วิธีการตั้งค่าอุณหภูมิการบัดกรีแบบรีโฟลว์แบบไร้สารตะกั่ว

เส้นโค้งอุณหภูมิการบัดกรีแบบรีโฟลว์แบบไร้สารตะกั่วแบบดั้งเดิม Sn96.5Ag3.0Cu0.5 ทั่วไปA คือพื้นที่ทำความร้อน B คือพื้นที่อุณหภูมิคงที่ (พื้นที่เปียก) และ C คือพื้นที่หลอมละลายดีบุกหลังจาก 260S คือโซนทำความเย็น

Sn96.5Ag3.0Cu0.5 เส้นโค้งอุณหภูมิการบัดกรีแบบรีโฟลว์แบบไร้สารตะกั่วแบบดั้งเดิม

วัตถุประสงค์ของการทำความร้อนโซน A คือการทำให้บอร์ด PCB ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิการเปิดใช้งานฟลักซ์อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจากอุณหภูมิห้องเป็นประมาณ 150°C ในเวลาประมาณ 45-60 วินาที และความชันควรอยู่ระหว่าง 1 ถึง 3 หากอุณหภูมิสูงขึ้นเร็วเกินไป อาจพังทลายและนำไปสู่ข้อบกพร่อง เช่น เม็ดบัดกรีและการเชื่อมติด

อุณหภูมิคงที่โซน B อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเบาๆ จาก 150°C ถึง 190°Cเวลาจะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์และควบคุมที่ประมาณ 60 ถึง 120 วินาทีเพื่อให้การทำงานของตัวทำละลายฟลักซ์ทำงานอย่างเต็มที่ และกำจัดออกไซด์ออกจากพื้นผิวการเชื่อมหากเวลานานเกินไปอาจเกิดการกระตุ้นมากเกินไปซึ่งส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อมในขั้นตอนนี้ สารออกฤทธิ์ในตัวทำละลายฟลักซ์เริ่มทำงาน และเรซินขัดสนเริ่มอ่อนตัวและไหลสารออกฤทธิ์จะกระจายและแทรกซึมไปกับเรซินขัดสนบนแผ่น PCB และพื้นผิวปลายบัดกรีของชิ้นส่วน และทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของพื้นผิวของแผ่นและพื้นผิวบัดกรีชิ้นส่วนปฏิกิริยาการทำความสะอาดพื้นผิวที่จะเชื่อมและขจัดสิ่งสกปรกในเวลาเดียวกัน เรซินขัดสนจะขยายตัวอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างฟิล์มป้องกันที่ชั้นนอกของพื้นผิวการเชื่อม และแยกออกจากการสัมผัสกับก๊าซภายนอก ปกป้องพื้นผิวการเชื่อมจากการเกิดออกซิเดชันวัตถุประสงค์ของการตั้งเวลาอุณหภูมิคงที่เพียงพอคือเพื่อให้แผ่น PCB และชิ้นส่วนมีอุณหภูมิเท่ากันก่อนทำการบัดกรีแบบรีโฟลว์ และลดความแตกต่างของอุณหภูมิ เนื่องจากความสามารถในการดูดซับความร้อนของชิ้นส่วนต่างๆ ที่ติดตั้งบน PCB นั้นแตกต่างกันมากป้องกันปัญหาด้านคุณภาพที่เกิดจากความไม่สมดุลของอุณหภูมิในระหว่างการรีโฟลว์ เช่น หลุมฝังศพ การบัดกรีที่ผิดพลาด เป็นต้น หากโซนอุณหภูมิคงที่ร้อนขึ้นเร็วเกินไป ฟลักซ์ในสารบัดกรีจะขยายและระเหยอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดปัญหาด้านคุณภาพต่างๆ เช่น รูขุมขน เป่า ดีบุกและลูกปัดดีบุกหากเวลาอุณหภูมิคงที่นานเกินไป ตัวทำละลายฟลักซ์จะระเหยมากเกินไป และสูญเสียกิจกรรมและฟังก์ชันการป้องกันในระหว่างการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ส่งผลให้เกิดผลเสียตามมาหลายอย่าง เช่น การบัดกรีเสมือน รอยประสานที่ตกค้างดำคล้ำ และข้อต่อบัดกรีหมองคล้ำในการผลิตจริงควรตั้งเวลาอุณหภูมิคงที่ตามลักษณะของผลิตภัณฑ์จริงและสารบัดกรีไร้สารตะกั่ว

เวลาที่เหมาะสมสำหรับการบัดกรีโซน C คือ 30 ถึง 60 วินาทีระยะเวลาการหลอมดีบุกที่สั้นเกินไปอาจทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น การบัดกรีอ่อน ในขณะที่เวลานานเกินไปอาจทำให้โลหะไดอิเล็กทริกมากเกินไปหรือทำให้ข้อต่อบัดกรีมืดลงในขั้นตอนนี้ ผงโลหะผสมในสารบัดกรีจะละลายและทำปฏิกิริยากับโลหะบนพื้นผิวที่บัดกรีตัวทำละลายฟลักซ์จะเดือดในเวลานี้และเร่งการระเหยและการแทรกซึม และเอาชนะแรงตึงผิวที่อุณหภูมิสูง ทำให้โลหะบัดกรีโลหะผสมเหลวไหลไปพร้อมกับฟลักซ์ กระจายบนพื้นผิวของแผ่นและห่อพื้นผิวปลายบัดกรีของชิ้นส่วนเพื่อสร้างรูปแบบ มีผลทำให้เปียกตามทฤษฎีแล้ว ยิ่งอุณหภูมิยิ่งสูง ผลของการทำให้เปียกก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้นอย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง ต้องพิจารณาความทนทานต่ออุณหภูมิสูงสุดของบอร์ด PCB และชิ้นส่วนต่างๆการปรับอุณหภูมิและเวลาของโซนการบัดกรีแบบรีโฟลว์คือการค้นหาความสมดุลระหว่างอุณหภูมิสูงสุดและผลการบัดกรี กล่าวคือ เพื่อให้ได้คุณภาพการบัดกรีในอุดมคติภายในอุณหภูมิและเวลาสูงสุดที่ยอมรับได้

หลังจากโซนเชื่อมเป็นโซนทำความเย็นในขั้นตอนนี้ สารบัดกรีจะเย็นลงจากของเหลวเป็นของแข็งเพื่อสร้างข้อต่อประสาน และเม็ดคริสตัลจะถูกสร้างขึ้นภายในข้อต่อประสานการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วสามารถสร้างข้อต่อบัดกรีที่เชื่อถือได้และมีความมันวาวสดใสเนื่องจากความเย็นอย่างรวดเร็วสามารถทำให้ข้อต่อบัดกรีก่อตัวเป็นโลหะผสมที่มีโครงสร้างแน่นหนา ในขณะที่อัตราการเย็นตัวที่ช้ากว่าจะทำให้เกิด intermetal จำนวนมากและก่อตัวเป็นเกรนขนาดใหญ่ขึ้นบนพื้นผิวข้อต่อความน่าเชื่อถือของความแข็งแรงเชิงกลของข้อต่อบัดกรีนั้นต่ำ และพื้นผิวของข้อต่อบัดกรีจะมีสีเข้มและมีความมันวาวต่ำ

การตั้งค่าอุณหภูมิการบัดกรีแบบรีโฟลว์ไร้สารตะกั่ว

ในกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์แบบไร้สารตะกั่ว ควรแปรรูปโพรงเตาหลอมจากโลหะแผ่นทั้งชิ้นหากช่องเตาหลอมทำจากโลหะแผ่นชิ้นเล็กๆ การบิดงอของช่องเตาหลอมจะเกิดขึ้นได้ง่ายภายใต้อุณหภูมิสูงที่ปราศจากสารตะกั่วจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทดสอบความขนานของแทร็กที่อุณหภูมิต่ำหากรางมีรูปร่างผิดปกติที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากวัสดุและการออกแบบ การติดและการล้มของกระดานจะเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในอดีต หัวแร้งบัดกรี Sn63Pb37 เป็นการบัดกรีทั่วไปโลหะผสมที่เป็นผลึกมีจุดหลอมเหลวและอุณหภูมิจุดเยือกแข็งเท่ากัน คือ 183°C ทั้งคู่ข้อต่อบัดกรีไร้สารตะกั่วของ SnAgCu ไม่ใช่โลหะผสมยูเทคติกช่วงจุดหลอมเหลวอยู่ที่ 217°C-221°Cอุณหภูมิจะเป็นของแข็งเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 217°C และอุณหภูมิจะเป็นของเหลวเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 221°Cเมื่ออุณหภูมิอยู่ระหว่าง 217°C ถึง 221°C โลหะผสมจะมีสถานะไม่เสถียร