sobre quina eina es fa més calenta. Es tracta de com la calor arriba a l'articulació requerida més freda sense sobreescalfar el lloc més sensible.
Mètode 1: -prototip de tauler complet amb una placa calenta
Una placa calenta-controlada de temperatura o un preescalfador de PCB pot ser pràctic per a prototips petits, plans i d'una-cara seleccionats amb components visibles i una distribució moderada del coure.
Aquest mètode esdevé menys adequat quan la placa conté connectors pesats, grans plans de terra, components inferiors-sensibles a la calor o juntes amagades que no es poden inspeccionar adequadament.
Flux de treball controlat-de placa calenta
- Revisar els documents.Comproveu el TDS de la pasta, l'aliatge, l'historial d'emmagatzematge, els límits dels components i els requisits de manipulació-sensibles a la humitat.
- Inspeccioneu i doneu suport al PCB.Confirmeu que el tauler estigui net, pla i adequat per a la calefacció lateral inferior-.
- Controlar el dipòsit.Utilitzeu una plantilla o un altre mètode repetible quan el volum de dipòsit sigui important. La guia deMètodes d'aplicació de pasta de soldaduraexplica les principals opcions.
- Col·loqueu els components amb precisió.La soldadura fosa pot ajudar a l'auto{0}}alineació limitada, però no pot corregir tots els desplaçaments.
- Instal·lar termoparells.Mesureu una articulació freda representativa i una ubicació-sensible a la calor quan sigui pràctic.
- Escalfeu el tauler progressivament.Eviteu utilitzar la configuració més alta com a substitut d'un procés mesurat.
- Reflux complet i refredament.Confirmeu la coalescència i la humectació i, a continuació, mantingueu el PCB estable fins que la soldadura es solidifiqui.
- Inspeccioneu abans d'engegar-l'alimentació.Comproveu les juntes visibles, la posició dels components i l'estat de la placa.
Moure o suportar de manera desigual el PCB mentre la soldadura roman fosa pot alterar components o juntes. La resposta mesurada del tauler és més important que el dial-de la placa calenta.
Mètode 2: Retreball localitzat amb aire calent
Una estació de reelaboració d'electrònica controlada de temperatura- i flux d'aire- és més adequada per substituir un component o escalfar una àrea de coixinet limitada en un conjunt existent.
El flux d'aire introdueix força mecànica. Depenent del flux d'aire, el disseny del broquet, la distància i el moviment, un broquet petit pot produir una àrea calenta concentrada en lloc d'un procés més segur.
Flux de treball d'-aire calent controlat
- Confirmeu que la reelaboració localitzada és adequada.Els paquets-conjunts o d'alt-risc poden requerir equips i inspeccions especialitzats.
- Protegiu les parts adjacents.Reviseu connectors de plàstic, cables, micròfons, càmeres, dispositius òptics i components petits propers.
- Apliqueu una font de soldadura controlada.Utilitzeu només el volum de pasta o flux requerit pel procés de reelaboració definit.
- Preescalfeu el PCB quan sigui pràctic.El preescalfament inferior pot reduir l'energia que s'ha d'aplicar des de dalt.
- Controlar la posició del broquet i el flux d'aire.Escalfeu la zona del paquet de manera uniforme en lloc de mantenir el corrent en un cable o cantonada.
- Mesureu la resposta tèrmica real.No utilitzeu el punt de consigna de l'estació com a prova de la temperatura dels components.
- Atureu-vos quan les articulacions previstes hagin tornat a fluir.Continuar perquè un temporitzador no ha expirat pot sobreescalfar l'àrea.
- Manteniu el conjunt immòbil durant la solidificació.Inspeccioneu després que la zona s'hagi refredat de manera segura.
Oficial d'InfineonRecomanacions de muntatge de la placa per a paquets integrats sense cableindiqueu que els perfils de temperatura de retreball s'han d'enregistrar i que els components adjacents poden experimentar una altra exposició de reflux.
Es pot combinar el preescalfament inferior i l'aire calent?
Sí. En conjunts tèrmicament pesats, un preescalfador de PCB pot augmentar la temperatura general de la placa abans que l'aire calent-superior controlat subministra l'energia addicional necessària al paquet objectiu.
Els possibles beneficis inclouen:
- escalfament-superior menys concentrat;
- diferències de temperatura reduïdes a l'àrea objectiu;
- exposició més curta a l'aire calent intens;
- Escalfament més efectiu de coixinets connectats a grans avions de coure.
Aquesta combinació encara requereix mesurament. L'escalfament inferior pot afectar els components de la part inferior mentre l'operador mira només la part superior i l'aire calent pot moure un paquet després que la pasta s'hagi suavitzat.
Entendre les etapes del perfil de refluig
Aquest article no proporciona valors de temperatura universals. Els límits reals han de provenir del TDS actual de la pasta de soldadura, la documentació dels components i el perfil validat de la placa.
Un perfil de reflux controlat normalment considera quatre etapes:
- Preescalfar:Augmenteu la temperatura del PCB sense un xoc tèrmic innecessari.
- Equalització tèrmica o remull:Reduïu les diferències de temperatura entre components i zones de coure mentre es desenvolupa el sistema de flux.
- Temps per sobre de liquidus:Mantingueu les juntes necessàries per sobre del liquidus d'aliatge el temps suficient per a la coalescència i la humectació, sense una exposició excessiva.
- Refrigeració controlada:Deixeu que la soldadura es solidifiqui sense moviment de components ni tensió tèrmica evitable.
La llista oficial de publicacions de l'IPC identificaIPC-7530B, Directrius per al perfil de temperatura per a processos de soldadura massiva, com a directriu de perfil-de temperatura actual. Un procés de prototipus manual no equival a un reflux massiu, però el principi de mesurar la temperatura al llarg del temps segueix sent rellevant.
Col·locació del termopar: mesura el PCB, no l'eina
Un termopar hauria de mesurar la ubicació objectiu en lloc de l'aire calent que l'envolta.
- mantenir un contacte fiable amb el coixinet, la junta o la ubicació del paquet seleccionats;
- evitar que el cable es mogui quan comença el flux d'aire o l'activitat de flux;
- eviteu deixar la unió de detecció suspesa per sobre del PCB;
- evitar mètodes de fixació que canvien significativament la resposta tèrmica local;
- incloure un punt fred probable, com ara un coixinet connectat a un gran avió de coure;
- incloure una ubicació-sensible a la calor quan els límits dels components són crítics;
- registreu el mètode de fixació i la posició del termopar per a la repetibilitat.
El gruix del PCB, la distribució del coure, la posició del paquet i els components veïns poden canviar la temperatura de la junta. Per tant, la mateixa configuració d'equip pot produir resultats diferents en un altre tauler.
La reologia de la pasta i la resposta a l'escalfament també estan relacionades. Consulteu la guia depropietats físiques de la pasta de soldaduraper consideracions de viscositat, adherència i flux.
La pasta de soldadura a baixa -temperatura fa que el reflux manual sigui segur?
Un aliatge de fusió més baixa- pot reduir la demanda tèrmica d'un procés, però no corregeix la mala uniformitat de la temperatura, el flux d'aire incontrolat, el volum de dipòsit excessiu o el disseny de juntes inadequat.
Les formulacions de baixa-temperatura també tenen consideracions específiques d'aliatge, flux, mecànica i fiabilitat del producte-. Reviseu la documentació actual dels seleccionatspasta de soldadura-sense plom-baixa temperaturaen lloc de transferir la configuració d'un altre aliatge.
Escenaris il·lustratius
Els exemples següents mostren el procés de decisió i no representen resultats de producció mesurats.
Escenari 1: prototip de sensor petit-d'una sola cara
Un prototip petit i pla conté resistències visibles, condensadors i un circuit integrat amb plom a un costat. La part inferior no té components i la distribució del coure és moderada.
Una placa calenta-controlada de temperatura pot ser un mètode d'inici raonable si l'operador pot controlar el volum de pasta, fixar el tauler, connectar termoparells i inspeccionar totes les articulacions. El procés encara s'ha de registrar i no s'ha de suposar adequat per a les quantitats de producció.
Escenari 2: substitució de QFP en una placa controladora poblada
Una placa controladora ocupada requereix la substitució d'un -QFP de plom visible. Els connectors propers no poden tolerar l'escalfament general-de la placa, mentre que una gran àrea de terra augmenta la càrrega tèrmica local.
El preescalfament inferior més l'aire calent-superior controlat pot ser més adequat que una placa calenta sola. L'operador hauria de protegir les peces adjacents, mesurar l'objectiu i els llocs sensibles propers i inspeccionar tots els cables accessibles després de refredar-se.
Quan s'ha d'aturar i utilitzar un forn de reflux o un sistema de retreball professional
El processament manual de-placa o d'aire calent-no és la ruta preferida quan el conjunt conté:
- matrius BGA grans o paquets-terminats inferiors que requereixen una acceptació conjunta-amagada;
- Paquets QFN o SON amb un volum de soldadura-central crític;
- construcció densa multicapa i grans gradients tèrmics;
- components pesats als dos costats del PCB;
- dispositius òptics o peces de plàstic-sensibles a la calor;
- components-sensibles a la humitat sense registres de manipulació controlats;
- requisits de seguretat-relacionats o d'alta-fiabilitat;
- una quantitat de producció que requereix repetibilitat validada;
- cap manera creïble de mesurar la temperatura o inspeccionar el resultat.
La guia específica del paquet-Infineon recomana el reflux-forn de convecció forçada per al muntatge integrat de QFN i SON i assenyala que la inspecció òptica convencional està limitada per a les juntes formades principalment sota el paquet.
Especialitzatpasta de soldadura semiconductoras'han de seleccionar i validar juntament amb el paquet, la plantilla, la calefacció i el procés d'inspecció.
Defectes comuns i primeres comprovacions
| Defecte observat | Causa possible | Primer Comprovació |
|---|---|---|
| Component sepulcral | Escalfament desigual o humectació desigual | Compareu les temperatures dels coixinets i els dipòsits de pasta |
| Pont de soldadura | Excés de pasta o moviment de components | Volum del dipòsit, col·locació i flux d'aire |
| Boles de soldadura | Excés de pasta, contaminació o escalfament agressiu | Estat de la pasta, volum aplicat i velocitat d'escalfament |
| Junta oberta | Pas suficient o un coixinet fred | Massa tèrmica del coure i temperatura real de la junta |
| Component desplaçat | Flux d'aire o moviment mentre la soldadura és líquida | Control de broquet i estabilitat de refrigeració |
| Coalescència incompleta | Exposició tèrmica insuficient o material degradat | Perfil mesurat i historial d'enganxar |
| Màscara de soldadura o laminat enfosquit | Excés de calefacció local | Temps d'exposició, distància i temperatura mesurada |
| Coixinet aixecat | Excés de calor o força mecànica | Retreball de manipulació i temps d'estada |
Un defecte visible no s'ha de culpar automàticament a la pasta de soldadura. Reviseu conjuntament la deposició, el disseny del tauler, el mètode de calefacció i la col·locació dels components. La guia més àmplia deavaluació del rendiment de la soldaduraofereix categories de prova addicionals.
Inspecció després del reflux manual
Per a les juntes accessibles, utilitzeu un augment adequat per inspeccionar:
- humectació tant del coixinet com de la terminació;
- ponts i boles de soldadura;
- cables oberts o parcialment mullats;
- desplaçament o rotació de components;
- volum de soldadura insuficient;
- residus fora de l'àrea prevista;
- dany de màscara de soldadura, coixinet o laminat.
La continuïtat elèctrica pot identificar obertures i curtcircuits seleccionats, però no pot avaluar el buit, l'àrea d'humectació, la resistència mecànica o totes les articulacions ocultes.
La guia oficial del paquet d'Infineon descriu la inspecció de raigs X-com adequada per a components que no es poden inspeccionar adequadament mitjançant mètodes òptics. Úsprincipis d'inspecció de pasta de soldaduraabans del reflux i un mètode d'inspecció posterior -possible.
Enregistreu el lot de pasta, l'equip, les posicions del termopar, l'historial de la temperatura mesurada, l'operador, el resultat de la inspecció i la disposició final.
PMF
P: Puc refluir pasta de soldadura amb una pistola-d'aire calent?
R: Una estació de reelaboració d'electrònica controlada de temperatura- i flux d'aire-pot ser adequada per a treballs localitzats. Una pistola de calor de construcció generalment no té el control necessari per als components SMD petits.
P: Pot una placa calenta substituir un forn de reflux?
R: Pot ser compatible amb prototips petits seleccionats, però no proporciona les zones controlades, el flux d'aire i la repetibilitat d'un forn de producció perfilat.
P: És millor l'aire calent o una placa calenta per a la soldadura SMD?
R: Una placa calenta controlada acostuma a ser el millor punt de partida per a un prototip{0}}de placa senzilla. L'aire calent controlat acostuma a ser millor per a un component o una àrea de reelaboració limitada.
P: Quants termoparells he d'utilitzar?
R: Utilitzeu prou punts de mesura per representar la probable articulació freda i la ubicació més{0}}sensible a la calor. Els taulers complexos poden requerir punts addicionals.
P: Puc utilitzar una placa calenta per a un PCB de doble-cara?
R: Només en casos seleccionats i validats. Les parts inferiors poden entrar en contacte amb la superfície, tornar a fondre o moure's, i pot ser necessari un accessori.
P: Puc utilitzar aire calent per a paquets BGA o QFN?
R: Els sistemes professionals poden reelaborar aquests paquets, però el treball de mà incontrolat sense la creació de perfils, el control de la ubicació i la inspecció conjunta-oculta comporta una incertesa substancial.
Conclusió
La pasta de soldadura es pot refluir sense un forn dedicat per a prototips i reparacions seleccionats, però el mètode de calefacció ha de coincidir amb la tasca.
Utilitzeu una placa calenta-controlada de temperatura o un preescalfador de PCB per a un prototip de placa-sencer seleccionat i aire calent controlat per a un retreball localitzat. Utilitzeu un forn perfilat o un sistema de retoc professional quan hi hagi juntes ocultes, massa tèrmica complexa, repetibilitat o alta fiabilitat.
El control més important és la resposta mesurada de la PCB i els components-no el nombre que es mostra a l'eina. Els materials rellevants es poden revisar aGamma de pasta de soldadura YIHMA, i els detalls del procés es poden enviar a través dePàgina de consulta YIHMA.
