Obvladovanje profila brez svinca za valovno spajkanje: Celovit vodnik

Prehod na spajkanje brez svinca: Prehod na prevajanje

Prehod s tradicionalnega kositrno-osvinčenega spajkanja na brezosvinčne alternative predstavlja eno najpomembnejših sprememb v industriji proizvodnje elektronike v zadnjih nekaj desetletjih. Pri tem prehodu ni šlo le za spremembo materialov, temveč za temeljito prenovo celotnega postopka spajkanja, ki jo je spodbudila kritična skrb za okolje in zdravje.

Regulativni dejavniki: Prizadevanja za svet brez svinca

Glavni katalizator globalnega prehoda na spajkanje brez svinca je bilo vse večje zavedanje o zdravstvenih tveganjih, povezanih s svincem. Ob nepravilnem odlaganju elektronskih odpadkov se lahko svinec izloča v zemljo in podtalnico, kar resno ogroža ekosisteme in zdravje ljudi. [Vir: EPA].

Evropska unija je leta 2006 sprejela direktivo o omejevanju nevarnih snovi (RoHS). Ta prelomna zakonodaja je omejila uporabo šestih nevarnih snovi, vključno s svincem, pri proizvodnji različnih vrst elektronske in električne opreme. Direktiva RoHS je dejansko zahtevala prehod na postopke brez svinca za večino izdelkov, ki se prodajajo v EU, kar je povzročilo učinek valovanja v globalni dobavni verigi. [Vir: ScienceDirect]. Številne druge države so sledile s podobnimi predpisi, s čimer se je spajkanje brez svinca utrdilo kot nov industrijski standard.

Temeljne razlike in izzivi

Pri prehodu s spajkanja s kositrovim svincem na spajkanje brez svinca se je pojavilo več tehničnih izzivov, ki izhajajo iz različnih metalurških lastnosti novih zlitin.

Višje temperature taljenja: Tradicionalna kositrno-osvinčena spajka (običajno Sn63/Pb37) ima tališče pri približno 183 °C. V nasprotju s tem imajo običajne brezosvinčne zlitine, kot je kositer-srebro-baker (SAC), višjo temperaturo taljenja, pogosto od 217 °C do 227 °C. [Vir: AIM Solder]. To zahteva precejšnjo prilagoditev postopka spajkanja, zlasti Temperaturni profil ponovnega upihovanja PCB. Celoten sklop mora biti izpostavljen višjim temperaturam, kar lahko poveča toplotno obremenitev občutljivih komponent in same plošče.
Vlaženje in spajkanje: Svinec je odlično vlažilno sredstvo, kar pomeni, da teče in se zlahka veže na površine. Spajke brez svinca imajo na splošno slabše lastnosti vlaženja, zato je težje doseči močne in zanesljive spajkane spoje. Zaradi tega je potrebna uporaba agresivnejših talil in včasih tudi inertne dušikove atmosfere med preperevanjem, da se prepreči oksidacija in izboljša spajkljivost. [Vir: chuxin-smt.com].
Nadzor procesov: Procesno okno za spajkanje brez svinca je veliko ožje kot za postopke s kositrom in svincem. Razpon med tališčem spajke in najvišjo temperaturo, ki jo lahko prenesejo komponente, je manjši, kar zahteva veliko strožji nadzor procesa. Natančno profiliranje temperature v pečici za preoblikovanje je ključnega pomena, da bi se izognili napakam, kot so hladni spoji ali poškodbe sestavnih delov.
Skrbi glede zanesljivosti: Zgodnje brezosvinčne zlitine so vzbujale pomisleke glede dolgoročne zanesljivosti. Vprašanja, kot je rast "kositrnih metlic" - drobnih, lasem podobnih kristalnih struktur, ki lahko zrastejo s površine kositra in povzročijo kratke stike - je bilo treba obravnavati z obsežnimi raziskavami in razvojem zlitin. [Vir: NASA]. Sodobne zlitine brez svinca in optimizirani postopki so v veliki meri premagali te začetne ovire, vendar še vedno zahtevajo skrbno upravljanje.

Da bi zadostili tem zahtevam, so številni proizvajalci ugotovili, da je treba vlagati v novo opremo, kot je na primer posebna brezosvinčna pečica za prelivanje, zasnovan za višje temperature in zagotavlja natančen nadzor, ki je potreben za uspešno brezosvinčno montažo.

Razumevanje štirih območij procesa valovnega spajkanja

Postopek spajkanja z valovi je skrbno orkestrirano zaporedje, razdeljeno na štiri bistvena območja. Vsaka faza ima poseben namen in deluje usklajeno, da bi zagotovila oblikovanje močnih, zanesljivih in brezhibnih spajkanih spojev na plošči tiskanega vezja (PCB). Razumevanje teh območij je temeljnega pomena za obvladovanje postopka in doseganje visokokakovostnih rezultatov.

1. Uporaba fluksa

Prvi ključni korak je nanos fluksa. Preden PCB preide v visokotemperaturne faze, gre skozi postajo za nanašanje fluksa, kjer se na spodnjo stran plošče nanese tanka, enakomerna plast tekočega fluksa. To se lahko izvede z metodami, kot so razprševanje, penjenje ali brizganje. Glavni cilj fluksa je očistiti kovinske površine vodnikov komponent in ploščic tiskanega vezja ter odstraniti vse okside, ki so nastali [Vir: Electrolube]. Z deoksidacijo teh površin topilo zagotavlja, da lahko staljena spajka pravilno "omoči" kovino in ustvari močno medkovinsko vez. Poleg tega varuje površine pred ponovno oksidacijo, ko se plošča premika proti spajkalnemu valu. Več o tem si lahko preberete v tem vodnik za izbiro fluksa za spajkanje z valovi.

2. Predgrevanje

Takoj po topljenju se sklop tiskanega vezja prestavi v območje predgretja. Tu se plošča postopoma segreje na določeno, enakomerno temperaturo, običajno med 100 °C in 130 °C. Ta faza ima tri ključne funkcije:

Preprečevanje toplotnih šokov: Temperaturo sklopa dviguje počasi, da prepreči toplotni šok ob stiku s staljeno spajko, ki bi sicer lahko poškodoval podlago tiskanega vezja in njegove komponente. [Vir: PCB Technologies].
Aktivacija fluksa: Toplota aktivira kemične sestavine fluksa, kar poveča njegove čistilne in dezoksidacijske sposobnosti.
Izhlapevanje topila: Izhlapeva hlapna topila v topilu, s čimer zagotavlja, da v fazi spajkanja ne pride do izpuščanja plinov, kar bi lahko povzročilo napake, kot so kroglice spajke ali praznine.

3. Val spajkanja

To je srce postopek spajkanja z valovi. PCB potuje nad posodo s staljeno spajko, v kateri se en ali dva valova dvigata, da pride do stika s spodnjo stranjo plošče. Val spajke omoči vodnike in podloge komponent ter s kapilarnim delovanjem zapolni prevlečene luknje, da se ustvarijo električni in mehanski spoji. [Vir: Epec Engineered Technologies]. Ključni parametri, kot so hitrost transporterja, temperatura spajke (običajno 250-265 °C) in višina vala, so natančno nadzorovani. Čas zadrževanja - čas, ko je plošča v stiku s spajko - je ključnega pomena; biti mora dovolj dolg za pravilno navlaženje, vendar dovolj kratek, da prepreči poškodbe komponent in napake, kot je premostitev spajke.

4. Hlajenje

Zadnja faza je hlajenje. Po zaključku spajkalnega vala se sklop PCB ohlaja z nadzorovano hitrostjo. Cilj je ustrezno strjevanje spajkanih spojev, da se doseže drobnozrnata kovinska struktura, ki zagotavlja največjo trdnost spojev. Hitrost hlajenja ne sme biti prehitra, saj bi lahko povzročila toplotno napetost in razpokala novo nastale spoje, niti prepočasna, saj bi lahko povzročila krhkost spojev. [Vir: Postopek površinske montaže]. Pogosto se uporablja kombinacija prisilnega zraka in naravne konvekcije, da se plošča ponovno segreje na varno temperaturo, s čimer se zaključi postopek spajkanja in pripravi sklop za naslednji proizvodni korak.

Optimizacija ključnih parametrov za odličnost valovnega spajkanja

Doseganje brezhibnega spajkalnega spoja v okolju proizvodnje velikih količin je odvisno od stabilnega, ponovljivega in optimiziranega postopka spajkanja z valovi. Natančna nastavitev ključnih parametrov naprave za spajkanje z valovi je ključnega pomena za zmanjšanje napak, kot so spajkanje mostičkov, nezadostno zapolnitev lukenj in toplotni šok. Ta priročnik zagotavlja praktičen pristop k optimizaciji najbolj kritičnih spremenljivk za zanesljiv proizvodni proces.

Nastavitve predgrevanja

Glavni cilj faze predgrevanja je postopno dvigovanje temperature sklopa tiskanega vezja (PCB), da se aktivira fluks in prepreči toplotni šok, preden pride v stik s staljenim valom spajke. Nepravilno predgrevanje lahko povzroči različne napake. Če je temperatura prenizka, se topilo ne aktivira pravilno, kar povzroči slabo spajkanje. Če je previsoka ali pa je naraščanje prehitro, lahko poškoduje občutljive komponente. Pri večini aplikacij mora zgornja stran tiskanega vezja doseči temperaturo med 100 °C in 130 °C tik pred vstopom v val spajkanja. [Vir: Epec Engineered Technologies]. Ta temperaturni gradient zmanjšuje delto med ploščo in spajko, kar zagotavlja kakovosten spajkani spoj.

Temperatura lonca za spajkanje

Temperatura staljene spajke v loncu neposredno vpliva na njeno tekočnost in sposobnost tvorjenja močnih intermetalnih vezi. Pravilna temperatura je odvisna od vrste uporabljene spajke.

Spajke brez svinca: Zlitine, kot je SAC305 (kositer-srebro-baker), običajno zahtevajo temperaturo lonca med 260 °C in 280 °C.
Spajkalniki s svincem: Spajke iz kositra in svinca (npr. Sn63Pb37) se dobro obnesejo pri nižjih temperaturah, običajno med 240 °C in 250 °C.

Previsoka nastavitev temperature lahko povzroči poškodbe na tiskanem vezju in njegovih sestavnih delih ter povzroči nastajanje prevelikega števila žlindre. Nasprotno pa prenizka temperatura povzroči slab pretok spajke, kar privede do napak, kot sta premostitev spajke in nepopolna penetracija lukenj. [Vir: AIM Solder].

Hitrost in kot transporterja

Transportni sistem prenaša sklop PCB skozi celoten postopek, njegova hitrost pa določa čas stika s spajkalnim valom. Na spletni strani hitrost transporterja je ena od najbolj pomembnih nastavitev.

Prepočasi: Prevelik čas stika lahko povzroči pregrevanje komponent in pospeši raztapljanje bakra s plošče v spajki.
Prehitro: Zaradi premajhnega časa stika spajka ne more ustrezno navlažiti blazinic in zapolniti lukenj, zato so spoji šibki ali nepopolni.

Tipična hitrost transporterja je od 1,0 do 2,5 metra na minuto (3 do 8 čevljev na minuto). [Vir: PCB Technologies]. Ta hitrost je neposredno povezana s časom stika. Transporter je nastavljen tudi na naklon, običajno med 5 in 7 stopinjami. Ta kot omogoča, da staljena spajka odteče stran od zadnjega roba sestavnih delov, kar je bistvenega pomena za preprečevanje spajkalnih mostičkov pred nastankom med sosednjimi zatiči [Vir: Epec Engineered Technologies].

Čas stika in višina vala spajke

Čas stika, tj. čas, ko je tiskano vezje v stiku s spajkalnim valom, je odvisen od hitrosti transporterja in dolžine območja stika spajkalnega vala. Idealen čas stika je običajno od 2 do 4 sekunde. To trajanje običajno zadostuje, da spajka segreje vodnike komponent, navlaži kovinske površine in steče navzgor skozi prevlečene prehodne odprtine. Na spletni strani višina vala spajkanja nastaviti tako, da se dosledno dotika spodnjega dela tiskanega vezja, ne da bi zalila zgornjo stran. Običajno pravilo je, da višino vala nastavite tako, da omoči približno polovico do dve tretjini debeline plošče. [Vir: NASA]. Ustrezna višina valov zagotavlja enakomeren stik in je temeljnega pomena za doseganje visokokakovostnih spajkanih spojev v celotnem sklopu. Redno spremljanje in umerjanje teh nastavitev je bistvenega pomena za stabilno in ponovljivo postopek spajkanja z valovi.

Obvladovanje toplotnega profila brez svinca za valovno spajkanje

Za obvladovanje postopka spajkanja z valovi brez svinca je potreben natančen toplotni profil, ki preprečuje napake in zagotavlja močne in zanesljive spajkane spoje. Zaradi višjih temperatur taljenja brezosvinčnih zlitin, kot je SAC305, je procesno okno bistveno ožje kot pri tradicionalnih kositrno-osvinčenih spajkah. Doseganje popolnega profila vključuje optimizacijo treh kritičnih faz: predgretje, stik z valom spajke in hlajenje.

Ključne faze profila valovnega spajkanja brez svinca

Predgrevanje: To je verjetno najbolj kritična faza. Glavna cilja predgrevanja sta aktiviranje kemije fluksa za čiščenje kovinskih površin in zmanjšanje toplotnega šoka na plošči tiskanega vezja (PCB) in njenih sestavnih delih. [Vir: Assembly Magazine]. Bistvenega pomena je nadzorovan dvig temperature. Tipična hitrost naraščanja temperature za spajkanje brez svinca je med 1 in 2 °C na sekundo, pri čemer temperatura na zgornji strani plošče doseže med 100 °C in 150 °C. Nezadostno predgrevanje lahko povzroči, da se topilo ne aktivira, medtem ko lahko prekomerna toplota razgradi topilo, preden doseže spajkalni val, kar vodi do napak, kot so spajkalne kroglice in mostički. Če si želite podrobneje ogledati postopek, si oglejte naše vodnik korak za korakom za spajkanje z valovi.
Kontakt z valom spajke: V tej fazi pride PCB v stik s staljeno spajko. Temperatura spajkalne posode za običajne brezosvinčne zlitine (kot so zlitine SAC) se običajno vzdržuje med 255 °C in 270 °C. [Vir: SMTnet]. Ključen je tudi čas stika ali čas zadrževanja, ki običajno traja od 2 do 4 sekunde. Ta čas mora biti dovolj dolg, da omogoči popolno omočenje in pravilno zapolnitev lukenj pri komponentah s prebojem, vendar dovolj kratek, da prepreči toplotne poškodbe plošče in komponent. Nepravilne nastavitve valov so pogost vzrok za napake, kot so premostitev spajke in nezadostna količina spajke.
Hlajenje: Po izhodu iz vala spajkanja je treba PCB nadzorovano ohladiti. Prehitro ohlajanje lahko povzroči toplotno napetost in ustvari krhke spoje, prepočasno ohlajanje pa lahko povzroči nastanek velikih in šibkih intermetalnih spojin (IMC). Priporočena hitrost hlajenja je običajno pod 5 °C na sekundo, da se zagotovi drobnozrnata struktura spajke, kar povzroči mehansko trpežen spoj. [Vir: Mirtec].

Kontrolni seznam za potrjevanje procesov

Da bi zagotovili, da vaš postopek spajkanja z valovi dosledno daje visokokakovostne rezultate, je nujno redno preverjanje. Ta kontrolni seznam uporabite kot izhodišče:

Preverjanje profila: Uporabite toplotni profiler za redno merjenje temperature tiskanega vezja med celotnim postopkom. Potrdite, da so hitrosti naraščanja, temperature predgrevanja, najvišja temperatura in hitrosti hlajenja v skladu s specifikacijami.
Uporaba fluksa: Preverite, ali je pravilna količina fluksa enakomerno nanesena po celotni plošči. Preverite, ali so šobe zamašene ali razpršilni vzorci neskladni.
Analiza spajkalnega lonca: Redno testirajte spajko v loncu za onesnaženje, zlasti z bakrom, ki lahko vpliva na tekočnost spajke in kakovost spojev.
Hitrost transporterja: Poskrbite, da bo hitrost transporterja enaka in natančna, saj neposredno vpliva na izpostavljenost predgrevanju in čas stika s spajko.
Dinamika valov: Preverite višino vala spajke in značilnosti pretoka. Nestabilen ali neenakomeren val lahko privede do zgrešenih spojev ali presežka spajke.
Vizualni pregled: Po spajkanju opravite temeljit pregled vzorca plošč in preverite pogoste napake, kot so mostički, preskoki, sipine in slabo zapolnjene luknje. Ugotavljanje trendov lahko pomaga natančno določiti pogoste težave z opremo preden vplivajo na proizvodnjo.

Sodobne inovacije v tehnologiji valovnega spajkanja

Sodobni napredek pri spajkanju z valovi je bil ključnega pomena pri premagovanju izzivov, povezanih z brezosvinčenimi zlitinami, kot so višje procesne temperature in povečana oksidacija. Dve najpomembnejši inovaciji sta uporaba dušikove atmosfere in razvoj sistemov za selektivno spajkanje. Ti tehnologiji ne izboljšujeta le kakovosti in zanesljivosti spajkanih spojev, temveč tudi povečujeta splošno učinkovitost procesa.

Prednosti dušikove atmosfere

Delovanje v dušikovem inertnem okolju bistveno izboljša postopek brezosvinčnega spajkanja z valovi. Kisik je glavni katalizator nastajanja žlindre - kopičenja oksidirane spajke, ki lahko privede do napak in višjih obratovalnih stroškov. Z izpodrivanjem kisika z dušikom se lahko količina žlindre zmanjša do 90%, kar vodi do znatnih prihrankov pri materialu in manj vzdrževanja. [Vir: Epectec]. To čisto okolje z nizko vsebnostjo kisika izboljša tudi navlaževanje spajke, kar omogoča, da spajka teče učinkoviteje in ustvarja močnejše in zanesljivejše spoje. Rezultat je širše procesno okno, boljše zapolnjevanje lukenj in zmanjšanje napak po spajkanju, kot so mostički in ledenke. Za proizvajalce, ki si prizadevajo za visokokakovostne rezultate, je dušikov sistem ključna nadgradnja.

Natančnost s sistemi za selektivno spajkanje

Medtem ko je tradicionalno spajkanje z valovanjem idealno za množično proizvodnjo komponent z odprtinami, so sodobne plošče s tiskanim vezjem (PCB) pogosto mešanica tehnologij z odprtinami in površinsko montažo (SMT). Pri teh ploščah z mešano tehnologijo selektivno spajkanje zagotavlja neprimerljivo natančnost. Ta avtomatizirani postopek je usmerjen na posamezne spajkalne točke, kar občutljive komponente v bližini ščiti pred toplotnimi obremenitvami. [Vir: Routledge]. Za razliko od tradicionalnega spajkanja z valovi, pri katerem celotna plošča preide čez val spajke, se pri selektivnem spajkanju uporablja miniaturna šoba za nanašanje staljene spajke na določene nožice ali območja. Ta ciljno usmerjen pristop je bistvenega pomena za plošče z visoko gostoto, kjer so razdalje med komponentami majhne. Če želite razumeti več o primerjavi tega postopka z drugimi metodami, si oglejte podrobno razdelitev v našem vodnik za spajkanje z valovi in selektivno spajkanje. Ta metoda zmanjšuje tveganje toplotnih poškodb, zmanjšuje porabo fluksa in odpravlja potrebo po ročnem popravljanju, s čimer povečuje kakovost in produktivnost.

Temelj kakovosti: Izbira pravega spajkalnika in fluksa

Izbira prave spajkalne zlitine in topa je ključni prvi korak, ki neposredno določa parametre vašega spajkalnega profila. Ti materiali delujejo v tandemu, njihove kemične in toplotne lastnosti pa morajo biti popolnoma usklajene s toplotnim postopkom, da se zagotovijo močni in zanesljivi spajkani spoji.

Spajkalne zlitine brez svinca in njihove toplotne zahteve

Prehod na spajkanje brez svinca, ki so ga spodbudili okoljski predpisi, kot je RoHS, je prinesel nove izzive za toplotno profiliranje. Najpogostejša brezosvinčna zlitina, SAC305 (sestavljena iz 96,5% kositra, 3,0% srebra in 0,5% bakra), ima tališče (liquidus) približno 217-220 °C. To je bistveno višje od tališča tradicionalne kositrno-osvinčene spajke (Sn63/Pb37) pri 183 °C. [Vir: AIM Solder].

Ta višja temperatura taljenja neposredno vpliva na profil ponovnega upaljevanja:

Predgrejte in namočite: Hitrost naraščanja in temperaturo namakanja je treba skrbno upravljati, da se aktivira tok in prepreči toplotni šok za komponente in tiskano vezje.
Najvišja temperatura: Najvišja temperatura profila mora biti dovolj visoka, da se spajka popolnoma stopi in pravilno teče. Za SAC305 to običajno pomeni najvišjo temperaturo 235-255 °C [Vir: Electronics Notes].
Čas nad tekočino (TAL): Čas, ki ga sklop preživi nad tališčem spajke, mora biti dovolj dolg za ustrezno navlaževanje in tvorbo intermetalnih spojin (IMC), običajno med 45 in 90 sekundami.

Izbira druge zlitine, kot je nizkotemperaturna spajka brez svinca, ki vsebuje bizmut, bi zahtevala povsem drugačen profil z nižjo temperaturo, da ne bi poškodovali toplotno občutljivih komponent. Če želite bolje razumeti, kako ti parametri tvorijo celoten profil, raziščite naše vodnik za obvladovanje temperaturnega profila ponovnega upaljevanja tiskanih vezij.

Vloga fluksa v profilu pretoka

Flux je kemično sredstvo za čiščenje kovinskih površin z oksidi, da se pospeši navlaževanje spajke. "Aktivnost" fluksa - njegova sposobnost odstranjevanja oksidov - je odvisna od temperature in mora biti sinhronizirana s profilom ponovnega pretoka.

Flux brez čiščenja: To je najpogostejša vrsta, ki se uporablja pri montaži SMT. Njegovi aktivatorji so zasnovani tako, da delujejo v fazi predgrevanja in namakanja. Če je temperatura prenizka, se topilo ne aktivira pravilno, kar vodi do slabega navlaževanja. Če je temperatura predolgo previsoka, lahko aktivatorji prezgodaj izgorejejo, zaradi česar ostanejo oksidirane površine, preden se spajka stopi. [Vir: Indium Corporation]. Ostanek je zasnovan tako, da je neškodljiv in ga lahko pustite na plošči.
V vodi topen fluks: Ta vrsta fluksa je bolj agresivna in omogoča odlično odstranjevanje oksidov, kar omogoča zelo čiste in zanesljive spajkane spoje. Vendar so njegovi ostanki korozivni in jih je treba po spajkanju popolnoma sprati z deionizirano vodo. Profil mora zagotoviti, da se fluks učinkovito aktivira, ne da bi bil tako agresiven, da bi poškodoval komponente.

Izbira najboljših materialov za vašo aplikacijo

Izbira optimalne kombinacije zlitine in toka je odvisna od več dejavnikov:

Občutljivost komponent: Najbolj toplotno občutljiva komponenta na tiskanem vezju določa najvišjo dovoljeno najvišjo temperaturo, zaradi česar je morda treba uporabiti nizkotemperaturno spajkalno zlitino.
Zanesljivost izdelka: Za aplikacije z visoko zanesljivostjo, kot so letalske in medicinske naprave, so pogosto predpisane posebne zlitine z dokazano dolgoročno zmogljivostjo. V teh primerih se pogosto uporabljajo vodotopna topila, saj odstranitev vseh ostankov zmanjša tveganje dolgoročne elektrokemične migracije ali korozije. [Vir: Kester].
PCB Površinska obdelava: Topilo mora biti združljivo s površino plošče (npr. OSP, ENIG, ImAg), da se zagotovi učinkovito omočenje.
Proizvodno okolje: Uporaba spletne strani peč z dušikovo atmosfero. lahko zmanjša oksidacijo, kar omogoča uporabo manj agresivnega toka in razširitev procesnega okna za bolj stabilen in ponovljiv rezultat.

Izbrana spajkalna pasta (kombinacija določene zlitine v prahu in topila) je temelj celotnega postopka spajkanja in določa toplotne zahteve, ki jih mora izpolnjevati vaša pečica za spajkanje.

Odpravljanje pogostih napak pri spajkanju brez svinca

Doseganje brezhibnega spajkalnega spoja z brezosvinčnimi zlitinami zahteva ožje in natančnejše procesno okno kot tradicionalno spajkanje s kositrom in svincem. Višje temperature in drugačne značilnosti omakanja brezosvinčne spajke lahko povzročijo določene napake, če toplotni profil ni popolnoma optimiziran. Z razumevanjem temeljnih vzrokov teh težav lahko ciljno prilagodite parametre spajkanja s ponovnim pretokom ali valovnim spajkanjem ter tako izboljšate kakovost in zanesljivost izdelka. Za boljše razumevanje toplotnih profilov si oglejte naš vodnik o obvladovanje temperaturnega profila ponovnega upaljevanja tiskanih vezij.

1. Spajkanje mostičkov

Do premostitve s spajko pride, ko spajka ustvari nenamerno povezavo med dvema ali več sosednjimi vodniki in ustvari kratek stik. Čeprav je pogosto povezan z uporabo spajkalne paste, ima profil žarjenja ključno vlogo pri nastanku in preprečevanju te napake.

Vzroki: Hitro predgrevanje lahko povzroči, da se topilo predčasno aktivira in izgubi svojo učinkovitost, preden se spajka stopi. Zaradi tega spajka nenadzorovano teče. Poleg tega lahko nepravilna najvišja temperatura ali velika hitrost transporterja preprečita, da bi se spajka v celoti sprijela na ploščice.
Rešitve:
- Prilagodite območje segrevanja/maakanja: V fazi predgrevanja upočasnite hitrost naraščanja (običajno 1-3 °C na sekundo), da se fluks ustrezno aktivira in stabilizira komponente. [Vir: IPC].
- Optimizacija najvišje temperature: Prepričajte se, da je najvišja temperatura dovolj visoka, da zlitina doseže popoln liquidus, vendar ne tako visoka, da bi se spajka preveč razširila.
- Potrjevanje profila: Redno preverjajte svoj toplotni profil in zagotovite, da je v skladu s specifikacijami proizvajalca spajkalne paste. Preberite več o tem, kako povezati temperaturno profiliranje z rešitvami za napake. Za posebna vprašanja glede spajkanja z valovi si oglejte naš vodnik o zmanjšanje premostitev spajke.

2. Kroglice za spajkanje

Kroglice spajke so majhne kroglice spajke, ki po spajkanju ostanejo na površini tiskanega vezja. Pogosto so raztresene okoli komponent in lahko povzročijo kratek stik, če se odstranijo.

Vzroki: Glavni vzrok za toplotni profil je ujeta vlaga ali hlapne snovi v spajkalni pasti ali samem tiskanem vezju. Če je temperatura predgrevanja prenizka ali je hitrost naraščanja preveč agresivna, se te snovi med fazo ponovnega uplinjanja močno razpršijo in razpršijo spajko stran od spoja. [Vir: AIM Solder].
Rešitve:
- Povečajte čas/temperaturo segrevanja: Podaljšajte trajanje ali zvišajte temperaturo območja predgrevanja/močenja, da zagotovite nežno izhlapevanje vse vlage in hlapnih snovi, preden spajka doseže tališče.
- Stopnja rampe nadzora: Počasnejši toplotni zagon daje hlapnim snovem dovolj časa, da pobegnejo, ne da bi pri tem povzročile razpršitev spajke. Ključnega pomena je upoštevanje priporočenih profilnih smernic dobavitelja spajkalne paste.

3. Slabo izpolnjevanje lukenj (valovno spajkanje)

Pri ploščah s prebojem in ploščah z mešano tehnologijo se slabo zapolnjevanje lukenj (ali nepopolno navpično zapolnjevanje) pojavi, ko spajka ne zapolni v celoti prevlečene preboja, kar povzroči šibko ali odprto povezavo. To je pogost izziv pri valovnem spajkanju brez svinca.

Vzroki: Glavni vzrok je velika temperaturna razlika med vrhom tiskanega vezja in valom spajkanja. Če je zgornja stran preveč hladna, se spajka strdi, preden se lahko prebije skozi luknjo. Drugi vzroki so nezadosten nanos fluksa, nepravilna hitrost transporterja (čas zadrževanja) ali nepravilna višina vala. [Vir: Electronics Notes].
Rešitve:
- Optimizirajte predgrevanje: Povečajte temperaturo predgrevanja na zgornji strani, da zmanjšate toplotno delto na celotni plošči. Cilj je, da je temperatura sklopa čim bližje temperaturi taljenja spajke tik pred stikom z valom.
- Prilagodite hitrost transporterja: Z upočasnitvijo transporterja se podaljša čas, ki ga plošča preživi v spajkalnem valu, kar omogoča več časa za prenos toplote in pravilno zapolnitev lukenj s spajko.
- Nastavite pravilno višino vala: Prepričajte se, da je val spajkanja na optimalni višini, da ustvarite zadosten pritisk, da spajka prodre skozi luknje, ne da bi poplavila zgornjo stran plošče. Za podrobna navodila preberite naš vodnik o kako prilagoditi višino vala spajke.