Introducció
En els processos moderns de fabricació de muntatge superficial d'alta densitat, l'adopció generalitzada de la soldadura sense plom ha augmentat significativament el rang de temperatura a l'interior.forns de reflux, amb temperatures màximes que solen arribar als 240 a 250 graus. A temperatures tan elevades, l'oxigen de l'aire reacciona violentament amb la soldadura fosa i els coixinets de coure del PCB, provocant un deteriorament de la humectabilitat de la junta de soldadura. Per minimitzar l'oxidació fins al seu límit físic, la introducció d'una atmosfera protectora de nitrogen s'ha convertit en una mesura bàsica en la fabricació de PCBA d'alta precisió. Tanmateix, la simple introducció de nitrogen no garanteix una soldadura d'alta qualitat; només controlant amb precisió la concentració d'oxigen dins del forn fins al nivell de ppm (parts per milió) es pot realitzar completament el valor del procés de l'atmosfera de nitrogen.
Mecanisme de dany induït per l'oxigen a la microestructura de la junta de soldadura en entorns d'alta temperatura
La zona de calefacció i la zona de soldadura dins delforn de refluxsón zones d'alt risc per a reaccions d'oxidació. Quan la pasta de soldadura de la placa de circuits es fon a altes temperatures, els ingredients actius de la màscara de soldadura a la superfície de la pols metàl·lica comencen a volatilitzar-se, exposant la superfície altament reactiva del metall fos. En aquest punt, si la concentració d'oxigen residual al forn és massa alta, les molècules d'oxigen reaccionaran instantàniament amb elements metàl·lics com l'estany i el coure, formant una densa pel·lícula d'òxid d'estany (SnO o SnO₂) a la superfície de la junta de soldadura. Aquesta pel·lícula d'òxid d'alt punt de fusió augmenta significativament la tensió superficial de la soldadura fosa, dificultant la seva difusió i propagació cap a l'exterior, la qual cosa condueix directament a un augment de l'angle de contacte de les juntes de soldadura. A nivell microscòpic, l'oxidació també interfereix amb el creixement normal de compostos intermetàl·lics (IMC) entre els coixinets de coure i l'aliatge d'estany, fent-los tornar gruixuts i discontinus. Quan el PCBA acabat està sotmès a estrès tèrmic o vibració mecànica durant l'operació posterior, aquestes interfícies microscòpiques, que s'han tornat fràgils a causa de l'oxidació, són molt propenses a esquerdes per tensió, donant lloc a fallades esporàdiques de contacte elèctric.
Llindars de nivell de PPM per a la concentració d'oxigen basats en diferents paquets de dispositius
El control precís de la concentració d'oxigen requereix establir valors de llindar diferenciats en funció de les característiques físiques de la placa de circuit i del tipus de paquet del dispositiu. Una recerca cega de concentracions d'oxigen extremadament baixes comporta un augment exponencial dels costos de consum de nitrogen; per tant, s'ha d'establir una finestra de procés científicament sòlida. Per als components estàndard de resistències i condensadors de muntatge en superfície 0402 i 0603, així com per a dispositius QFP de pas fi, el control de la concentració d'oxigen dins del rang d'entre 1.000 i 1.500 ppm suprimeix eficaçment l'oxidació de la superfície i garanteix l'augment de la humectació bàsica. Tanmateix, quan es tracta de QFN amb coixinets inferiors de gran àrea, components ultraminiatura 01005 o BGA, CSP i dispositius de xip densament empaquetats, les línies vermelles del procés s'han de reforçar estrictament. Aquests projectes de fabricació de PCBA d'alta precisió requereixen que la concentració d'oxigen a la zona de soldadura es mantingui estrictament entre 200 ppm i 500 ppm. En un entorn extremadament inert per sota de 500 ppm, la capacitat d'humectació de la soldadura experimenta un salt qualitatiu, no només reduint significativament la taxa de buits dins dels BGA, sinó que també elimina completament els defectes de pont de soldadura entre els pins de pas ultra fi.
Control digital mitjançant mostreig de bucle tancat multipunt i regulació del flux de nitrogen
Aconseguir l'estabilitat a llarg termini de la concentració d'oxigen a nivell de PPM dins del forn de reflux no pot dependre de proves manuals periòdiques fora de línia; ha de dependre del sistema d'anàlisi de concentració d'oxigen multipunt en línia integrat del forn de reflux i dels algorismes de control de bucle tancat. Els forns de reflux d'alta qualitat solen estar equipats amb sensors d'oxigen de zirconi d'alta precisió a les zones de preescalfament, equalització, soldadura i refrigeració, respectivament. Aquests sensors mostren contínuament el gas del forn en temps real amb una freqüència d'un segon per controlar les fluctuacions locals de la concentració d'oxigen. El sistema de control digital (SPC) captura dinàmicament aquests fluxos de dades discrets. Si la concentració d'oxigen a la zona de soldadura es desplaça fins a 450 ppm, superant el límit superior del procés establert de 400 ppm, a causa de l'aire introduït quan les plaques entren o surten del forn, la unitat de control posterior emet instantàniament una ordre per instruir la vàlvula reguladora de pressió controlada en aquesta zona per augmentar el cabal de nitrogen d'alta puresa. Al mateix temps, les cortines de gas i els sistemes d'escapament als dos extrems del forn treballen conjuntament per ajustar l'equilibri del flux d'aire, expulsant ràpidament l'aire infiltrat i tornant la concentració d'oxigen dins dels límits segurs en 20 segons, assegurant que cada tauler passa per un entorn constant i molt baix d'oxigen.
La coordinació d'extrem a extrem garanteix que la gestió de la puresa i l'estanquitat del nitrogen estiguin integrades a les especificacions del procés
El control d'oxigen a nivell de PPM és un esforç sistemàtic que es basa no només en el control de llaç tancat del forn de reflux, sinó també en la gestió estandarditzada dels sistemes de suport externs. La puresa del subministrament de nitrogen a la font ha de complir l'estàndard "cinc-nou" del 99,999%. Aquest és el requisit físic fonamental per garantir que els nivells d'oxigen dins del forn es puguin reduir per sota de 200 ppm. Durant el manteniment rutinari, els tècnics han de verificar periòdicament l'estanquitat de la junta de la coberta superior del forn, el vidre de la finestra de visualització i les connexions mecàniques dels mecanismes d'ajust de la guia guia per evitar estrictament les fuites de gas causades per buits microscòpics resultants de l'expansió i la contracció tèrmica. A més, durant la fase de planificació de la producció abans del muntatge de la superfície del PCBA, els enginyers de materials haurien d'optimitzar la selecció de pasta de soldadura per a l'entorn de nitrogen escollint pasta de soldadura de baix residu, altament reactiva i lliure d'halògens adequada per a condicions de baix oxigen. Aprofitant l'encapsulació protectora del nitrogen dels volàtils activadors, la interfície de soldadura es purifica encara més, donant lloc a una formació impecable d'unions de soldadura a tota la placa.
Perfil de l'empresa
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., fundada l'any 2010, és un fabricant professional especialitzat en màquines SMT pick and place, forn de reflux, màquina d'impressió de plantilla, línia de producció SMT i altres productes SMT. Tenim el nostre propi equip d'R + D i la nostra pròpia fàbrica, aprofitant la nostra pròpia R + D amb experiència rica, una producció ben entrenada, va guanyar una gran reputació dels clients mundials.
En aquesta dècada, hem desenvolupat de manera independent NeoDen4, NeoDen IN6, NeoDen K1830, NeoDen FP2636 i altres productes SMT, que es van vendre bé a tot el món. Fins ara, hem venut més de 10.000 màquines i les hem exportat a més de 130 països d'arreu del món, establint una bona reputació al mercat. En el nostre ecosistema global, col·laborem amb el nostre millor soci per oferir un servei de vendes més tancat, un suport tècnic d'alt nivell professional i eficient.
Creiem que grans persones i socis fan de NeoDen una gran empresa i que el nostre compromís amb la innovació, la diversitat i la sostenibilitat garanteix que l'automatització SMT sigui accessible per a tots els aficionats a tot arreu.