Yêu cầu về nhiệt độ cho hàn chảy SMT

Hàn chảy SMT là một quá trình độc đáo và quan trọng trong quá trình xử lý bản vá. Bốn vùng nhiệt độ chính của hàn chảy là vùng gia nhiệt trước, vùng nhiệt độ không đổi, vùng chảy và vùng làm mát. Mỗi giai đoạn gia nhiệt vùng nhiệt độ có ý nghĩa quan trọng riêng.

1. Giai đoạn vùng làm nóng trước

PCBA để xử lý bản vá đạt đến nhiệt độ gia nhiệt lò nung chảy lại là 150 độ so với nhiệt độ trong nhà và tốc độ gia nhiệt nhỏ hơn 2 độ / giây, được gọi là giai đoạn gia nhiệt trước. Mục đích của giai đoạn gia nhiệt trước là làm bay hơi dung môi có điểm nóng chảy thấp hơn trong kem hàn. Các thành phần chính của chất trợ dung trong kem hàn bao gồm nhựa thông, chất hoạt hóa, chất cải thiện độ nhớt và dung môi. Vai trò của dung môi chủ yếu là chất mang nhựa thông và đảm bảo thời gian lưu trữ của kem hàn. Trong giai đoạn gia nhiệt trước, cần phải bốc hơi dung môi dư thừa, nhưng phải kiểm soát tốc độ gia nhiệt. Tốc độ gia nhiệt quá cao sẽ gây ra tác động ứng suất nhiệt lên các thành phần, làm hỏng các thành phần hoặc làm giảm hiệu suất và tuổi thọ của thành phần. Điều sau có hại hơn vì các sản phẩm đã được giao cho khách hàng. Một lý do khác là tốc độ gia nhiệt quá cao sẽ khiến kem hàn bị sụp đổ, gây ra nguy cơ đoản mạch và tốc độ gia nhiệt quá cao sẽ khiến dung môi bay hơi quá nhanh, dễ khiến các thành phần kim loại bắn ra ngoài và xuất hiện các hạt thiếc.

2. Giai đoạn vùng nhiệt độ không đổi

Toàn bộ bảng PCBA được nung nóng từ từ đến 170 độ để làm cho bảng mạch đạt đến nhiệt độ đồng đều, được gọi là giai đoạn nhiệt độ không đổi (ngâm hoặc cân bằng). Thời gian thường là 70-120 giây. Ở giai đoạn này, nhiệt độ tăng chậm. Việc thiết lập giai đoạn nhiệt độ không đổi chủ yếu nên tham khảo các khuyến nghị của nhà cung cấp kem hàn và khả năng chịu nhiệt của bảng PCBA. Giai đoạn nhiệt độ không đổi có ba chức năng. Một là làm cho toàn bộ PCBA đạt đến nhiệt độ đồng đều và giảm tác động của ứng suất nhiệt đi vào khu vực chảy lại, cũng như các khuyết tật hàn khác như cong vênh linh kiện, hàn nguội một số linh kiện có khối lượng lớn, v.v.; chức năng quan trọng khác là Đó là, chất trợ dung trong kem hàn bắt đầu trải qua phản ứng tích cực, làm tăng hiệu suất làm ướt bề mặt mối hàn, để chất hàn nóng chảy có thể làm ướt tốt bề mặt mối hàn; chức năng thứ ba là làm bay hơi thêm dung môi trong chất trợ dung. Do tầm quan trọng của giai đoạn giữ nhiệt, thời gian và nhiệt độ giữ nhiệt phải được kiểm soát tốt, không chỉ để đảm bảo rằng chất trợ dung có thể làm sạch bề mặt hàn tốt mà còn để đảm bảo rằng chất trợ dung không bị tiêu thụ hoàn toàn trước khi đến giai đoạn nóng chảy lại và có thể được kích hoạt trong giai đoạn nóng chảy lại. Để ngăn ngừa quá trình oxy hóa lại.

3. Giai đoạn vùng trả về

Bảng PCBA được nung nóng đến vùng nóng chảy để làm tan chảy kem hàn. Bảng đạt đến nhiệt độ cao nhất, thường là 230 độ -245 độ, được gọi là giai đoạn chảy lại. Thời gian trên đường liquidus thường là 30-60 giây. Trong giai đoạn chảy lại, nhiệt độ tiếp tục tăng trên đường chảy lại, kem hàn nóng chảy và phản ứng làm ướt xảy ra, và lớp hợp chất liên kim loại bắt đầu hình thành, cuối cùng đạt đến nhiệt độ đỉnh. Nhiệt độ đỉnh trong vùng chảy lại được xác định bởi thành phần hóa học của kem hàn, đặc điểm của các thành phần và vật liệu PCB. Nếu nhiệt độ đỉnh trong vùng chảy lại quá cao, bảng mạch có thể bị cháy hoặc cháy xém; nếu nhiệt độ đỉnh quá thấp, các mối hàn sẽ có màu xám và sần sùi. Do đó, nhiệt độ đỉnh trong vùng nhiệt độ này phải đủ cao để cho phép chất trợ dung hoạt động đầy đủ và có khả năng làm ướt tốt, nhưng không được quá cao để gây hư hỏng, đổi màu hoặc cháy xém các thành phần hoặc bảng mạch. Khu vực nấu chảy lại cũng nên cân nhắc rằng độ dốc tăng dần của nhiệt độ không được khiến các thành phần bị sốc nhiệt. Thời gian nấu chảy lại phải càng ngắn càng tốt trong khi vẫn đảm bảo hàn tốt các thành phần. Nhìn chung, 30-60s là tốt nhất. Thời gian nấu chảy lại quá dài và nhiệt độ cao sẽ làm hỏng các thành phần dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và cũng sẽ khiến lớp hợp chất liên kim loại IMC quá dày, khiến mối hàn rất giòn và làm giảm khả năng chống mỏi của mối hàn.

4. Giai đoạn vùng làm mát

Quá trình giảm nhiệt độ được gọi là giai đoạn làm mát và tốc độ làm mát là 3-5 độ /giây. Tầm quan trọng của giai đoạn làm mát thường bị bỏ qua. Một quá trình làm mát tốt cũng đóng vai trò quan trọng trong kết quả cuối cùng của mối hàn. Tốc độ làm mát nhanh hơn có thể tinh chỉnh cấu trúc vi mô của mối hàn. Thay đổi hình thái và sự phân bố của các hợp chất liên kim loại và cải thiện các tính chất cơ học của hợp kim hàn. Đối với hàn không chì trong sản xuất thực tế, việc tăng tốc độ làm mát thường có thể giảm khuyết tật và cải thiện độ tin cậy mà không ảnh hưởng xấu đến các thành phần. Tuy nhiên, tốc độ làm mát quá nhanh cũng sẽ gây ảnh hưởng đến các thành phần, gây ra sự tập trung ứng suất, khiến các mối hàn của sản phẩm bị hỏng sớm trong quá trình sử dụng. Do đó, hàn chảy phải cung cấp đường cong làm mát tốt.

Tìm hiểu thêm về kiến ​​thức Tecoo SMT:
Chức năng chính của việc thêm nitơ (N2) vào quá trình hàn chảy lại SMT