Kurşunsuz lehim için yeniden akışlı lehimleme sıcaklığı nedir?

Daha önce elektronik üretiminde çalıştıysanız (akıllı telefonlar, otomotiv PCB'leri veya tüketici giyilebilir ürünleri üretiyorsanız) muhtemelen "yeniden akışlı lehimleme" terimini duymuşsunuzdur. Ve eğer kurşunsuz lehim kullanıyorsanız (RoHS gibi çevresel düzenlemeler sayesinde artık çoğu bölgede zorunludur), herkesin sorduğu büyük soru şudur: Doğru yeniden akışlı lehimleme sıcaklığı nedir? On yılı aşkın bir süredir SMT ekipleriyle çalışan bir yeniden akışlı lehimleme tedarikçisi olarak, çok fazla projenin kötü sıcaklık profili nedeniyle ters gittiğini gördüm; ya çok sıcak ve bileşenleri yakıyorsunuz, ya çok soğuk ve bağlantılarınız kırılgan. Hadi konuyu kısaca anlatalım, aşırı jargon yok, sadece her hafta al-yer makineleri ve yeniden akışlı fırınlarla bu işin içinde olan birinin gerçek konuşması.

Öncelikle temelleri açıklığa kavuşturalım: kurşunsuz lehim, 183°C'de (361°F) rahat bir sıcaklıkta eriyen eski kurşunlu lehimlere benzemez. Bugünlerde en yaygın kurşunsuz alaşım SAC305'tir (kalay, gümüş, bakır) çünkü gücü, uygun fiyatı ve uyumluluğu dengeler. Erime noktası 217°C (423°F) civarındadır, dolayısıyla yeniden akış profilinizin buna ulaşması gerekir, ancak lehim akana kadar fırını marşlamak kadar kolay değildir. Anakartlarınızın veya bileşenlerinizin ölmesini önlemek için belirli aşamalardan oluşan bir profil oluşturmanız gerekir.

Standart kurşunsuz yeniden akış profilinin dört temel aşamasını inceleyelim. Birinci aşama, genellikle 150°C ila 200°C (302°F ila 392°F) arasında 60 ila 120 saniye süreyle ön ısıtmadır. Bu iki büyük şey yapar: lehim pastasındaki herhangi bir akıyı kurutur (akışkan, metal yüzeyleri temizleyerek lehimin yapışmasını sağlayan yapışkan maddedir) ve kartı eşit şekilde ısıtır, böylece termal şok olmaz. Termal şok, soğuk bir PCB'nin aynı anda ısı ile patlatılmasıdır; PCB'lerdeki kaç küçük çatlağın veya çip dirençlerindeki mikro çatlakların bu aşamayı atlamaktan kaynaklandığına şaşıracaksınız. Prototipleme için 3 bölgeli yeniden akışlı fırınlar gibi daha küçük bir kurulum kullanıyorsanız, daha küçük kartlar daha hızlı ısındığı için ön ısıtma süresini değiştirmeniz gerekebilir.

İkinci aşama, birçok yeni adamın atladığı veya acele ettiği ıslatma aşamasıdır. Burası, ön ısıtma sıcaklığını (genellikle 180°C ila 200°C (356°F ila 392°F)) 60 ila 90 saniye daha tuttuğunuz yerdir. Buradaki amaç tüm bileşenleri (büyük ve küçük) aynı sıcaklığa getirmek ve akının ped ve lehim topundan oksidasyonu giderecek kadar aktif olduğundan emin olmaktır. Yeterince ıslatmazsanız, saha arızaları için bir kabus olan, zamanla kopan donuk, grenli bağlantılar gibi soğuk eklemlere sahip olursunuz. Ucuz 3 bölgeli fırın kullanan ve ıslatmayı atlayan bir müşterimi hatırlıyorum; tahtalarının %30'unu yeniden işlemek zorunda kaldılar. İşte o zaman daha hassas bir birime yükseltme yapılmasını önerdik.HW-R10 SMT Montajı İçin On Bölgeli Reflow Lehimleme Fırınıtırnakları mükemmel bir şekilde ıslatmak için özel bölgelere sahip.

Sırada herkesin önemsediği yeniden düzenleme aşaması var. Maksimum 245°C'ye (473°F) ulaştığınız yer burası, değil mi? Durun, durun; tam patlamayla o zirveye vurmayın. SAC305'in erime noktası olan 217°C'nin yalnızca 10 ila 15 saniye üzerinde zirveye doğru yumuşak bir artış istiyorsunuz. Neden? Çünkü IC'ler gibi bileşenler süper yüksek ısıya uzun süre dayanamaz. Çoğu standart SMT parçasının maksimum sıcaklığı 260°C'dir, bu yüzden asla bunun üzerine çıkmak istemezsiniz. Pek çok yeni mühendisin "işin hızlı yapılmasını sağladığı" için zirve noktasını 250°C'ye ayarladığını görüyorum; ancak bu şekilde BGA'ları veya hassas konnektörleri öldürürsünüz. Buradaki anahtar, sıcaklığı yalnızca tek bir noktayı değil, tüm panoyu izlemektir. Büyük bir güç bileşeni küçük bir 0201 çipinin yanında bulunuyorsa, bunların ısı ihtiyaçları farklı olacaktır, bu nedenle tutarlılık açısından çok bölgeli bir fırın tartışılamaz.Devre elektronik PCB üretim ekipmanlarıSayfada, bölge sayısının profil hassasiyetini nasıl etkilediğine ilişkin harika bir analiz yer alıyor; bu nedenle, yeni başlıyorsanız bunu kontrol edin.

Bir de genellikle gözden kaçan ama çok önemli olan soğuma aşaması var. Tahtayı 30 ila 60 saniye içinde oda sıcaklığına (veya en az 75°C/167°F) kadar soğutmanız gerekir ve bunun ani bir soğuk hava patlaması değil, sabit, yavaş bir soğutma olması gerekir. Hızlı soğuma lehim tanelerini küçültür, bu da daha güçlü, daha güvenilir bağlantılar oluşturur. Çok yavaş soğursanız daha büyük ve daha kırılgan taneler elde edersiniz; bu hiçbir işe yaramaz, özellikle de titreşime maruz kalan otomotiv veya tıbbi parçalarda. Bir zamanlar bizimkine geçiş yapan bir havacılık müşterisiyle çalıştım.HW-R816Z SMT İçin Sekiz Bölgeli Çift Konveyörlü Yeniden Akış Fırınıçünkü eski fırınlarının soğuma süresi zayıftı; ortak başarısızlık oranlarını bir gecede %40 düşürdüler. Çapraz kontaminasyon olmadan aynı anda iki levhayı gerçekleştirebildiğiniz için, yüksek hacimli çalışıyorsanız ikili konveyörler de bir kazançtır.

Şimdi olay şu: herkese uyan tek bir profil yok. Bu, anakartınızın boyutuna, bileşen karışımına ve hatta lehim pastası üreticisinin özelliklerine bağlıdır. Bazı lehim pastaları daha kısa ıslatma süreleri gerektirir, bazıları ise daha yüksek bir zirveye ihtiyaç duyar. Bu nedenle test konusunda pazarlık yapılamaz. Her noktanın önerilen aralıkta olduğundan emin olmak için müşterilere her zaman farklı noktalara (büyük bileşenler, küçük çipler, PCB kenarları) termokuplların takıldığı bir test panosu çalıştırmalarını söylerim. Düşük hacimli prototipleme yapıyorsanız on bölgeli dev bir fırına ihtiyacınız yoktur; kompaktTalaş yapma makinesi CNC alma ve yerleştirme3 bölgeli yeniden akışlı fırınla ​​eşleştirildiğinde iyi çalışıyor. Orta ses seviyesi için 6 bölgeli bir üniteMikro toplama ve yerleştirme için üretim makineleriline mükemmeldir çünkü bütçenizi zorlamadan hassasiyeti ve hızı dengeler.

Durun, yaygın hatalardan bahsedelim. İlk olarak, bileşenin sıcaklık duyarlılığını hesaba katmamak. LED gibi bir şeyin maksimum sıcaklığı mikrodenetleyiciden daha düşük olabilir, bu nedenle profili en zayıf halkaya ayarlamanız gerekir. İkincisi, akış aktivitesinin göz ardı edilmesi. Yeniden akış sıcaklığınız çok düşükse, akı düzgün şekilde etkinleşmeyecek ve boşluklara yol açacaktır. Boşluklar lehim bağlantılarındaki küçük hava kabarcıklarıdır; bağlantıyı zayıflatırlar ve yüksek stresli uygulamalarda bu saatli bir bombadır. Üçüncüsü, fırını aşırı doldurmak. Tahtaları birbirine çok yakın çalıştırırsanız sıcak hava yanlış şekilde dolaşır ve profiliniz tutarsız olur. Fırındaki levhalar arasında her zaman boşluk bırakın ve konveyör hızınızı bölge sıcaklıklarınıza göre kontrol edin.

Bir başka büyük sorun: uyumluluk. Çoğu bölge artık kurşunsuz lehimleme gerektiriyor; bu nedenle çok düşük sıcaklık profiliyle köşeleri kesmek, ürünlerinizin gümrükte takılıp kalmasına veya pazarlardan men edilmesine neden olacaktır. Kurşunlu levhalarda kurşunlu lehim için bir profil kullandıkları için kötü bir partiden sonra bana gelen müşterilerim oldu; tam bir felaket. SAC305'e (veya daha iyi yüksek sıcaklık direncine ihtiyacınız varsa SAC-Q'ya) ve bahsettiğimiz sıcaklık aralıklarına sadık kalın.

İlk yeniden akış hattınızı yeni kuruyorsanız, ekipmandan tasarruf etmeyin. Ucuz, isimsiz bir fırın, başlangıçta paradan tasarruf etmenizi sağlayabilir, ancak kötü bağlantılardan ve başarısız prototiplerden kaynaklanan yeniden işleme maliyetleri bütçenizi tüketecektir. Profilleri özelleştirmenize olanak tanıyan güvenilir bir yeniden akışlı fırına yatırım yapmak her kuruşa değer. Fırınlarımızla düzinelerce küçük mağazanın prototip aşamasından tam üretim aşamasına kadar ölçeklenmesine yardımcı olduk, bu nedenle ihtiyaçlarınıza doğru makineyi eşleştirmenin tüm ayrıntılarını biliyoruz.

Günün sonunda kurşunsuz lehim için yeniden akışlı lehimleme sıcaklığı rastgele bir sayı değildir; bu bir ısı, zaman ve kontrol dengesidir. Profili doğru alın, hacminiz ve bileşen karışımınız için doğru fırını kullanın; her seferinde güçlü, güvenilir lehim bağlantıları elde edeceksiniz. Belirli projeniz için hangi profilin işe yarayacağı konusunda hâlâ kafanızı karıştırıyorsanız veya ortak arızalarla uğraşmayı durdurmak için yeniden akış kurulumunuzu yükseltmek istiyorsanız, ihtiyaçlarınız konusunda sohbet etmek için bize ulaşın. Biz sadece bir tedarikçi değiliz; aslında sizinle birlikte olan, profillerdeki sorunları gideren ve SMT hatlarınızın sorunsuz çalışmasını sağlamak için doğru ekipmanı seçmenize yardımcı olan ekibiz.

Referanslar

IPC-J-STD-020, "Hermetik Olmayan Katı Hal Yüzeye Monte Cihazlar için Nem/Yeniden Akış Hassasiyeti Sınıflandırması"
IPC-SM-817, "Lehimli Elektrikli ve Elektronik Düzeneklere İlişkin Gereksinimler"
SAC305 Lehim Pastası Teknik Veri Sayfası, Indium Corporation, 2022
ROHS 2.0 Direktifi 2011/65/AB, Avrupa Parlamentosu, 2011