كيفية إنشاء ملف تعريف لفرن إعادة التدفق؟

مرحبًا، إذا كنت متعمقًا في تجميع SMT، فأنت تعلم أن ملف تعريف فرن إعادة التدفق ليس مجرد مجموعة من الأرقام على الشاشة - إنه ما يجعل الألواح الملحومة أو تكسرها. كشخص عمل مع معدات اللحام بإعادة التدفق لسنوات، رأيت الكثير من الفرق تتخطى إعداد الملف الشخصي وينتهي الأمر بمفاصل باردة أو شواهد القبور أو حتى المكونات التالفة. اليوم، أقوم بتفصيل كيفية إنشاء ملف تعريف فرن إعادة التدفق الصلب الذي يعمل، دون الحاجة إلى مصطلحات خيالية. دعونا نتعمق.

أولاً، دعونا نجعل الأمر واقعيًا: إن الملف الشخصي السيئ لا يمثل مجرد مشكلة، بل يمكن أن يقتل عائدات الإنتاج ويكلفك وقتًا كبيرًا. لقد رأيت عملاء يقومون بتشغيل "إعدادات الفرن الافتراضية" وأتساءل لماذا تستمر لوحاتهم الخالية من الرصاص في إجراء عمليات التفتيش الفاشلة. الحقيقة هي أن كل لوحة مختلفة، ويجب أن يتطابق ملف التعريف الخاص بك مع معجون اللحام والمكونات والفرن الخاص بك. إذا كنت تبحث عن معدات موثوقة لتفعيل ملفات التعريف الخاصة بك، فاطلع على خيارات مثل فرن إعادة التدفق ثلاثي المناطق، أو نظام اللحام متعدد الوظائف بثمانية مناطق والذي يعد مثاليًا للتجميعات المختلطة.

انتظر، قبل أن نبدأ في الخطوات، دعنا نغطي الأساسيات التي تحتاجها مقدمًا. لا يمكنك إنشاء ملف تعريف أعمى، فأنت بحاجة إلى ثلاثة أشياء رئيسية: مواصفات معجون اللحام، ومزيج المكونات، وإمكانيات الفرن الخاص بك. بالنسبة لمعجون اللحام، يعد الخالي من الرصاص (مثل SAC305) أمرًا قياسيًا الآن، لذلك ستحتاج إلى الالتزام بالوقت الموصى به فوق السائل (TAL) - عادة 60-90 ثانية - ودرجة الحرارة القصوى حوالي 245 درجة مئوية. إذا كنت تعمل باستخدام معجون يحتوي على الرصاص، فهذا أقل، حوالي 217 درجة مئوية. بعد ذلك، المكونات: تحتاج المقاومات الصغيرة 0201 إلى تسخين مختلف عن BGAs الكبيرة أو الأجزاء الحساسة للحرارة مثل مصابيح LED. والفرن الخاص بك؟ ليست كل أفران إعادة التدفق متشابهة. يمنحك فرن اللحام بإعادة التدفق ذو العشر مناطق HW-R10 الخاص بنا لتجميع SMT تحكمًا أكبر في المنطقة مقارنة بالنماذج الأصغر حجمًا ذات المنطقتين، وهو ما يغير قواعد اللعبة حتى للتسخين على الألواح المعقدة. إذا كنت تتعامل مع عمليات تشغيل كبيرة الحجم، فإن فرن إعادة التدفق ثنائي الناقل HW-R816Z ذو ثماني مناطق لـ SMT يتيح لك تشغيل حجمين من الألواح في وقت واحد دون التلوث المتبادل، في حين أن فرن إعادة التدفق ذو الحزام الشبكي ذو ثماني مناطق HW-R816E لخط SMT يعمل بشكل رائع مع الألواح الرقيقة التي لا تحب الناقلات الصلبة.

الآن، الخطوة الأولى: إعداد اللوحة والمزدوجات الحرارية. هذا هو الجزء الذي يفسده معظم الناس. لا يمكنك لصق المزدوجة الحرارية في أي مكان فحسب، بل يجب أن تمثل المناطق الأكثر سخونة وبرودة على لوحتك. على سبيل المثال، إذا كان لديك BGA في المنتصف وSMD صغيرة على الحواف، فأنت بحاجة إلى وضع المزدوجات الحرارية على كليهما. عادةً ما أقوم بعمل 5-6 نقاط: واحدة على مكون كبير (مثل الموصل أو BGA)، وواحدة على 0402 أو 0201 صغير، وواحدة على حافة اللوحة، وواحدة على وسادة حرارية (إذا كنت تستخدم واحدة)، واثنين من الإضافات لالتقاط الحالات الشاذة. نصيحة احترافية: استخدم لحامًا بدرجة حرارة عالية أو شريط Kapton لتوصيل المزدوجات الحرارية - سوف يذوب الشريط اللاصق في منتصف التدفق ويعطيك بيانات سيئة. إذا كنت قد بدأت للتو وتحتاج إلى معدات لإنجاز هذه العملية، فإن مجموعة معدات تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور للدوائر الإلكترونية لدينا تحتوي على جميع الأدوات التي تحتاجها للحصول على ملفات تعريف متسقة في كل مرة.

الخطوة الثانية: قم بتقسيم ملفك الشخصي إلى أربع مراحل رئيسية، ولا تتعجل فيها. يتصاعد الفرن على مراحل لسبب ما - سريع جدًا، ويتشوه لوحك؛ بطيئة جدًا، ويبدأ معجون اللحام في التأكسد. دعونا نقسم كل مرحلة ببساطة:

1. مرحلة التسخين المسبق: هذه هي المرحلة التي تصل فيها درجة حرارة الغرفة إلى حوالي 150 درجة مئوية، ويجب أن يستغرق الأمر من 60 إلى 120 ثانية. الهدف هنا هو تبخير كل المذيب الموجود في معجون اللحام دون حرقه. إذا كان معدل الزيادة أسرع من 1-2 درجة مئوية في الثانية (درجة مئوية/ثانية) هنا، فسوف تحصل على تناثر أو لصق غير منتظم. أهدف دائمًا إلى الحصول على درجة حرارة تتراوح بين 0.8 و1.2 درجة مئوية في الثانية للتسخين المسبق، وهي درجة حرارة بطيئة بما يكفي لمنع المكونات من التشقق، وسريعة بما يكفي للحفاظ على أوقات الدورات معقولة. لا حاجة لزيادة الحرارة هنا؛ هذا كله يتعلق بالتجفيف وليس اللحام.

2. مرحلة النقع: بعد ذلك، تبقى على درجة حرارة 150-180 درجة مئوية لمدة 60-90 ثانية. هذا هو الجزء الذي تم الاستهانة به من الملف الشخصي - حيث يتم تنشيط التدفق وإزالة الأكسدة من الوسادة وأسلاك المكونات. إذا تخطيت أو تبخلت في النقع، فسوف ينتهي بك الأمر بمفاصل باردة تبدو جيدة ولكنها تفشل لاحقًا. ليس من الضروري أن تكون درجة حرارة النقع دقيقة، ولكن يجب أن تكون متسقة في جميع المجالات. مرة أخرى، راقب منحدرك من التسخين المسبق إلى النقع، واحتفظ به عند درجة حرارة أقل من 1.5 درجة مئوية/ثانية لتجنب حدوث صدمة للمكونات. بالنسبة للألواح التي تحتوي على مزيج من الأجزاء الكبيرة والصغيرة، يمكن أن يساعد المزيد من وقت النقع في جعل جميع المكونات تصل إلى درجة الحرارة بالتساوي.

3. مرحلة إنحسر: هذا هو الجزء الساخن. أولاً، عليك الانتقال من مرحلة النقع إلى ذروة درجة الحرارة عند 0.5-1 درجة مئوية/ثانية - ليس أسرع، أعني ذلك. إذا تجاوزت درجة الحرارة 1 درجة مئوية/ثانية هنا، فسوف تتعرض لصدمة حرارية على BGAs أو QFPs، مما قد يسبب شقوقًا داخلية لا يمكنك رؤيتها. تعتمد درجة الحرارة القصوى على معجون اللحام الخاص بك: درجة الحرارة الخالية من الرصاص هي 240-250 درجة مئوية، والرصاص هو 210-220 درجة مئوية. المفتاح هنا هو الوقت فوق السائل (TAL) - بالنسبة للخلو من الرصاص، فهو 60-90 ثانية. أنت لا تريد القليل جدًا من TAL (التدفق لا يقوم بعمله) أو أكثر من اللازم (ارتفاع درجة حرارة المكونات). عادةً ما أقوم بضبط درجة حرارة منطقة إعادة التدفق الخاصة بي بحيث تصل اللوحة إلى Liquidus في نهاية المنحدر، ثم تثبت فوق Liquidus مباشرةً لنافذة TAL قبل أن تبلغ ذروتها.

4. مرحلة التبريد: أخيرًا، تقوم بخفض درجة الحرارة بسرعة - مثل 2-3 درجات مئوية في الثانية - إلى حوالي 50 درجة مئوية قبل التفريغ. يشكل التبريد السريع طبقة معدنية جيدة من القصدير والرصاص، مما يجعل المفاصل قوية. إذا قمت بالتبريد ببطء شديد، فستحصل على مفاصل هشة، خاصة عندما تكون خالية من الرصاص. تجنب إلقاء الهواء البارد على اللوحة بسرعة كبيرة، على الرغم من أن الانخفاض المفاجئ في درجة الحرارة يمكن أن يسبب تشوهًا في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الكبيرة. تحتوي أفران إعادة التدفق لدينا على مناطق تبريد مدمجة تتيح لك ضبط معدلات التدرج، بحيث يمكنك تعديلها لتتناسب مع لوحتك دون تخمين.

انتظر، دعنا نتحدث عن اختبار ملفك الشخصي — لأن الإصدار الأول ليس مثاليًا على الإطلاق. بمجرد ضبط درجة حرارة منطقتك، قم بتشغيل لوحة اختبار وتحقق من بيانات المزدوجات الحرارية. ابحث عن أبرد منطقة: إذا كانت حافتك أكثر برودة بمقدار 10 درجات مئوية من وسطك، فستحتاج إلى رفع درجة حرارة تلك المنطقة قليلاً في الجولة التالية. إذا كان BGA يعمل بشكل أكثر سخونة من الباقي، فقد تحتاج إلى خفض تلك المنطقة أو ضبط معدل الانحدار. أقوم دائمًا بإجراء ثلاث عمليات اختبار على الأقل قبل قفل الملف الشخصي، فالإنتاج ليس مكانًا للتخمين. وإذا كنت تقوم بترقية الفرن الخاص بك للحصول على تحكم أفضل في المنطقة للحصول على ملفات تعريف أكثر دقة، فإن مجموعتنا تحتوي على خيارات مثل فرن إعادة تدفق الحزام الشبكي ذو الثماني مناطق HW-R816E لخط SMT، والذي يحتوي على منطقة تسخين مستقلة لإصلاح البقع الساخنة/الباردة على أي لوح.

الأخطاء الشائعة التي أراها طوال الوقت: أولاً، تجاهل الكتلة الحرارية للمكونات. سوف يحتاج المشتت الحراري الكبير الموجود على دائرة متكاملة للطاقة إلى حرارة أكثر من المقاومة الصغيرة 0201، لذلك لا يمكن أن يكون ملف التعريف الخاص بك بمقاس واحد يناسب الجميع. ثانياً: الإسراع في الصعود. لقد كان لدي عميل ذات مرة قام بتشغيل ملف تعريف عند درجة حرارة 3 درجات مئوية/ثانية، وكان نصف BGAs الخاص به يعاني من شقوق داخلية ظهرت بعد 100 لوحة - وهو كابوس كامل. ثالثًا، عدم معايرة مناطق الفرن لديك. تنجرف الأفران بمرور الوقت، لذا يجب عليك التحقق من درجة حرارة المنطقة كل 3 أشهر، أو إذا لاحظت مشكلات في الملف الشخصي. يمكن لفريقنا مساعدتك في معايرة الفرن الخاص بك، أو إذا كنت تبحث عن وحدة جديدة موثوقة، فاطلع على خط اللحام متعدد الوظائف ذو الثماني مناطق والذي تمت معايرته مسبقًا للحصول على ملفات تعريف متسقة من اليوم الأول.

شيء آخر: الملفات الشخصية الخالية من الرصاص مقابل الملفات الشخصية المحتوية على الرصاص. إنهم غير قابلين للتبديل. يذوب لحام الرصاص عند 183 درجة مئوية، لذا فإن TAL هو 30-60 ثانية، ودرجة حرارة الذروة حوالي 217 درجة مئوية. يذوب الخالي من الرصاص عند درجة حرارة ~ 217 درجة مئوية أيضًا، ولكنه يحتاج إلى درجة حرارة أعلى وطول أطول لأن سبائك SAC أقل سيولة. إذا كنت تقوم بالتبديل بين عمليات التشغيل المحتوي على الرصاص والخالية من الرصاص، فيجب عليك ضبط ملف التعريف الخاص بك بالكامل - فمجرد تبديل درجة حرارة المنطقة لن يؤدي إلى حل المشكلة. ولهذا السبب يساعد فرن إعادة التدفق الذي يحتوي على المزيد من المناطق - يتيح لك فرن اللحام بإعادة التدفق ذو العشر مناطق HW-R10 لتجميع SMT ضبط كل قسم بدقة ليتوافق مع أنواع اللحام المختلفة دون إفساد الملف الشخصي بالكامل.

الآن، تجميع كل ذلك معًا لتشغيل الإنتاج. بمجرد قفل ملفك الشخصي، قم بتوثيقه! قم بتدوين درجة الحرارة ومعدلات الانحدار والوقت لكل مرحلة وTAL لكل منطقة. إذا تغير تصميم اللوحة، فاختبر ملفًا شخصيًا جديدًا أولاً، ولا تقم فقط بتعديل الملف القديم. أحتفظ دائمًا بسجل ملف تعريف لكل نوع من أنواع اللوحات التي نقوم بتشغيلها — إذا كان لدى العميل مجموعة سيئة، فيمكننا العودة والتحقق مما إذا كان ملف التعريف معطلاً، وليس تصميم اللوحة. وإذا كنت تقوم بتشغيل إنتاج كبير الحجم، فإن الأفران مثل فرن إعادة التدفق ثنائي الناقل ذو الثماني مناطق HW-R816Z لـ SMT تتيح لك تشغيل لوحات متعددة في وقت واحد، حتى تتمكن من الحفاظ على ملفات تعريف متسقة أثناء تشغيل الأجزاء دون التضحية بالجودة.

في نهاية المطاف، يتعلق التصميم الجيد لفرن إعادة التدفق بموازنة الوقت ودرجة الحرارة واحتياجات المكونات. إنه ليس علم الصواريخ، لكنه يأخذ الاهتمام بالتفاصيل. إذا كنت تعاني من عوائد سيئة، أو مفاصل غير متناسقة، أو كنت بحاجة إلى ترقية معدات اللحام بإعادة التدفق للحصول على ملفات تعريف أفضل، فإن فريقنا هنا لمساعدتك. نحن نعمل مع جميع أنواع فرق SMT، بدءًا من المتاجر الصغيرة وحتى كبار مصنعي المعدات الأصلية، لذا لا تتردد في التواصل مع فريق المبيعات لدينا للتحدث عن احتياجاتك، سواء كنت تبحث عن وحدة مدمجة مثل فرن إعادة التدفق ثلاثي المناطق أو نظام عالي الأداء لللوحات المعقدة.

مراجع

1. جي ليو، تصميم عملية SMT للحام بإعادة التدفق، إلسفير، 2018.
2. IPC-7530، إرشادات لإعادة صياغة وإصلاح وتجميع التجميعات الإلكترونية، جمعية ربط الصناعات الإلكترونية، 2020.
3. ك. جيليو، تكنولوجيا التركيب السطحي: المبادئ والممارسة، ماكجرو هيل، 2019.