Seçici Dalga Lehimlemede Termal Gerilimin En Aza İndirilmesi

Ön ısıtma, sıcaklık kontrolü ve seçici ısıtma kullanarak seçici dalga lehimlemede termal stresi azaltabilirsiniz.

• Ön ısıtma, PCB'yi yavaşça ısıtır.. Bu, termal şoku önler ve parçaların çatlamasını veya kalkmasını önler.

• Ön ısıtmayı atlarsanız, sıcaklık sabit olmadığı için deliklerin yeterince doldurulmaması veya parçaların kalkması gibi sorunlar yaşayabilirsiniz.

• İyi bir sıcaklık kontrolü, lehim dalgasından önce kartın yeterince ısınmasını sağlar.. Bu, daha iyi lehim bağlantıları oluşturmaya yardımcı olur ve parçaların arızalanma olasılığını azaltır.

Önemli Çıkarımlar

• PCB'yi 100°C ile 150°C arasında yavaşça ısıtın. Bu, termal şoku önlemeye yardımcı olur. Ayrıca parçaların çatlamasını veya kalkmasını da önler.

• İzle lehim dalgası ayarları sıcaklık, dalga yüksekliği ve bekleme süresi gibi. Bu, güçlü lehim bağlantıları sağlar. Ayrıca hasarı önlemeye de yardımcı olur.

• Isı bariyerleri kullanın ve akı dikkatli seçin. Bu, hassas parçaları korur. Ayrıca lehim akışını da iyileştirir.

• Sensörler ve kameralar ile lehimleme sürecini gerçek zamanlı olarak kontrol edin. Bu, sorunları erken tespit etmeye yardımcı olur. Ayrıca kaliteyi yüksek tutar.

• PCB'nizi tasarlayın termal kabartmalar ve dengeli bakır ile. Bu, ısıyı eşit olarak yayar. Çarpılmayı veya sıcak noktaları önlemeye yardımcı olur.

Termal Stres Temelleri

Nedenleri

Termal stres, PCB'nizdeki parçalar farklı hızlarda büyüdüğünde veya küçüldüğünde ortaya çıkar. Çip, lehim ve bakır gibi her malzeme kendi tarzında boyut değiştirir. Bunun nedeni, her birinin farklı termal genleşme katsayısı (CTE). Kartı ısıttığınızda, bu farklılıklar malzemelerin birleştiği yerlerde gerilime neden olur. En fazla gerilme, yonga ve lehim arasında meydana gelir. Kartı birçok kez ısıtıp soğutmak gerilimi daha da artırır. Birkaç döngüden sonra yonga-lehim noktasında çatlaklar oluşmaya başlayabilir. Yonga ile benzer CTE değerine sahip lehim seçerseniz, gerilimi azaltabilir ve kartın ömrünü uzatabilirsiniz.

Seçici dalga lehimleme, ısının nereye gittiğini kontrol etmenizi sağlar. tüm kartı ısıtmaz geleneksel dalga lehimleme gibi. Bunun yerine, sadece lehimlenmesi gereken noktaları ısıtır. Bu, kartın geri kalanını daha serin tutar. Ayrıca konektörler ve IC'ler gibi parçaları da korur. Kartın tamamını sıcak lehim içine daldırmayarak, kart üzerindeki ısıyı düşürürsünüz. Bu, SMT parçalarının güvenliğini sağlamaya yardımcı olur.

Etkileri

Termal stres, lehim bağlantıları ve parçalar için birçok soruna neden olabilir. İşte bazı yaygın etkiler:

• Lehim bağlantıları, çoğunlukla lehimin çip ile birleştiği yerde çatlayabilir.

• Lehimdeki intermetalik bileşik (IMC) tabakaları kalınlaşabilir ve daha kırılgan hale gelebilir, bu da bağlantıları zayıflatır.

• Kart çok sık ısındığında ve soğuduğunda lehim bağlantıları uzun süre dayanmaz.

• Elektronik cihazlar arızalanabilir ve bu arızaların yaklaşık 70%'si paketleme ve montaj sorunlarından kaynaklanmaktadır, genellikle lehim bağlantılarındaki termal arızalardan dolayı.

• Daha küçük lehim bağlantıları ve kurşunsuz lehimler, IMC'nin daha hızlı büyümesine neden olarak bu sorunları daha da kötüleştirebilir.

İpucu: Sıcaklık döngülerini izleyerek ve benzer CTE değerlerine sahip malzemeler seçerek kartınızı daha güvenilir hale getirebilirsiniz.

Temel Faktörler

Sıcaklık Profili

İzlemek önemlidir sıcaklık profili seçici dalga lehimleme sırasında. Bu, PCB'nizi ve parçalarını güvende tutmaya yardımcı olur. Kartı 100°C ile 150°C arasında 60 ila 120 saniye boyunca ön ısıtma yardımcı olur. Termal şoku azaltır ve akı çalışır hale getirir. Bu adım, kartı lehimlemeye hazır hale getirir. Ayrıca akının oksitleri temizleyebilmesini sağlar. Kartı saniyede 1–3 °C hızla yavaşça ısıtırsanız, hızlı değişiklikleri önlersiniz. sıcaklık. Hızlı değişiklikler termal strese neden olabilir.

En iyi sıcaklık profili ayarlarını gösteren tablo aşağıdadır:

Sıcaklık Profili Parametresi	Önerilen Aralık / Açıklama
Ön Isıtma Sıcaklığı	100°C ila 150°C
Lehim Banyosu Sıcaklığı	250°C ila 300°C
Soğutma Hızı	Saniyede 2–4 °C
Azot Ortamı	Boşluksuz birleşimler için 250°C–270°C
Sıcaklık İzleme	Termokupllar veya IR sensörleri kullanın
Ekipman Kalibrasyonu	Düzenli kalibrasyon

Not: Kartı saniyede 2–4 °C hızla soğutma PCB'nin bükülmesini önler. Ayrıca lehim bağlantılarını sağlam tutar.

Bekleme Süresi

Bekleme süresi kartın lehim dalgasına temas ettiği süredir. Bu süreyi dikkatle izlemeniz gerekir. Kart lehimde çok uzun süre kalırsa, hassas parçalar zarar görebilir. Bağlantı telinin kalkması, kalıp hasarı veya plastiğin erimesi gibi durumlar meydana gelebilir. Daha uzun bekleme süreleri daha fazla ısı anlamına gelir ve bu da termal stresi artırır. Sadece birkaç saniye içinde lehimleme yapabileceğiniz en düşük sıcaklığı kullanın. Bu, bekleme süresini kısa tutar. Kartın bağlantılar arasında soğumasını sağlamak, ısının birikmesini önler.

• Çok uzun bekleme süresi, hasar olasılığının artması anlamına gelir.

• Çok kısa bekleme süresi, zayıf lehim bağlantıları anlamına gelir.

• Tahtanız için doğru süreyi bulmanız gerekir.

Bileşen Hassasiyeti

Bazı parçalar diğerlerine göre ısıya daha duyarlıdır. Lehimlemeden önce her parçanın özelliklerini daima kontrol edin. En hassas parçalar için lehimleme hızını ve ekipman sıcaklığını değiştirin. Sıcaklık çok yüksekse, lehim bağlantıları kırılgan hale gelebilir veya kart çatlayabilir. Sıcaklık çok düşükse, lehim iyi akmayabilir. Bu da zayıf bağlantılara neden olabilir. İyi sıcaklık kontrolü ve dikkatli çalışma, lehim köprülenmesi ve diğer sorunların önlenmesine yardımcı olur. Bu, termal stresi mümkün olduğunca düşük tutar.

Termal Stresi En Aza İndirme

Ön ısıtma

PCB'yi yavaşça ısıtarak termal stresi azaltabilirsiniz. Lehim dalgasına temas etmeden önce kartı ısıtın. Bu, akının metali temizlemesine yardımcı olur ve lehimin daha iyi akmasını sağlar. Ön ısıtma ayrıca parçaları kırıp lehim bağlantılarına zarar verebilecek termal şoku da önler. En iyi sonuçlar için ön ısıtma sıcaklığını 105°C ile 145°C arasında tutun. Akının çalışması için kartı bu sıcaklıkta yeterince uzun süre tutun, ancak yanmayacak kadar uzun süre tutmayın.

İpucu: Ön ısıtma, akı maddesinin çalışmasına yardımcı olur ve kartı eşit şekilde ısıtır. Bu, lehimleme sırasında hassas parçaların daha güvenli olmasını sağlar.

Lehim Dalgası Kontrolü

Şunları yapmalısınız lehim dalgasını kontrol etmek termal stresi düşük tutmak için. Kartınız için dalga yüksekliğini, temas süresini ve lehim sıcaklığını değiştirin. Sensörleri kullanın ve bu ayarları sabit tutmak için sık sık kontrol edin. Aşağıdaki tablo her ayar için en uygun aralıklar:

Parametre	Önerilen Aralık/Değer	Amaç/Termal Stres ve Lehim Kalitesi Üzerindeki Etkisi
Dalga Yüksekliği	8–12 mm	Pedlerin lehimle temas etmesini ancak sıçramamasını sağlar; çok düşükse açık devre, çok yüksekse sıçrama ve köprüleme anlamına gelir.
İletişim Süresi	2 saniye (küçük bileşenler), 4 saniye (büyük delikli)	Aşırı ısı olmadan lehimleme için yeterli zaman tanır, ıslanma ve termal stres arasında denge sağlar.
Soğutma Hızı	3–6 °C/s	Hızlı ama sabit soğutma, termal gerilimi ve çatlakları önler; çok hızlı soğutma gerilime neden olur, çok yavaş soğutma ise zayıf bağlantılara yol açar.
Ön Isıtma Sıcaklığı	105–145 °C	Akışı etkinleştirir ve termal şoku durdurur; çok düşük olması akışın çalışmadığı, çok yüksek olması ise akışın yanmasına ve oksidasyona neden olduğu anlamına gelir.
Lehim Sıcaklığı	Kurşunsuz: 250–270 °C; Kurşunlu: 230–250 °C	Lehim erime noktasına uygun olduğundan parçalar zarar görmez.
Konveyör Hızı	0,8–1,5 m/dk (PCB karmaşıklığına göre değişir)	Kartın lehim dalgasında kalma süresini kontrol eder; çok hızlı olması soğuk bağlantılara, çok yavaş olması aşırı ısınmaya ve renk değişimine neden olur.

• Kartınıza yakın bir termal genleşme katsayısına sahip lehim kullanın.

• Aşırı ısınmayı önlemek için lehimleme sıcaklığını ve süresini ayarlayın..

• Çatlakları önlemek için yavaş ve sabit bir soğutma hızı seçin.

• Kartınız ve ekipmanınız için tüm ayarları değiştirin.

• Oksidasyonu durdurmak ve lehimlemeyi iyileştirmek için azot kullanın.

Not: Çok katmanlı kartlar için, dönen termal rahatlamalar kullanın ve bunları en az 0,4 mm tutun. Bu, Z ekseni stresini azaltmaya yardımcı olur ve kartın bükülmesini önler.

Isı Bariyerleri

Isı bariyerleri hassas parçaları aşırı ısıdan korur. Isıyı engellemek için alüminyum veya seramikten yapılmış kalkanlar kullanabilirsiniz. Geçici kapaklar veya kapaklar, kart hazır olana kadar ısıyı tutar. Bu yöntemler, tüm parçaların aynı hızda ısınmasına yardımcı olur ve bu da termal stresi azaltır.

• Kalkanlar ve bariyerler, hassas parçaları ısıdan korur.

• Tahtanın daha eşit bir şekilde ısınmasına yardımcı olurlar.

• Çatlaklara veya zayıf bağlantılara neden olabilecek hızlı veya dengesiz ısınmayı önlersiniz.

Alarm: Isı bariyerlerinin iyi oturduğunu ve lehim dalgasının pedlere ulaşmasını engellemediğini daima kontrol edin.

Akı Seçimi

Doğru akı seçimi, termal stresi azaltmak için önemlidir. Sıcaklığınız için doğru aktivite seviyesine sahip bir akı seçin. Katı madde içeriğini kontrol edin, çünkü bu, akının ısı ile nasıl çalıştığını etkiler. Hasarı önlemek için akının kartınız ve parçalarınızla uyumlu olduğundan emin olun.

1. İyi bir aktivasyon için aktivite seviyesine göre akı seçin.

2. Isıyla iyi performans için katı madde içeriğini kontrol edin.

3. Akı, kartınız ve parçalarınızla uyumlu olduğundan emin olun.

İpucu: Ön ısıtma, akışkanın daha iyi çalışmasına yardımcı olur., termal şoku azaltır ve lehim yapışmasına yardımcı olur. Bu adım, güçlü ve güvenilir bağlantılar sağlar.

Proses Kontrolü

İzleme

Seçici dalga lehimleme işlemini gerçekleşirken izlemek önemlidir. Modern makineler, sıcaklık, dalga yüksekliği ve nitrojen akışını kontrol etmek için özel araçlar kullanır. Bu araçlar, sorunları kartlarınıza zarar vermeden önce bulmanıza yardımcı olur. Anında geri bildirim aldığınızda, ayarları hızlı bir şekilde değiştirebilirsiniz. Bu, işlemi istikrarlı ve tekrarlanması kolay hale getirir.

İşte en iyi izleme sistemlerinden bazıları ve bunların işlevleri hakkında bir tablo:

Sıcaklık İzleme Sistemi	Açıklama	Süreç Güvenilirliğine Katkı
Optik Pirometre	Gerçek PCB sıcaklığını ölçer ve kapalı döngü kontrolü kullanır	Sabit lehimleme kalitesi için kesin sıcaklık okumaları ve geri bildirim sağlar
Azot Akışı Dijital İzleme	Lehim potasının seviyesini ve sıcaklığını sabit tutmak için nitrojen basıncını ve akışını kontrol eder.	Lehim potası koşullarını sabit ve tekrarlanabilir tutar, eski problar daha iyidir
Aşırı Isıtılmış Azot Yolu	Lehim potası içindeki ve lehim yolundaki azotu ısıtır	Lehim dalgasındaki sıcaklık değişikliklerini durdurarak işlemi daha kararlı hale getirir.
Dalga Yüksekliği İzleme	Dirençli kontroller ve kapalı döngü geri bildirimi kullanarak dalga yüksekliği ±0,005 inç içinde.	Küçük, birbirine yakın parçaları yüksek hassasiyetle lehimlemek için gereklidir.
PID Sıcaklık Kontrolü	Kapalı döngü servo motor teknolojisi ile lehim dalgası tepe sıcaklığını 0-400°C arasında kontrol eder.	Lehimleme sırasında doğru, tekrarlanabilir sıcaklık kontrolü ve yerleştirme sağlar
Lehimleme Görüş Sistemi	Lehimleme sürecini gerçek zamanlı olarak izler ve kaydeder	Süreci takip etmeye ve kaliteyi hemen kontrol etmeye yardımcı olur
Üst Taraf Ön Isıtma	Lehimleme sırasında kartı sıcak tutar, ağır kartlar için idealdir	Isının daha iyi yayılmasını sağlar ve lehim yapışmasına yardımcı olur, istikrarlı sonuçlar verir

Ayrıca şunu da kullanabilirsiniz gerçek zamanlı çalışan kameralar ve alarmlar. Bu araçlar, sorunları hızlı bir şekilde tespit etmenize ve işlerin sorunsuz bir şekilde devam etmesine yardımcı olur.

Doğrulama

Yapmanız gereken süreci kontrol edin kalite kurallarına uymak ve lehim bağlantılarının sağlam olduğundan emin olmak için. Doğrulama, malzemelerden makine ayarlarına kadar her adımı kontrol etmek anlamına gelir. Bir süreç akış şeması oluşturarak ve olası arızaları arayarak başlayın. Sürecinizi en düşük ve en yüksek sıcaklık, akı ve konveyör hızı ayarlarında test edin. Bu, sürecinizin her durumda çalışıp çalışmadığını gösterir.

Doğrulama Yönü	Önerilen Prosedür / Dikkate Alınması Gerekenler
Süreç Değişkenleri	Lehim tipi, akı tipi ve kullanımı, banyo ve bölge sıcaklıkları, dalga yüksekliği ve konveyör hızını takip edin ve not alın.
Süreç Akışı Analizi	Önemli riskleri belirlemek için Proses Akış Şeması (PFD) ve Proses Hata Modu Etki Analizi (pFMEA) ile başlayın.
Doğrulama Denemeleri	Kaliteyi kontrol etmek için test süreci ayarlarını en zorlu sınırlarda (düşük/yüksek sıcaklıklar, akı miktarları, zincir hızları gibi) test edin.
Denetim Yöntemleri	Görsel kontroller ve X-ray taramaları kullanarak doğrulayın, ancak sadece onay için değil.
Sürekli İzleme	Daha iyi kontrol için her zaman işlem ayarlarını kaydedin ve bunları iyi ayarlarla karşılaştırın.
Örneklem Büyüklüğü ve Kriterler	Deneyim veya matematiksel yöntemleri kullanın; ilk örnekleri gözle kontrol edin ve tümünün işlevselliğini test edin.
Operatör Yeterliliği	Operatörlerin eğitimli, sertifikalı ve kalite kontrolünden geçmiş olduklarından emin olun.
Eleme Aşamaları	Kurulum Kalifikasyonu (IQ), Operasyonel Kalifikasyon (OQ) ve Performans Kalifikasyonu (PQ) kullanın.

İpucu: Sürecinizi sürekli izlemek ve kontrol etmek, sorunları erken aşamada tespit etmenize yardımcı olur. Bu sayede süreciniz güçlü kalır ve ürünleriniz güvenli olur.

PCB Tasarımı

Düzenleme İpuçları

Termal bölgeler oluşturarak PCB'nizin ısıyı daha iyi yönetmesini sağlayabilirsiniz. Bu bölgeler, kartın yavaş ve eşit bir şekilde ısınmasına yardımcı olur. Kullanım güç düzlemlerinde termal rahatlama delikleri sıcak noktalardan ısıyı uzaklaştırmak için. Bu, kartın aşırı ısınmasını önler. Farklı ısı gereksinimleri olan parçaları ayrı alanlara yerleştirin. Bu, hassas parçaları aşırı ısıdan korur. Çalıştırın termal stres modellemesi tasarımınızın erken aşamalarında. Bu, kartı oluşturmadan önce sorunlu noktaları bulup düzeltmenize yardımcı olur.

Isıyı yönetmeye yardımcı olacak bazı düzen stratejileri şunlardır:

• Pedleri düzlemlere bağlamak için termal kabartmalar ekleyin daha iyi ısı akışı için.

• Tahtadaki bakırı dengeleyerek eğrilme ve bükülmeyi önleyin.

• Isıyı eşit olarak yaymak için bakır dökümleri ve hırsızlık kullanın.

• Simülasyon araçlarıyla tasarımınızı kontrol ederek termal sorunları tespit edin.

İpucu: Kullanım lehimleme sırasında paletler veya sabitleme aparatları tahtayı desteklemek ve eğrilmeyi önlemek için.

Bileşen Seçimi

Isıya dayanıklı parçaları seçin. seçi̇ci̇ dalga lehi̇mleme. Çoğu kurşunsuz parça almak zorundadır 250°C ila 260°C. Her parçanın dayanabileceği en yüksek sıcaklığı her zaman kontrol edin, özellikle elektrolitik kondansatörler ve mikrodenetleyiciler için. Kullanın termal profil oluşturma En hassas parçalarınız için doğru sıcaklığı ayarlamak için gerekli araçlar. Isıtma ihtiyaçlarınıza uygun kart kalınlığını ve bakır ağırlığını seçin. Daha kalın kartlar, eşit ısıtma için daha yüksek ön ısıtma sıcaklıklarına ihtiyaç duyabilir.

• Yüksek ısı toleransına sahip parçaları seçin.

• Hassas parçaları en sıcak alanlardan uzak tutun.

• Program lehim nozulu hareketi hassas parçaların ısınmasını sınırlamak için.

• Her parçanın ihtiyacına göre akı kullanın ve ön ısıtma yapın.

Sık Yapılan Hatalar

Birçok tasarımcı, lehimleme sırasında kartın zarar görmesine neden olabilecek hatalar yapar. Bu yaygın hatalardan kaçının:

1. Termal profilleme yapılmaması, bu da eşit olmayan ısınma ve soğumaya neden olur.

2. Isıl özellikleri zayıf veya genleşme oranları uyumsuz PCB malzemeleri seçmek.

3. Parçaları birbirine çok yakın yerleştirmek, ısıyı hapseder ve sıcak noktalar oluşturur.

4. Delikli parçalar için yanlış delik boyutları kullanılması, lehim bağlantılarını zayıflatır.

5. Ayar lehimleme sıcaklıkları veya süreleri çok yüksek veya çok düşük, bu da ped hasarına veya soğuk bağlantılara neden olur.

Termal simülasyonlar gerçekleştirerek, doğru ısıtma profillerini kullanarak ve ekipmanınızı iyi durumda tutarak bu sorunları önleyebilirsiniz.

Süreci yakından takip ederek ve PCB'nizi iyi tasarlayarak iyi bir seçici dalga lehimleme elde edebilirsiniz. Sorunları hızlı bir şekilde tespit etmek için gerçek zamanlı izlemeyi kullanın. dalga yüksekliği, akı ve sıcaklık doğru aralıkta olmalıdır. Bu, hataları önlemeye yardımcı olur ve lehim bağlantılarını sağlamlaştırır. Kartın ön ısıtılması parçaların korunmasına yardımcı olur. Azot kullanmak ve konveyör hızını doğru ayarlamak da lehimlerin daha iyi yapışmasına yardımcı olur. Önemli rakamları izleyin ve bir sorun görürseniz ayarları hızlıca değiştirin.

Bu ipuçlarını takip ederseniz, daha az hata yaparsınız., enerji tasarrufu, ve tahtalarınız daha uzun süre dayanacaktır.

SSS

Seçici dalga lehimleme sırasında termal şoku önlemenin en iyi yolu nedir?

PCB'nizi yavaşça önceden ısıtmalısınız. Bu, kartın ve parçaların birlikte ısınmasına yardımcı olur. Ön ısıtma, hızlı sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan çatlakları veya kalkmış pedleri önler.

Seçici dalga lehimleme için doğru akı nasıl seçilir?

Lehimleme sıcaklığınız ve kartınızla uyumlu bir akı seçin. Etkinlik seviyesi ve katı madde içeriğine bakın. Doğru akı, lehim akışını kolaylaştırır ve hassas parçalar üzerindeki termal stresi azaltır.

Seçici dalga lehimlemede bekleme süresi neden önemlidir?

Bekleme süresi, kartınızın lehim dalgasına temas ettiği süreyi ifade eder. Çok uzun süre temas, aşırı ısınmaya neden olur ve parçalara zarar verebilir. Çok kısa süre ise zayıf lehim bağlantıları oluşturur. Kartınız için en uygun süreyi bulmanız gerekir.

Tüm PCB türleri için seçici dalga lehimleme kullanabilir misiniz?

Kullanabilirsiniz seçi̇ci̇ dalga lehi̇mleme Çoğu delikli ve karışık kartlar için. Çok sıkışık veya ısıya duyarlı kartlar ekstra özen gerektirir. Her zaman parça özelliklerini kontrol edin ve önce termal profil oluşturun.