Lutowanie rozpływowe jest kluczowym krokiem w procesie SMT.Profil temperatury związany z rozpływem jest istotnym parametrem, który należy kontrolować w celu zapewnienia prawidłowego połączenia części.Parametry niektórych składników będą również miały bezpośredni wpływ na profil temperatury wybrany dla tego etapu procesu.
Na przenośniku dwutorowym płyty z nowo umieszczonymi komponentami przechodzą przez gorącą i zimną strefę pieca rozpływowego.Etapy te mają na celu precyzyjną kontrolę topienia i chłodzenia lutu w celu wypełnienia połączeń lutowniczych.Główne zmiany temperatury związane z profilem rozpływu można podzielić na cztery fazy/obszary (wymienione poniżej i zilustrowane poniżej):
1. Rozgrzewka
2. Stałe ogrzewanie
3. Wysoka temperatura
4. Chłodzenie
1. Strefa podgrzewania
Celem strefy podgrzewania wstępnego jest odparowanie rozpuszczalników o niskiej temperaturze topnienia w paście lutowniczej.Głównymi składnikami topnika w paście lutowniczej są żywice, aktywatory, modyfikatory lepkości i rozpuszczalniki.Rola rozpuszczalnika polega głównie na nośniku żywicy, z dodatkową funkcją zapewnienia wystarczającego przechowywania pasty lutowniczej.Strefa podgrzewania wstępnego wymaga ulatniania rozpuszczalnika, ale należy kontrolować nachylenie wzrostu temperatury.Nadmierne szybkości nagrzewania mogą spowodować naprężenia termiczne podzespołu, co może spowodować uszkodzenie podzespołu lub zmniejszenie jego wydajności/żywotności.Innym skutkiem ubocznym zbyt dużej szybkości nagrzewania jest to, że pasta lutownicza może się zapadać i powodować zwarcia.Dotyczy to szczególnie past lutowniczych o dużej zawartości topnika.
2. Strefa stałej temperatury
Ustawienie strefy stałej temperatury jest kontrolowane głównie w oparciu o parametry dostawcy pasty lutowniczej i pojemność cieplną płytki PCB.Ten etap ma dwie funkcje.Pierwszym z nich jest osiągnięcie jednolitej temperatury dla całej płytki PCB.Pomaga to zmniejszyć skutki naprężeń termicznych w obszarze rozpływu i ogranicza inne defekty lutowania, takie jak podnoszenie elementów o większej objętości.Innym ważnym efektem tego etapu jest to, że topnik w paście lutowniczej zaczyna reagować agresywnie, zwiększając zwilżalność (i energię powierzchniową) powierzchni spawu.Dzięki temu stopiony lut dobrze zwilża powierzchnię lutowania.Ze względu na znaczenie tej części procesu, czas wygrzewania i temperatura muszą być dobrze kontrolowane, aby topnik całkowicie oczyścił powierzchnie lutownicze i nie uległ całkowitemu zużyciu przed dotarciem do procesu lutowania rozpływowego.Konieczne jest zatrzymanie topnika w fazie rozpływu, gdyż ułatwia to proces zwilżania lutu i zapobiega ponownemu utlenianiu lutowanej powierzchni.
3. Strefa wysokiej temperatury:
Strefa wysokiej temperatury to miejsce, w którym zachodzi całkowita reakcja topnienia i zwilżania, gdzie zaczyna się tworzyć warstwa międzymetaliczna.Po osiągnięciu temperatury maksymalnej (powyżej 217°C) temperatura zaczyna spadać i spada poniżej linii powrotnej, po czym lut ulega zestaleniu.Ta część procesu również musi być dokładnie kontrolowana, aby rampy wzrostu i spadku temperatury nie narażały części na szok termiczny.Maksymalna temperatura w obszarze rozpływu jest określona przez odporność temperaturową elementów PCB wrażliwych na temperaturę.Czas przebywania w strefie wysokiej temperatury powinien być jak najkrótszy, aby elementy dobrze się zespawały, ale nie na tyle długi, aby warstwa międzymetaliczna uległa pogrubieniu.Idealny czas w tej strefie to zazwyczaj 30-60 sekund.
4. Strefa chłodzenia:
W ramach całego procesu lutowania rozpływowego często pomija się znaczenie stref chłodzenia.Dobry proces chłodzenia również odgrywa kluczową rolę w efekcie końcowym spoiny.Dobre złącze lutowane powinno być jasne i płaskie.Jeśli efekt chłodzenia nie będzie dobry, wystąpi wiele problemów, takich jak podniesienie elementów, ciemne złącza lutownicze, nierówne powierzchnie połączeń lutowanych i pogrubienie warstwy związku międzymetalicznego.Dlatego lutowanie rozpływowe musi zapewniać dobry profil chłodzenia, ani za szybki, ani za wolny.Zbyt wolno i wystąpią niektóre z wyżej wymienionych problemów ze słabym chłodzeniem.Zbyt szybkie chłodzenie może spowodować szok termiczny komponentów.
Ogólnie rzecz biorąc, nie można niedoceniać znaczenia etapu ponownego przepływu SMT.Aby uzyskać dobre rezultaty, należy dobrze zarządzać procesem.
Czas publikacji: 30 maja 2023 r