Uvod
U modernim proizvodnim procesima za površinsku montažu visoke gustine, široko rasprostranjeno usvajanje lemljenja bez olova značajno je podiglo temperaturni raspon unutarreflow peći, sa vršnim temperaturama koje obično dostižu 240 do 250 stepeni. Na tako visokim temperaturama, kisik u zraku burno reagira s rastopljenim lemom i bakrenim jastučićima na PCB-u, uzrokujući pogoršanje vlaženja lemnog spoja. Da bi se oksidacija svela na svoju fizičku granicu, uvođenje atmosfere za zaštitu dušika postalo je ključna mjera u visokopreciznoj proizvodnji PCBA. Međutim, jednostavno unošenje dušika ne jamči visokokvalitetno lemljenje; samo preciznom kontrolom koncentracije kiseonika u pećnici do nivoa ppm (delova na milion) može se u potpunosti realizovati procesna vrednost atmosfere azota.
Mehanizam oštećenja mikrostrukture lemnih spojeva izazvanih kiseonikom u okruženjima visoke temperature
Zona grijanja i zona lemljenja unutarreflow reflowsu područja visokog rizika za oksidacijske reakcije. Kada se pasta za lemljenje na pločici topi na visokim temperaturama, aktivni sastojci u maski za lemljenje na površini metalnog praha počinju da se isparavaju, izlažući visoko reaktivnu površinu rastaljenog metala. U ovom trenutku, ako je koncentracija preostalog kisika u pećnici previsoka, molekule kisika će odmah reagirati s metalnim elementima kao što su kalaj i bakar, stvarajući gust film kalajnog oksida (SnO ili SnO₂) na površini lemnog spoja. Ovaj oksidni film visoke tačke topljenja značajno povećava površinsku napetost rastaljenog lema, ometajući njegovu difuziju i širenje prema van, što direktno dovodi do povećanja kontaktnog ugla lemnih spojeva. Na mikroskopskom nivou, oksidacija također ometa normalan rast intermetalnih spojeva (IMC) između bakarnih jastučića i legure kalaja, uzrokujući da oni postaju grubi i diskontinuirani. Kada je gotovi PCBA podvrgnut termičkom naprezanju ili mehaničkim vibracijama tokom naknadnog rada, ovi mikroskopski interfejsi - koji su postali krhki zbog oksidacije - vrlo su skloni pucanju pod naprezanjem, što dovodi do sporadičnih kvarova na električnim kontaktima.
Pragovi nivoa PPM za koncentraciju kiseonika na osnovu različitih paketa uređaja
Precizna kontrola koncentracije kiseonika zahteva uspostavljanje diferenciranih graničnih vrednosti na osnovu fizičkih karakteristika ploče i tipa paketa uređaja. Slijepa potraga za ekstremno niskim koncentracijama kisika dovodi do eksponencijalnog povećanja troškova potrošnje dušika; stoga se mora uspostaviti naučno utemeljen prozor procesa. Za standardne 0402 i 0603 komponente otpornika i kondenzatora za površinsku montažu, kao i QFP uređaje finog koraka, kontrola koncentracije kiseonika u rasponu od 1.000 do 1.500 ppm efikasno suzbija površinsku oksidaciju i osigurava osnovno povećanje vlaženja. Međutim, kada se radi o QFN-ovima koji sadrže jastučiće na dnu velike površine, ultra-minijaturne 01005 komponente ili gusto zbijene BGA, CSP-ove i flip-chip uređaje, crvene linije procesa moraju biti strogo pooštrene. Ovakvi projekti proizvodnje PCBA visoke preciznosti zahtijevaju da se koncentracija kisika u zoni lemljenja striktno održava između 200 ppm i 500 ppm. U izuzetno inertnom okruženju ispod 500 ppm, sposobnost vlaženja lema doživljava kvalitativni skok, ne samo da značajno smanjuje stopu šupljina unutar BGA, već i potpuno eliminiše defekte premošćavanja lemljenja između pinova ultra finog nagiba.
Digitalna kontrola putem uzorkovanja sa više tačaka zatvorene petlje i regulacije protoka azota
Postizanje dugoročne stabilnosti koncentracije kiseonika na nivou PPM unutar reflow peći ne može se oslanjati na periodično ručno testiranje van mreže; mora zavisiti od ugrađenog online sistema za analizu koncentracije kiseonika u više tačaka u pećnici za reflow i kontrolnih algoritama zatvorene petlje. Visokokvalitetne peći za refluks obično su opremljene visoko preciznim cirkonijum senzorima kiseonika u zonama predgrijavanja, izjednačavanja, lemljenja i hlađenja. Ovi senzori kontinuirano uzorkuju plin iz peći u realnom vremenu na frekvenciji od jedne sekunde kako bi pratili lokalne fluktuacije u koncentraciji kisika. Digitalni kontrolni sistem (SPC) dinamički hvata ove diskretne tokove podataka. Ako koncentracija kiseonika u zoni lemljenja padne na 450 ppm-premašivši zadatu gornju granicu procesa od 400 ppm-zbog vazduha koji ulazi kada ploče ulaze ili izlaze iz pećnice, pozadinska kontrolna jedinica momentalno izdaje komandu da naloži regulacionom ventilu kontrolisanog pritiska u tom području da poveća brzinu protoka azota visoke čistoće. U isto vrijeme, plinske zavjese i izduvni sistemi na oba kraja peći rade zajedno kako bi podesili ravnotežu protoka zraka, brzo izbacujući infiltrirani zrak i vraćajući koncentraciju kisika u sigurnim granicama u roku od 20 sekundi, osiguravajući da svaka ploča prolazi kroz konstantno okruženje s ekstremno niskim sadržajem kisika.
Koordinacija od kraja do kraja osigurava da su čistoća dušika i upravljanje nepropusnošću ugrađeni u specifikacije procesa
Kontrola kiseonika na nivou PPM je sistematski poduhvat koji se ne oslanja samo na kontrolu zatvorenog kruga peći za reflow, već i na standardizovano upravljanje spoljnim sistemima podrške. Čistoća zaliha azota na izvoru mora zadovoljiti standard "pet-devet" od 99,999%. Ovo je osnovni fizički preduslov za osiguranje da se nivoi kiseonika unutar peći mogu smanjiti na ispod 200 ppm. Tokom rutinskog održavanja, tehničari moraju povremeno provjeravati nepropusnost zaptivke gornjeg poklopca pećnice, stakla prozora za pregled i mehaničkih spojeva mehanizama za podešavanje šine vodilice kako bi striktno spriječili curenje plina uzrokovano mikroskopskim prazninama koje su rezultat termičkog širenja i skupljanja. Štaviše, tokom faze planiranja proizvodnje prije montaže PCBA površinske montaže, inženjeri materijala bi trebali optimizirati izbor paste za lemljenje za okruženje dušika odabirom niskog ostatka, visoko reaktivne paste za lemljenje bez halogena prikladnu za uvjete s niskim sadržajem kisika. Koristeći zaštitnu inkapsulaciju aktivatora aktivatora, sučelje za lemljenje se dodatno pročišćava, što rezultira besprijekornim formiranjem lemnih spojeva na cijeloj ploči.
Profil kompanije
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., osnovan 2010. godine, je profesionalni proizvođač specijalizovan za SMT pick and place mašine, reflow peći, mašinu za štampanje šablona, SMT proizvodnu liniju i druge SMT proizvode. Imamo vlastiti tim za istraživanje i razvoj i vlastitu tvornicu, koristeći prednosti vlastitog bogatog iskustva u istraživanju i razvoju, dobro obučenu proizvodnju, stekli veliku reputaciju kupaca širom svijeta.
U ovoj deceniji samostalno smo razvili NeoDen4, NeoDen IN6, NeoDen K1830, NeoDen FP2636 i druge SMT proizvode, koji su se dobro prodavali širom sveta. Do sada smo prodali više od 10.000 komada mašina i izvezli ih u preko 130 zemalja širom sveta, uspostavivši dobru reputaciju na tržištu. U našem globalnom ekosistemu, sarađujemo sa našim najboljim partnerom kako bismo pružili prodajnu uslugu koja je potpunija, profesionalnu i efikasnu tehničku podršku.
Vjerujemo da sjajni ljudi i partneri čine NeoDen odličnom kompanijom i da naša posvećenost inovacijama, raznolikosti i održivosti osigurava da je SMT automatizacija dostupna svakom hobisti svuda.