Temperatuurvereisten voor SMT-reflow-solderen

SMT reflow solderen is een uniek en belangrijk proces in patch processing. De vier belangrijkste temperatuurzones van reflow solderen zijn voorverwarmingszone, constante temperatuurzone, reflowzone en koelzone. Elke temperatuurzone verwarmingsfase heeft zijn eigen belangrijke betekenis.

1. Voorverwarmingszone fase

De PCBA voor patchverwerking bereikt de reflow oven verwarmingstemperatuur van 150 graden vanaf de binnentemperatuur, en de verwarmingssnelheid is minder dan 2 graden /s, wat de voorverwarmingsfase wordt genoemd. Het doel van de voorverwarmingsfase is om het oplosmiddel met een lager smeltpunt in de soldeerpasta te verdampen. De belangrijkste componenten van vloeimiddel in soldeerpasta zijn hars, activatoren, viscositeitsverbeteraars en oplosmiddelen. De rol van het oplosmiddel is voornamelijk als drager van hars en om de opslagtijd van de soldeerpasta te garanderen. Tijdens de voorverwarmingsfase moet overtollig oplosmiddel worden verdampt, maar de verwarmingssnelheid moet worden gecontroleerd. Een te hoge verwarmingssnelheid zal thermische stress veroorzaken op de componenten, waardoor de componenten worden beschadigd of de prestaties en levensduur van de componenten worden verminderd. Dit laatste is schadelijker omdat de producten al aan klanten zijn geleverd. Een andere reden is dat een te hoge verwarmingssnelheid ervoor zorgt dat de soldeerpasta instort, wat het risico op kortsluiting veroorzaakt, en een te hoge verwarmingssnelheid ervoor zorgt dat het oplosmiddel te snel verdampt, wat er gemakkelijk toe kan leiden dat metalen componenten eruit spatten en er tinkorrels verschijnen.

2. Constante temperatuurzonefase

De gehele PCBA-plaat wordt langzaam verhit tot 170 graden om de printplaat een uniforme temperatuur te laten bereiken, wat de constante temperatuur (week- of evenwichts) fase wordt genoemd. De tijd is over het algemeen 70-120s. In deze fase stijgt de temperatuur langzaam. De instelling van de constante temperatuurfase moet voornamelijk verwijzen naar de aanbevelingen van de leverancier van soldeerpasta en de warmtecapaciteit van de PCBA-plaat. De constante temperatuurfase heeft drie functies. Eén is om de gehele PCBA een uniforme temperatuur te laten bereiken en de thermische stressimpact die het reflowgebied binnenkomt te verminderen, evenals andere lasdefecten zoals kromtrekken van componenten, koudlassen van sommige componenten met een groot volume, enz.; de andere belangrijke functie is Dat wil zeggen dat de flux in de soldeerpasta een actieve reactie begint te ondergaan, waardoor de bevochtigingsprestaties van het oppervlak van het laswerk toenemen, zodat het gesmolten soldeer het oppervlak van het laswerk goed kan bevochtigen; de derde functie is om het oplosmiddel in de flux verder te verdampen. Vanwege het belang van de warmtebehoudfase, moeten de warmtebehoudtijd en -temperatuur goed worden gecontroleerd, niet alleen om ervoor te zorgen dat de flux het soldeeroppervlak goed kan reinigen, maar ook om ervoor te zorgen dat de flux niet volledig wordt verbruikt voordat de reflowfase wordt bereikt, en kan worden geactiveerd tijdens de reflowfase. Om re-oxidatie te voorkomen.

3. Terugkeerzone fase

De PCBA-plaat wordt verhit tot de smeltzone om de soldeerpasta te smelten. De plaat bereikt de hoogste temperatuur, meestal 230 graden -245 graden, wat de reflow-fase wordt genoemd. De tijd boven de liquiduslijn is over het algemeen 30-60 seconden. Tijdens de reflow-fase blijft de temperatuur stijgen over de reflow-lijn, smelt de soldeerpasta en vindt er een bevochtigingsreactie plaats, en begint er een intermetallische verbindingslaag te vormen, die uiteindelijk de piektemperatuur bereikt. De piektemperatuur in de reflow-zone wordt bepaald door de chemische samenstelling van de soldeerpasta, de kenmerken van de componenten en het PCB-materiaal. Als de piektemperatuur in het reflow-gebied te hoog is, kan de printplaat verbranden of verschroeien; als de piektemperatuur te laag is, zullen de soldeerpunten grijs en korrelig lijken. Daarom moet de piektemperatuur in deze temperatuurzone hoog genoeg zijn om de flux volledig te laten functioneren en een goede bevochtigbaarheid te hebben, maar mag deze niet hoog genoeg zijn om schade, verkleuring of verschroeien van componenten of printplaten te veroorzaken. Het reflowgebied moet er ook rekening mee houden dat de stijgende helling van de temperatuur de componenten niet aan thermische schokken mag blootstellen. De reflowtijd moet zo kort mogelijk zijn, terwijl een goede soldeerverbinding van de componenten wordt gewaarborgd. Over het algemeen is 30-60s het beste. Een te lange reflowtijd en een hoge temperatuur beschadigen componenten die gemakkelijk door temperatuur worden beïnvloed en zorgen er ook voor dat de intermetallische IMC-laag te dik wordt, waardoor de soldeerpunten erg broos worden en de vermoeiingsweerstand van de soldeerpunten afneemt.

4. Koelzone-fase

Het proces van temperatuurdaling wordt de afkoelfase genoemd en de afkoelsnelheid is 3-5 graden /s. Het belang van de afkoelfase wordt vaak over het hoofd gezien. Een goed afkoelproces speelt ook een sleutelrol in het uiteindelijke resultaat van de las. Snellere afkoelsnelheden kunnen de microstructuur van de soldeerpunten verfijnen. De morfologie en distributie van intermetallische verbindingen veranderen en de mechanische eigenschappen van soldeerlegeringen verbeteren. Voor loodvrij solderen in de daadwerkelijke productie kan het verhogen van de afkoelsnelheid doorgaans defecten verminderen en de betrouwbaarheid verbeteren zonder de componenten nadelig te beïnvloeden. Een te snelle afkoelsnelheid zal echter ook gevolgen hebben voor componenten, waardoor er spanningsconcentratie ontstaat, waardoor de soldeerpunten van het product voortijdig falen tijdens gebruik. Daarom moet reflow-solderen een goede afkoelcurve bieden.

Meer over Tecoo SMT-kennis:
De belangrijkste functie van het toevoegen van stikstof (N2) aan het SMT-reflow-solderen