Een speciale reflow-oven blijft de meest controleerbare optie voor het assembleren van een complete printplaat met soldeerpasta. Prototypebouwers en reparatietechnici moeten echter mogelijk een klein bord bewerken of een onderdeel vervangen zonder toegang tot een productieoven.
Een temperatuurgecontroleerde kookplaat of PCB-voorverwarmer kan geselecteerd prototypewerk voor het hele bord- ondersteunen. Voor plaatselijk nabewerking wordt normaal gesproken een temperatuur- en luchtstroom-gecontroleerd elektronisch hete-luchtstation gebruikt. Dit zijn verschillende taken en mogen niet worden behandeld als uitwisselbare productieprocessen.
Kernbeslissing:Gebruik brede verwarming aan de onderkant- voor een geselecteerd klein prototype, plaatselijke hete lucht voor een bepaald nabewerkingsgebied en een geprofileerde reflow-oven als herhaalbaarheid, verborgen verbindingen of hoge betrouwbaarheid van belang zijn.
Lezers die eerst de volledige materiaalworkflow nodig hebben, kunnen deze beoordelenHoe soldeerpasta te gebruiken, van conditionering en afzetting tot verwarming en inspectie.
Snelle beslissingsgids
| Taak | Voorkeursstartmethode | Belangrijkste reden |
|---|---|---|
| Stel een compleet klein enkel-zijdig prototype samen | Temperatuur-gecontroleerde kookplaat of PCB-voorverwarmer | Brede bodem-zijverwarming zonder luchtstroom |
| Vervang één zichtbaar-lead-SMD-onderdeel | Gecontroleerd elektronisch hete-luchtstation | Gelokaliseerde verwarming rond het doelpakket |
| Herwerk een thermisch zwaar lokaal gebied | Bodemvoorverwarmen plus gecontroleerde hete lucht | Vermindert het temperatuurverschil tussen het doel en de rest van de PCB |
| Stel een dichte meerlaagse plaat of een verborgen-voegpakket samen | Geprofileerde reflow-oven of professioneel rework-systeem | Vereist een herhaalbare temperatuurverdeling en goede inspectie |
| Herhaal het proces voor alle productiehoeveelheden | Gevalideerd reflow-proces | Handmatige verwarming is sterk afhankelijk van de operator- |
Noch een huishoudelijke kookplaat, noch een warmtepistool voor algemeen gebruik- mag worden behandeld als een gecontroleerd SMT-procesinstrument.
Welke apparatuur is geschikt?
| Apparatuur | Correct gebruik | Belangrijkste beperking |
|---|---|---|
| PCB-voorverwarmer | Gecontroleerde voorverwarming aan de onderkant- en ondersteuning voor gelokaliseerde nabewerking | Mogelijk wordt de terugvloeiing aan de bovenzijde- niet voltooid zonder een extra warmtebron |
| Laboratoriumkookplaat met stabiele regeling | Geselecteerde kleine, platte, enkel-zijdige prototypeborden | Oppervlaktetemperatuur is niet gelijk aan de voegtemperatuur |
| Elektronica hete-luchtreworkstation | Gelokaliseerde verwijdering, vervanging of reflow van componenten | De luchtstroom en de positie van het mondstuk kunnen onderdelen verplaatsen of hotspots veroorzaken |
| Bouw warmtepistool | Over het algemeen niet geschikt voor gecontroleerd SMD-werk | Brede luchtstroom en beperkte procescontrole |
| Huishoudelijke kookplaat | Niet aanbevolen als proces-controletool | Onbekende uniformiteit, oppervlaktegedrag en herhaalbaarheid |
De keuze van de verwarmingsapparatuur moet voldoen aan de vereisten voor de plaat, componenten en materialen-en niet aan de maximale temperatuur die op het gereedschap staat afgedrukt.
Veiligheid en werkplekconfiguratie
Bij handmatige PCB-reflow zijn hete oppervlakken, gesmolten legeringen, fluxdampen en elektrisch gevoelige componenten betrokken. Vóór verwarming:
- gebruik effectieve lokale ventilatie of rookafzuiging;
- werk op een hitte-bestendig, niet-ontvlambaar oppervlak;
- houd kabels, doekjes, oplosmiddelen en verpakkingen uit de buurt van hete apparatuur;
- gebruik ESD-bedieningselementen die geschikt zijn voor de montage;
- ondersteun of fixeer de printplaat zodat deze tijdens het verwarmen niet kan verschuiven;
- houd geschikt gereedschap beschikbaar voor het hanteren van de plaat na afkoeling;
- volg het veiligheidsinformatieblad en de apparatuurinstructies voor de soldeerpasta;
- Raak het geheel niet aan en verplaats het niet terwijl het soldeer gesmolten blijft.
Opslag en conditionering zijn ook van belang. Volg de huidige productinstructies en de handleiding voorHoudbaarheid en verwerking van soldeerpastavoordat u warmte toepast.
Hete lucht versus hete plaat
| Factor | Temperatuur-Gecontroleerde kookplaat | Gecontroleerde hete lucht |
|---|---|---|
| Hoofdverwarmingsrichting | Vanaf de onderkant van de printplaat | Van de componentenkant |
| Beste startgebruik | Kleine prototypes van hele-borden | Gelokaliseerde herbewerking van componenten |
| Verwarmde ruimte | Het grootste deel of het hele bestuur | Geselecteerd gebied |
| Risico van luchtstroom | Geen | Kan pasta of lichtgewicht componenten verplaatsen |
| Temperatuurverdeling | Afhankelijk van contact, vlakheid van de plaat en koperverdeling | Afhankelijk van luchtstroom, mondstuk, afstand, beweging en voorverwarming van de bodem |
| Dubbel-zijdig bord | Onderdelen aan de onderkant kunnen in contact komen met het oppervlak of opnieuw uitvloeien | Onderdelen in de buurt kunnen nog een verwarmingscyclus ondergaan |
| Herhaalbaarheid | Gelimiteerd zonder armaturen en maatvoering | Sterk afhankelijk van de techniek van de operator en de besturing van de apparatuur |
| Geschiktheid voor productie | Laag | Laag voor montage van het hele-bord |
De vergelijking gaat niet alleen over welk gereedschap heter wordt. Het gaat erom hoe warmte de koudste gewenste verbinding bereikt zonder de meest gevoelige locatie te oververhitten.
Methode 1: Volledig-prototype van bord opnieuw plaatsen met een kookplaat
Een temperatuurgecontroleerde kookplaat of PCB-voorverwarmer kan praktisch zijn voor geselecteerde kleine, platte, enkelzijdige prototypes met zichtbare componenten en een gematigde koperverdeling.
Deze methode wordt minder geschikt als de plaat zware connectoren, grote grondvlakken, warmte-gevoelige bodemcomponenten of verborgen verbindingen bevat die niet voldoende kunnen worden geïnspecteerd.
Gecontroleerde HotPlate-workflow
- Bekijk de documenten.Controleer de pasta-TDS, legering, opslaggeschiedenis, componentlimieten en vocht-gevoelige verwerkingsvereisten.
- Inspecteer en ondersteun de printplaat.Controleer of de plank schoon, vlak en geschikt is voor verwarming aan de onderkant-.
- Controle van de aanbetaling.Gebruik een stencil of een andere herhaalbare methode als het stortingsvolume ertoe doet. De gids voormethoden voor het aanbrengen van soldeerpastalegt de belangrijkste opties uit.
- Plaats de componenten nauwkeurig.Gesmolten soldeer kan een beperkte zelf-uitlijning ondersteunen, maar kan niet elke offset corrigeren.
- Installeer thermokoppels.Meet waar praktisch mogelijk een representatieve koude verbinding en een warmte{0}}gevoelige locatie.
- Verwarm de plank geleidelijk.Vermijd het gebruik van de hoogste instelling als vervanging voor een gemeten proces.
- Volledige reflow en koeling.Bevestig coalescentie en bevochtiging en houd de PCB stabiel totdat het soldeer stolt.
- Inspecteer vóór het inschakelen-.Controleer zichtbare verbindingen, positie van de componenten en staat van de plaat.
Het verplaatsen of ongelijkmatig ondersteunen van de PCB terwijl het soldeer gesmolten blijft, kan componenten of verbindingen verstoren. De gemeten boardrespons is belangrijker dan de wijzerplaat- van de kookplaat.
Methode 2: Gelokaliseerde herbewerking met hete lucht
Een temperatuur{0}} en luchtstroom-gecontroleerd elektronica-herbewerkingsstation is geschikter voor het vervangen van één onderdeel of het verwarmen van een beperkt oppervlak op een bestaand geheel.
Luchtstroom introduceert mechanische kracht. Afhankelijk van de luchtstroom, het ontwerp van het mondstuk, de afstand en de beweging kan een klein mondstuk een geconcentreerd heet gebied produceren in plaats van een veiliger proces.
Gecontroleerde warme-luchtworkflow
- Bevestig dat gelokaliseerde herbewerking geschikt is.Voor verborgen-gezamenlijke pakketten of pakketten met een hoog-risico kunnen gespecialiseerde apparatuur en inspectie nodig zijn.
- Bescherm aangrenzende delen.Bekijk plastic connectoren, kabels, microfoons, camera's, optische apparaten en kleine componenten in de buurt.
- Gebruik een gecontroleerde soldeerbron.Gebruik alleen het pasta- of vloeimiddelvolume dat nodig is voor het gedefinieerde nabewerkingsproces.
- Verwarm de printplaat voor waar dat praktisch mogelijk is.Het voorverwarmen van de bodem kan de energie verminderen die van bovenaf moet worden toegepast.
- Regel de positie van het mondstuk en de luchtstroom.Verwarm het pakketgebied gelijkmatig in plaats van de stroom op één lijn of hoek te houden.
- Meet de werkelijke thermische respons.Gebruik het stationinstelpunt niet als bewijs van de temperatuur van de componenten.
- Stop wanneer de beoogde gewrichten zijn terugvloeiend.Als u doorgaat omdat een timer nog niet is afgelopen, kan de ruimte oververhit raken.
- Houd het geheel stil tijdens het stollen.Inspecteer nadat het gebied veilig is afgekoeld.
De ambtenaar van Infineonaanbevelingen voor bordmontage voor geïntegreerde draadloze pakkettenstellen dat temperatuurprofielen voor herbewerking moeten worden geregistreerd en dat aangrenzende componenten mogelijk opnieuw worden blootgesteld aan reflow.
Kun je bodemvoorverwarming en hete lucht combineren?
Ja. Bij thermisch zware assemblages kan een PCB-voorverwarmer de algemene plaattemperatuur verhogen voordat gecontroleerde warme lucht aan de bovenkant- de extra energie levert die nodig is voor het doelpakket.
Potentiële voordelen zijn onder meer:
- minder geconcentreerde verwarming aan de bovenzijde-;
- verminderde temperatuurverschillen over het doelgebied;
- kortere blootstelling aan intense hete lucht;
- effectievere verwarming van pads die zijn aangesloten op grote koperen vlakken.
Deze combinatie vereist nog steeds metingen. Onderverwarming kan de onderdelen aan de onderkant beïnvloeden, terwijl de operator alleen naar de bovenkant kijkt, en hete lucht kan een pakket verplaatsen nadat de pasta zacht is geworden.
Begrijp de fases van het Reflow-profiel
Dit artikel biedt geen universele temperatuurwaarden. De werkelijke limieten moeten afkomstig zijn uit de huidige soldeerpasta-TDS, componentdocumentatie en gevalideerd bordprofiel.
Een gecontroleerd reflowprofiel houdt normaal gesproken rekening met vier fasen:
- Voorverwarmen:Verhoog de PCB-temperatuur zonder onnodige thermische schokken.
- Thermische egalisatie of weken:Verminder de temperatuurverschillen tussen componenten en kopergebieden terwijl het fluxsysteem zich ontwikkelt.
- Tijd boven liquidus:Houd de vereiste verbindingen lang genoeg boven de liquidus van de legering voor coalescentie en bevochtiging, zonder overmatige blootstelling.
- Gecontroleerde koeling:Laat het soldeersel stollen zonder beweging van de componenten of vermijdbare thermische spanning.
De officiële IPC-publicatielijst identificeertIPC-7530B, Richtlijnen voor temperatuurprofilering voor massasoldeerprocessen, als de huidige temperatuurprofiel-richtlijn. Een handmatig prototypeproces wordt niet gelijk aan massareflow, maar het principe van het meten van de temperatuur in de tijd blijft relevant.
Thermokoppelplaatsing: meet de printplaat, niet het gereedschap
Een thermokoppel moet de doellocatie meten in plaats van de hete lucht eromheen.
- betrouwbaar contact onderhouden met de geselecteerde pad-, verbindings- of verpakkingslocatie;
- voorkomen dat de draad beweegt wanneer de luchtstroom of fluxactiviteit begint;
- vermijd het laten hangen van het detectieknooppunt boven de PCB;
- vermijd bevestigingsmethoden die de lokale thermische respons aanzienlijk veranderen;
- een waarschijnlijk koud punt bevatten, zoals een kussen dat is verbonden met een groot koperen vlak;
- neem een warmte-gevoelige locatie op als de grenswaarden van de componenten van cruciaal belang zijn;
- noteer de bevestigingsmethode en de positie van het thermokoppel voor herhaalbaarheid.
PCB-dikte, koperverdeling, pakketpositie en aangrenzende componenten kunnen allemaal de verbindingstemperatuur veranderen. Dezelfde uitrustingsinstelling kan daarom op een ander bord verschillende resultaten opleveren.
Pasta-reologie en verwarmingsreactie zijn ook met elkaar verbonden. Zie de gids voorfysieke eigenschappen van soldeerpastavoor viscositeits-, kleefkracht- en vloeioverwegingen.
Maakt soldeerpasta op lage- temperatuur handmatig reflow veilig?
Een lager-smeltende legering kan de thermische vraag van een proces verminderen, maar corrigeert geen slechte temperatuuruniformiteit, ongecontroleerde luchtstroom, overmatig afzettingsvolume of een ongeschikt verbindingsontwerp.
Formuleringen voor lage-temperaturen hebben ook product-specifieke legerings-, flux-, mechanische en betrouwbaarheidsoverwegingen. Bekijk de huidige documentatie voor de geselecteerdelood-vrije soldeerpasta voor lage- temperaturenin plaats van instellingen van een andere legering over te dragen.
Illustratieve scenario's
De volgende voorbeelden tonen het besluitvormingsproces en vertegenwoordigen geen gemeten productieresultaten.
Scenario 1: Klein enkel-zijdig sensorprototype
Een klein, plat prototype bevat aan één kant zichtbare weerstanden, condensatoren en een gelode IC. De onderkant bevat geen componenten en de koperverdeling is matig.
Een temperatuurgecontroleerde kookplaat- kan een redelijke startmethode zijn als de operator het pastavolume kan regelen, de plaat kan bevestigen, thermokoppels kan bevestigen en elke verbinding kan inspecteren. Het proces moet nog steeds worden vastgelegd en mag niet geschikt worden geacht voor productiehoeveelheden.
Scenario 2: QFP-vervanging op een bevolkte controllerkaart
Voor een gevulde controllerkaart is vervanging van één zichtbare-lead-QFP vereist. Nabijgelegen connectoren kunnen niet tegen een brede verwarming van de hele- plaat, terwijl een groot grondoppervlak de lokale thermische belasting verhoogt.
Voorverwarmen aan de onderkant plus gecontroleerde hete lucht-aan de bovenkant kan geschikter zijn dan alleen een kookplaat. De operator moet aangrenzende delen beschermen, het doel en nabijgelegen gevoelige locaties meten en elke toegankelijke leiding na afkoeling inspecteren.
Wanneer moet u stoppen en een Reflow-oven of een professioneel Rework-systeem gebruiken?
Handmatige verwerking met hete-plaat of hete-lucht is niet de voorkeursroute als de montage bestaat uit:
- grote BGA-arrays of onderaan- beëindigde pakketten die verborgen-gezamenlijke acceptatie vereisen;
- QFN- of SON-pakketten met een kritisch centrum-padsoldeervolume;
- dichte meerlaagse constructie en grote thermische gradiënten;
- zware componenten aan beide zijden van de printplaat;
- optische apparaten of warmte-gevoelige plastic onderdelen;
- vocht-gevoelige componenten zonder gecontroleerde verwerkingsgegevens;
- veiligheids-gerelateerde of hoge-betrouwbaarheidsvereisten;
- een productiehoeveelheid die gevalideerde herhaalbaarheid vereist;
- geen geloofwaardige manier om de temperatuur te meten of het resultaat te inspecteren.
Infineon's pakket-specifieke richtlijnen bevelen geforceerde-convectieoven-reflow aan voor geïntegreerde QFN- en SON-assemblage en merkt op dat conventionele optische inspectie beperkt is voor verbindingen die hoofdzakelijk onder het pakket zijn gevormd.
Gespecialiseerdhalfgeleider soldeerpastamoeten worden geselecteerd en gevalideerd samen met het pakket-, stencil-, verwarmings- en inspectieproces.
Veelvoorkomende defecten en eerste controles
| Waargenomen defect | Mogelijke oorzaak | Eerste controle |
|---|---|---|
| Tombstoned onderdeel | Ongelijkmatige verwarming of ongelijkmatige bevochtiging | Vergelijk zowel de padtemperaturen als de pasta-afzettingen |
| Soldeer brug | Overmatige beweging van pasta of component | Stortvolume, plaatsing en luchtstroom |
| Soldeer ballen | Overtollige pasta, vervuiling of agressieve verhitting | Staat van de pasta, aangebracht volume en verwarmingssnelheid |
| Open voeg | Onvoldoende pasta of een koud kussen | Thermische massa van koper en werkelijke verbindingstemperatuur |
| Verschoven onderdeel | Luchtstroom of beweging terwijl soldeer vloeibaar is | Nozzle-controle en koelstabiliteit |
| Onvolledige coalescentie | Onvoldoende thermische blootstelling of aangetast materiaal | Gemeten profiel en plakgeschiedenis |
| Verdonkerd soldeermasker of laminaat | Overmatige lokale verwarming | Blootstellingstijd, afstand en gemeten temperatuur |
| Opgeheven kussen | Overmatige hitte of mechanische kracht | Behandeling van herbewerking en verblijftijd |
Een zichtbaar defect mag niet automatisch aan de soldeerpasta worden toegeschreven. Bekijk de afzetting, het plaatontwerp, de verwarmingsmethode en de plaatsing van de componenten samen. De bredere gids voorEvaluatie van soldeerprestatiesbiedt aanvullende testcategorieën.
Inspectie na handmatige reflow
Gebruik voor toegankelijke verbindingen een geschikte vergroting om het volgende te inspecteren:
- bevochtiging van zowel het kussen als de afsluiting;
- bruggen en soldeerballen;
- open of gedeeltelijk bevochtigde leidingen;
- componentverschuiving of rotatie;
- onvoldoende soldeervolume;
- residu buiten het beoogde gebied;
- soldeermasker, pad of laminaatschade.
Elektrische continuïteit kan geselecteerde openingen en kortsluitingen identificeren, maar kan geen holtes, bevochtigingsgebieden, mechanische sterkte of elke verborgen verbinding beoordelen.
De officiële pakketrichtlijnen van Infineon beschrijven röntgeninspectie als geschikt voor componenten die niet adequaat kunnen worden geïnspecteerd met optische methoden. GebruikInspectieprincipes van soldeerpastavóór de herschikking en een geschikte inspectiemethode na-de herschikking daarna.
Registreer de pastapartij, apparatuur, thermokoppelposities, gemeten temperatuurgeschiedenis, operator, inspectieresultaat en uiteindelijke beschikking.
Veelgestelde vragen
Vraag: Kan ik soldeerpasta reflowen met een hete-luchtpistool?
A: Een temperatuur{0}} en luchtstroom-gecontroleerd elektronica-bewerkingsstation kan geschikt zijn voor lokaal werk. Een bouwwarmtepistool mist over het algemeen de controle die nodig is voor kleine SMD-componenten.
Vraag: Kan een kookplaat een reflow-oven vervangen?
A: Het ondersteunt mogelijk geselecteerde kleine prototypes, maar biedt niet de gecontroleerde zones, luchtstroom en herhaalbaarheid van een geprofileerde productieoven.
Vraag: Is hete lucht of een hete plaat beter voor SMD-solderen?
A: Een gecontroleerde kookplaat is meestal het betere uitgangspunt voor een eenvoudig prototype van een volledig- bord. Gecontroleerde hete lucht is meestal beter voor één onderdeel of een beperkt nabewerkingsgebied.
Vraag: Hoeveel thermokoppels moet ik gebruiken?
A: Gebruik voldoende meetpunten om de waarschijnlijk koude verbinding en de meest warmte-gevoelige locatie weer te geven. Voor complexe borden zijn mogelijk extra punten nodig.
Vraag: Kan ik een kookplaat gebruiken voor een dubbelzijdige printplaat-?
A: Alleen in geselecteerde, gevalideerde gevallen. Onderdelen aan de onderkant kunnen in contact komen met het oppervlak, opnieuw smelten of bewegen, en er kan een bevestiging nodig zijn.
Vraag: Kan ik hete lucht gebruiken voor BGA- of QFN-pakketten?
A: Professionele systemen kunnen deze pakketten herwerken, maar ongecontroleerd handwerk zonder profilering, plaatsingscontrole en verborgen-gezamenlijke inspectie brengt aanzienlijke onzekerheid met zich mee.
Conclusie
Soldeerpasta kan voor geselecteerde prototypes en reparaties zonder speciale oven worden gesmolten, maar de verwarmingsmethode moet bij de taak passen.
Gebruik een temperatuurgecontroleerde- kookplaat of PCB-voorverwarmer voor een geselecteerd klein- prototype van het hele bord, en gecontroleerde hete lucht voor plaatselijk nabewerking. Gebruik een geprofileerde oven of een professioneel nabewerkingssysteem als er sprake is van verborgen verbindingen, complexe thermische massa, herhaalbaarheid of hoge betrouwbaarheid.
De belangrijkste controle is de gemeten respons van de printplaat en componenten-niet het getal dat op het gereedschap wordt weergegeven. Relevante materialen kunnen worden bekeken in deYIHMA-soldeerpasta-assortimenten procesdetails kunnen worden ingediend via deYIHMA-vragenpagina.
