دمای لحیم کاری reflow برای لحیم بدون سرب چقدر است؟

اگر تا به حال در تولید لوازم الکترونیکی کار کرده اید – چه ساخت گوشی های هوشمند، چه PCB های خودرو یا وسایل پوشیدنی مصرفی – احتمالاً اصطلاح «لحیم کاری مجدد» را شنیده اید. و اگر از لحیم کاری بدون سرب استفاده می کنید (که اکنون به لطف قوانین زیست محیطی مانند RoHS در اکثر مناطق اجباری است)، سؤال بزرگی که همه می پرسند این است: دمای مناسب لحیم کاری جریان مجدد چقدر است؟ به‌عنوان یک تامین‌کننده لحیم کاری که بیش از یک دهه با تیم‌های SMT کار کرده است، دیدم که بسیاری از پروژه‌ها به دلیل مشخصات دمایی نامناسب کنار می‌روند – یا خیلی گرم و در حال سوختن اجزا، خیلی سرد و مفاصل شما شکننده هستند. بیایید این را به سادگی تجزیه کنیم، بدون اضافه کردن اصطلاحات، فقط صحبت واقعی از طرف کسی که هر هفته با ماشین‌های انتخاب و جابجایی و اجاق‌های باز جریانی کار کرده است.

ابتدا، اجازه دهید اصول اولیه را به طور مستقیم بیان کنیم: لحیم کاری بدون سرب مانند مواد سربی قدیمی که در دمای 183 درجه سانتیگراد (361 درجه فارنهایت) ذوب می شوند، نیست. رایج ترین آلیاژ بدون سرب این روزها SAC305 است – قلع، نقره، مس – زیرا استحکام، مقرون به صرفه بودن و انطباق را متعادل می کند. نقطه ذوب آن در حدود 217 درجه سانتیگراد (423 درجه فارنهایت) است، بنابراین پروفیل جریان مجدد شما باید به آن برسد، اما این کار به این آسانی نیست که فر را تا زمانی که لحیم جریان پیدا کند، بالا ببرید. شما باید یک پروفایل با مراحل خاص بسازید تا از کشتن بردها یا اجزای خود جلوگیری کنید.

بیایید چهار مرحله کلیدی یک نمایه جریان مجدد بدون سرب استاندارد را طی کنیم. مرحله اول پیش گرمایش است، معمولاً 150 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد (302 درجه فارنهایت تا 392 درجه فارنهایت) به مدت 60 تا 120 ثانیه. این دو کار بزرگ انجام می‌دهد: هر گونه شار روی خمیر لحیم کاری را خشک می‌کند (شار آن چیز بدی است که سطوح فلزی را تمیز می‌کند تا لحیم شود) و تخته را به طور یکنواخت گرم می‌کند تا شوک حرارتی وارد نشود. شوک حرارتی زمانی است که یک PCB سرد به یکباره با گرما منفجر می‌شود—شما متعجب خواهید شد که چند ترک کوچک در PCB یا ریزترک در مقاومت‌های تراشه از رد کردن این مرحله ایجاد می‌شود. اگر از تنظیمات کوچک‌تری مانند اجاق‌های 3 منطقه‌ای با جریان مجدد برای نمونه‌سازی استفاده می‌کنید، ممکن است لازم باشد زمان پیش‌گرم‌سازی را تغییر دهید زیرا بردهای کوچک‌تر سریع‌تر گرم می‌شوند.

مرحله دو مرحله خیساندن است که بسیاری از افراد جدید از آن می گذرند یا عجله می کنند. اینجا جایی است که دمای پیش گرم را - معمولاً 180 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد (356 درجه فارنهایت تا 392 درجه فارنهایت) - برای 60 تا 90 ثانیه دیگر نگه می دارید. هدف در اینجا این است که تمام اجزاء (بزرگ و کوچک) را به دمای یکسان برسانید و مطمئن شوید که شار به اندازه کافی فعال است تا اکسیداسیون را از لنت و توپ لحیم کاری حذف کند. اگر به اندازه کافی خیس نشوید، مفاصل سردی خواهید داشت – آن اتصالات کسل کننده و دانه ای که به مرور زمان شکسته می شوند، که یک کابوس برای شکست های مزرعه است. مشتری‌ای را به خاطر می‌آورم که از فر ارزان قیمت 3 منطقه‌ای استفاده می‌کرد و از خیساندن صرفنظر می‌کرد. آنها باید 30 درصد از تابلوهای خود را دوباره کار می کردند. این زمانی بود که ما ارتقاء به یک واحد دقیق تر را توصیه کردیم، مانندکوره لحیم کاری ده منطقه ای HW-R10 برای مونتاژ SMT، که دارای مناطق اختصاص داده شده برای خیساندن ناخن ها است.

مرحله بعدی مرحله reflow است، بخشی که همه به آن اهمیت می دهند. اینجا جایی است که حداکثر دمای 245 درجه سانتیگراد (473 درجه فارنهایت) را به اوج می‌رسانید، درست است؟ صبر کنید، صبر کنید—دقیقاً به آن قله نرسید. شما می خواهید یک رمپ ملایم تا اوج، با تنها 10 تا 15 ثانیه بالاتر از نقطه ذوب SAC305 217 درجه سانتی گراد باشد. چرا؟ زیرا قطعاتی مانند آی سی نمی توانند حرارت فوق العاده بالا را برای مدت طولانی تحمل کنند. اکثر قطعات استاندارد SMT دارای حداکثر درجه بندی 260 درجه سانتیگراد هستند، بنابراین هرگز نمی خواهید از آن عبور کنید. من بسیاری از مهندسان جدید را می بینم که اوج خود را روی 250 درجه سانتیگراد تنظیم می کنند، زیرا "کار را سریع انجام می دهد" - اما به این ترتیب شما BGA ها یا اتصال دهنده های ظریف را از بین می برید. نکته کلیدی در اینجا نظارت بر دما در کل صفحه است، نه فقط در یک نقطه. اگر یک قطعه پرقدرت در کنار یک تراشه کوچک 0201 قرار گیرد، نیازهای حرارتی آنها متفاوت خواهد بود، بنابراین یک اجاق چند منطقه ای برای سازگاری غیرقابل مذاکره است. رامدار تجهیزات تولید PCB الکترونیکیصفحه دارای یک تفکیک عالی از نحوه تأثیر شمارش مناطق بر دقت نمایه است، بنابراین اگر تازه شروع به کار کرده اید، آن را بررسی کنید.

سپس مرحله خنک کردن است که اغلب نادیده گرفته می شود اما بسیار مهم است. باید برد را ظرف 30 تا 60 ثانیه تا دمای اتاق (یا حداقل 75 درجه سانتیگراد/167 درجه فارنهایت) خنک کنید، و باید خنک و آرام باشد، نه یک انفجار ناگهانی هوای سرد. خنک شدن سریع دانه های لحیم کاری را کوچکتر می کند که اتصالات قوی تر و قابل اعتمادتری ایجاد می کند. اگر خیلی آهسته خنک می‌شوید، دانه‌های بزرگ‌تری به دست می‌آورید که شکننده‌تر هستند - برای هیچ چیز عالی هستند، به ویژه در قطعات خودرو یا پزشکی که لرزش دارند. من یک بار با یک مشتری هوافضا کار کردم که به ما تغییر داداجاق گاز دوگانه نوار نقاله هشت منطقه ای HW-R816Z برای SMTزیرا اجاق قدیمی آنها خنک کننده ضعیفی داشت. آنها یک شبه نرخ شکست مشترک خود را 40 درصد کاهش دادند. نوار نقاله‌های دوتایی نیز اگر با حجم بالا کار می‌کنید، برنده هستند، زیرا می‌توانید همزمان دو تخته را بدون آلودگی متقابل انجام دهید.

در حال حاضر، موضوع اینجاست: هیچ نمایه ای برای همه وجود ندارد. این بستگی به اندازه برد، ترکیب اجزا و حتی مشخصات سازنده خمیر لحیم کاری شما دارد. برخی از خمیرهای لحیم کاری به زمان خیساندن کوتاه تری نیاز دارند، برخی دیگر به پیک بالاتری نیاز دارند. به همین دلیل آزمایش غیرقابل مذاکره است. من همیشه به مشتریان می‌گویم که یک برد آزمایشی با ترموکوپل‌های متصل به نقاط مختلف اجرا کنند - اجزای بزرگ، تراشه‌های کوچک، لبه‌های PCB - تا مطمئن شوند هر نقطه در محدوده توصیه‌شده قرار دارد. اگر در حال انجام نمونه سازی کم حجم هستید، به یک اجاق بزرگ ده منطقه ای نیاز ندارید. یک جمع و جورانتخاب و مکان دستگاه CNC ساخت تراشهجفت شدن با اجاق گاز 3 منطقه ای به خوبی کار می کند. برای حجم متوسط، یک واحد 6 منطقه ای ازماشین آلات ساخت میکرو چیدن و جاگذاریخط کامل است، زیرا دقت و سرعت را بدون شکستن بانک متعادل می کند.

صبر کنید، بیایید در مورد اشتباهات رایج صحبت کنیم. اول، عدم در نظر گرفتن حساسیت دمای جزء. چیزی مانند LED ممکن است حداکثر دمای کمتری نسبت به میکروکنترلر داشته باشد، بنابراین باید مشخصات را به ضعیف ترین پیوند تنظیم کنید. دوم، نادیده گرفتن فعالیت شار. اگر دمای جریان مجدد شما خیلی پایین باشد، شار به درستی فعال نمی شود و منجر به ایجاد حفره می شود. حفره ها حباب های کوچک هوا در اتصالات لحیم کاری هستند - آنها اتصال را ضعیف می کنند و در کاربردهای پر استرس، این یک بمب ساعتی است. سوم، شلوغی بیش از حد فر. اگر تخته ها را خیلی نزدیک به هم اجرا کنید، هوای گرم به اشتباه گردش می کند، بنابراین نمایه شما ناسازگار خواهد بود. همیشه بین تخته ها در فر فاصله بگذارید و سرعت نوار نقاله خود را در برابر دمای منطقه خود بررسی کنید.

یکی دیگر از موارد مهم: انطباق. اکثر مناطق در حال حاضر به لحیم کاری بدون سرب نیاز دارند، بنابراین برش دادن گوشه ها با مشخصات دمای بسیار پایین باعث می شود محصولات شما در گمرک گیر کرده یا از بازارها منع شوند. من مشتریانی داشته‌ام که بعد از یک دسته بد به من مراجعه کردند، زیرا از نمایه‌ای برای لحیم کاری سربی روی تخته‌های سربی استفاده کردند - فاجعه کامل. به SAC305 (یا SAC-Q در صورت نیاز به مقاومت بهتر در دمای بالا) پایبند باشید و به محدوده دمایی که در مورد آن صحبت کردیم پایبند باشید.

اگر به تازگی اولین خط جریان مجدد خود را راه اندازی می کنید، از تجهیزات صرفه جویی نکنید. یک اجاق ارزان قیمت بدون نام ممکن است از قبل در هزینه شما صرفه جویی کند، اما هزینه های دوباره کاری ناشی از اتصالات بد و نمونه های اولیه ناموفق بودجه شما را از بین می برد. سرمایه گذاری روی یک اجاق گاز قابل اعتماد که به شما امکان می دهد پروفایل ها را سفارشی کنید ارزش هر پنی را دارد. ما به ده‌ها فروشگاه کوچک کمک کرده‌ایم از نمونه‌سازی اولیه تا تولید کامل با اجاق‌های ما مقیاس کنند، بنابراین می‌دانیم که چگونه دستگاه مناسب را با نیازهای شما تطبیق دهیم.

در پایان روز، دمای لحیم کاری مجدد برای لحیم کاری بدون سرب یک عدد تصادفی نیست، بلکه تعادل گرما، زمان و کنترل است. نمایه را به درستی دریافت کنید، از فر مناسب برای ترکیب حجم و اجزای خود استفاده کنید، و هر بار اتصالات لحیم کاری قوی و قابل اعتمادی خواهید داشت. اگر هنوز در مورد نمایه‌ای که برای پروژه خاص شما کار می‌کند فکر می‌کنید، یا می‌خواهید تنظیمات جریان مجدد خود را ارتقا دهید تا با خرابی‌های مشترک مقابله نکنید، با ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای خود چت کنیم. ما فقط یک تامین کننده نیستیم - ما تیمی هستیم که در واقع در کنار شما هستیم و به عیب یابی نمایه ها کمک می کنیم و به شما کمک می کنیم تجهیزات مناسب را انتخاب کنید تا خطوط SMT خود را روان اجرا کنید.

مراجع

IPC-J-STD-020، «طبقه‌بندی حساسیت رطوبت/جریان مجدد برای دستگاه‌های نصب سطحی حالت جامد غیرهرمتیک»
IPC-SM-817، "الزامات برای مجموعه های الکتریکی و الکترونیکی لحیم شده"
برگه اطلاعات فنی خمیر لحیم کاری SAC305، شرکت Indium، 2022
دستورالعمل ROHS 2.0 2011/65/EU، پارلمان اروپا، 2011