Nitrogen Reflow Soldering ແມ່ນຫຍັງ ແລະເປັນຫຍັງຕ້ອງພິຈາລະນາມັນ?
ການໄຫຼຄືນຂອງໄນໂຕຣເຈນແທນອາກາດມາດຕະຖານໃນເຕົາອົບດ້ວຍ N₂ ບໍລິສຸດ 99.9%. ການຂາດອົກຊີເຈນປ້ອງກັນການສ້າງ oxide ເທິງແຜ່ນ solder ແລະສ່ວນປະກອບນໍາ.
ການປຽບທຽບຂະບວນການ
ບັນຫາ Oxidation ກ່ຽວກັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA
ຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA ມັກຈະໃຊ້ແຜ່ນຄວາມຮ້ອນຂະຫນາດໃຫຍ່ (ທອງແດງສໍາຜັດ) ພາຍໃຕ້ MOSFETs, ໄດເວີປະຕູ, ແລະ ICs ການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານ. pads ເຫຼົ່ານີ້ oxidize ຢ່າງໄວວາໃນ reflow ອາກາດ, ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ solder ຈາກ wetting ຢ່າງເຕັມສ່ວນ. ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນ voids ທີ່ໃສ່ກັບຄວາມຮ້ອນແລະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງພາກສະຫນາມຫຼັງຈາກ 1000+ ຊົ່ວໂມງປະຕິບັດງານ.
ບ່ອນທີ່ Nitrogen Reflow ໃຫ້ມູນຄ່າທີ່ຊັດເຈນ
ບໍ່ແມ່ນທຸກໆຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA ໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດເທົ່າທຽມກັນ. ໄນໂຕຣເຈນເຮັດໃຫ້ຄວາມຮູ້ສຶກໃນສະຖານະການສະເພາະ.
ພື້ນທີ່ທອງແດງຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະອົງປະກອບຫນັກ
ຂໍ້ມູນໃນໂລກທີ່ແທ້ຈິງ: ໃນເຄື່ອງຄວບຄຸມຫຸ່ນຍົນຫົກແກນ PCBA ທີ່ມີ 12 MOSFETs ພະລັງງານຢູ່ໃນກະດານດຽວ, ໄນໂຕຣເຈນ reflow ຫຼຸດລົງພາກສະຫນາມກັບຄືນມາຈາກ 3.2% ເປັນ 0.4% ໃນໄລຍະ 24 ເດືອນ. ຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫຼວຕົ້ນຕໍ - ແຜ່ນລະບາຍຄວາມຮ້ອນເຮັດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເກີນ - ຫຼຸດລົງ 87%.
ແຮງດັນຕ່ຳ, ກະແສໄຟຟ້າແຮງສູງ
ຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA ສໍາລັບ servo drives ປະຕິບັດ 30--80A ໃນຊັ້ນໃນ. Voids ພາຍໃຕ້ຕົວຕ້ານທານທີ່ມີຄວາມຮູ້ສຶກໃນປະຈຸບັນ (0.5 mΩ, ຊຸດ 2512) ສ້າງການປ່ຽນແປງການຕໍ່ຕ້ານທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ການອ່ານ torque.
ບ່ອນທີ່ Nitrogen Reflow ແມ່ນບໍ່ຈໍາເປັນ
ໄນໂຕຣເຈນເພີ່ມຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ (ການດັດແປງເຕົາອົບ + ການບໍລິໂພກອາຍແກັສ = $0.08--0.12 ຕໍ່ PCBA). ຢ່າໃຊ້ມັນສໍາລັບກໍລະນີເຫຼົ່ານີ້.
ກະດານຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ມີມະຫາຊົນຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາ
ກະດານທີ່ໃຊ້ Flux ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງ
ບາງ fluxes ທີ່ບໍ່ສະອາດ (ເຊັ່ນ: Senju M705-GRN360-K2-V) ມີ activators ທີ່ເຮັດວຽກປະສິດທິພາບໃນອາກາດສູງເຖິງ 240 ° C. ໄນໂຕຣເຈນເພີ່ມບໍ່ມີປະໂຫຍດທີ່ສາມາດວັດແທກໄດ້. ກວດເບິ່ງແຜ່ນຂໍ້ມູນ flux ສໍາລັບຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງອົກຊີ.
ຕົວກໍານົດການຈັດຕັ້ງປະຕິບັດສໍາລັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA
ຖ້າທ່ານຕັດສິນໃຈໃຊ້ໄນໂຕຣເຈນ, ນໍາໃຊ້ການຕັ້ງຄ່າສະເພາະເຫຼົ່ານີ້.
ໂປຣໄຟລ໌ເຕົາອົບພາຍໃຕ້ໄນໂຕຣເຈນ
ສຳຄັນ: ຮັກສາ O₂ ຕໍ່າກວ່າ 1000 ppm ໃນລະຫວ່າງຈຸດສູງສຸດຂອງ reflow. ສູງກວ່າ 1500 ppm, ຜົນປະໂຫຍດຫາຍໄປ - voids ກັບຄືນສູ່ລະດັບ reflow ຂອງອາກາດ.
ອັດຕາການໄຫຼຂອງໄນໂຕຣເຈນ ແລະຄວາມບໍລິສຸດ
ການຄາດຄະເນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ: ສໍາລັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາປົກກະຕິ PCBA ຂອງ 100 × 150 ມມ, ໄນໂຕຣເຈນເພີ່ມ $0.10 ຕໍ່ຄະນະທີ່ 10,000 ປະລິມານ. ຢູ່ທີ່ 100,000 ປະລິມານ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຫຼຸດລົງເຖິງ $ 0.04 ຕໍ່ກະດານ.
ການທົດສອບເພື່ອກວດສອບຜົນປະໂຫຍດໄນໂຕຣເຈນ
ກ່ອນທີ່ຈະໃຫ້ຄໍາຫມັ້ນສັນຍາກັບໄນໂຕຣເຈນສໍາລັບ PCBA ຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາຂອງທ່ານ, ດໍາເນີນການທັງສອງການທົດສອບເຫຼົ່ານີ້.
ການປຽບທຽບການເປັນໂມ້ (X-Ray)
1. Reflow 20 boards ໃນອາກາດ, 20 boards ໃນໄນໂຕຣເຈນ
2. X-ray ແຕ່ລະກະດານຢູ່ 0° ແລະ 45° tilt
3. ວັດແທກພື້ນທີ່ຫວ່າງພາຍໃຕ້ແຜ່ນຄວາມຮ້ອນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດ (ເຊັ່ນ: IC ໄດເວີມໍເຕີ)
4. ຜ່ານເງື່ອນໄຂສໍາລັບເຫດຜົນໄນໂຕຣເຈນ: ການຫຼຸດຜ່ອນໂມ້ > 50% ເມື່ອປຽບທຽບກັບອາກາດ
ການທົດສອບຕັດພາກສ່ວນແລະ Shear
FAQ -- ຄໍາຖາມທົ່ວໄປກ່ຽວກັບ Nitrogen Reflow ສໍາລັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA
Q1: ການໄຫຼຄືນຂອງໄນໂຕຣເຈນປັບປຸງຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຮ່ວມກັນສໍາລັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA ທີ່ມີການສັ່ນສະເທືອນບໍ?
A:ແມ່ນແລ້ວ, ແຕ່ວ່າພຽງແຕ່ສໍາລັບກົນໄກຄວາມລົ້ມເຫຼວສະເພາະ. ຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາມີປະສົບການການສັ່ນສະເທືອນ 5--50 Grms ຈາກມໍເຕີ servo ແລະກ່ອງເກຍ. ສອງຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການສັ່ນສະເທືອນປັບປຸງດ້ວຍໄນໂຕຣເຈນ:
Kirkendall ຖືເປັນໂມຄະ-- ໃນການໄຫຼວຽນຂອງອາກາດ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງທອງແດງ-ກົ່ວ intermetallic (IMC) ແມ່ນບໍ່ສະຫມໍ່າສະເຫມີ, ການສ້າງຊ່ອງຫວ່າງໃນກ້ອງຈຸລະທັດໃນການໂຕ້ຕອບ. ພາຍໃຕ້ການສັ່ນສະເທືອນ, voids ເຫຼົ່ານີ້ coalesce ແລະ crack ຫຼັງຈາກ 5000-10,000 ຊົ່ວໂມງ. ການໄຫຼຄືນຂອງໄນໂຕຣເຈນຜະລິດ IMC ເປັນເອກະພາບ (ຊັ້ນ Cu₆Sn₅) ໂດຍບໍ່ມີຊ່ອງຫວ່າງ. ການທົດສອບການສັ່ນສະເທືອນ (20 Grms, 10--2000 Hz, 100 ຊົ່ວໂມງ) ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂໍ້ຕໍ່ໄນໂຕຣເຈນຢູ່ລອດ 3 × ຕໍ່ໄປອີກແລ້ວ.
solder fatigue ຢູ່ໃກ້ກັບອົງປະກອບຫນັກ-- ໝໍ້ແປງຂະໜາດໃຫຍ່ (15×15 ມມ) ຢູ່ໃນຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA ປະສົບການການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງໃນລະຫວ່າງການອຸ່ນເຄື່ອງຫຸ່ນຍົນ (25°C ຫາ 85°C). ໃນການໄຫຼວຽນຂອງອາກາດ, voids ສຸມໃສ່ພາຍໃຕ້ມຸມອົງປະກອບທີ່ຄວາມກົດດັນສູງສຸດ. voids ເຫຼົ່ານີ້ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນສະຖານທີ່ເລີ່ມຕົ້ນ crack. ດ້ວຍໄນໂຕຣເຈນ, ຂໍ້ຕໍ່ທີ່ບໍ່ມີຊ່ອງຫວ່າງກະຈາຍຄວາມກົດດັນໄດ້ເທົ່າທຽມກັນ.
ການປັບປຸງປະລິມານ-- ການທົດສອບຄວາມໄວຊີວິດ (ການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນ -40 ° C ຫາ +125 ° C, 1000 ຮອບວຽນ + vibration ພ້ອມກັນ) ສະແດງໃຫ້ເຫັນ:
- ທໍ່ລະບາຍອາກາດ: 12% ມີຮອຍແຕກ ຫຼື ບໍ່ສຳເລັດ
- ຂໍ້ຕໍ່ຂອງໄນໂຕຣເຈນ reflow: 1.5% ມີຮອຍແຕກ
ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ໄນໂຕຣເຈນບໍ່ໄດ້ແກ້ໄຂເລຂາຄະນິດ pad ທີ່ຖືກອອກແບບບໍ່ດີຫຼືຮູຮັບແສງ stencil ທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ. ປັບປຸງສິ່ງເຫຼົ່ານັ້ນກ່ອນສະເໝີ, ຈາກນັ້ນຕື່ມໄນໂຕຣເຈນໄວ້.
Q2: ອັດຕາສ່ວນທີ່ບໍ່ມີປະໂຫຍດແມ່ນຫຍັງທີ່ຍອມຮັບໄດ້ສໍາລັບຂັ້ນຕອນພະລັງງານຂອງຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA, ແລະໄນໂຕຣເຈນສາມາດບັນລຸໄດ້ບໍ?
A:ສໍາລັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA ໄລຍະພະລັງງານ ( motor drives, IGBTs, MOSFETs), voiding ຍອມຮັບແມ່ນຂຶ້ນກັບການໂຫຼດຄວາມຮ້ອນ. ມີສາມຊັ້ນ:
ຊັ້ນ 1 - ພະລັງງານສູງ (ຕໍ່ເນື່ອງ > 20A ຕໍ່ FET)
ພື້ນທີ່ຫວ່າງທີ່ຍອມຮັບໄດ້: < 5%. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງ void ດຽວ: < 0.2 mm. ອັນນີ້ສາມາດເຮັດໄດ້ດ້ວຍການໄຫຼຄືນຂອງໄນໂຕຣເຈນ (1000 ppm O₂) ບວກກັບການໄຫຼວຽນຂອງສູນຍາກາດ (ທາງເລືອກ). ໂດຍບໍ່ມີໄນໂຕຣເຈນ, voids ປົກກະຕິແມ່ນ 15--25%.
ຊັ້ນ 2 -- ພະລັງງານປານກາງ (ສູງສຸດ 10--20A, ເປັນໄລຍະໆ)
ພື້ນທີ່ຫວ່າງທີ່ຍອມຮັບໄດ້: < 10%. ບໍ່ມີຊ່ອງຫວ່າງດຽວ > 0.5 ມມ. reflow ໄນໂຕຣເຈນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງບັນລຸ voids 5--8%. ການໄຫຼວຽນຂອງອາກາດຜະລິດ 12--18% -- ມັກຈະເປັນຂອບແຕ່ຈະຜ່ານໄປຖ້າການຈໍາລອງຄວາມຮ້ອນອະນຸຍາດໃຫ້.
ຊັ້ນ 3 -- ພະລັງງານຕໍ່າ (< 5A, ໄອຊີສັນຍານ)
ພື້ນທີ່ຫວ່າງທີ່ຍອມຮັບໄດ້: < 25%. Voids ມີຜົນກະທົບຄວາມຮ້ອນຫນ້ອຍ. ໄນໂຕຣເຈນແມ່ນບໍ່ຈໍາເປັນ. ການໄຫຼວຽນຂອງອາກາດພຽງພໍ.
ໄນໂຕຣເຈນສາມາດບັນລຸລະດັບ 1 ໂດຍບໍ່ມີການສູນຍາກາດ?ບໍ່ -- ໄນໂຕຣເຈນຢ່າງດຽວເຖິງ 5--8% voids ຕໍາ່ສຸດທີ່ເນື່ອງຈາກ gases flux trapped. ສໍາລັບ voids ຍ່ອຍ 5% (ສໍາຄັນສໍາລັບອຸປະກອນ SiC MOSFETs ຫຼື GaN), ທ່ານຈໍາເປັນຕ້ອງ vacuum reflow (ເອົາທາດອາຍຜິດອອກຫຼັງຈາກ solder melts). ໄນໂຕຣເຈນ + ສູນຍາກາດບັນລຸ 1--3% voids.
ໂປໂຕຄອນທົດສອບສໍາລັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA: ວັດແທກຊ່ອງຫວ່າງໃນ 10 ກະດານ. ຖ້າສະເລ່ຍ> 15%, ເພີ່ມໄນໂຕຣເຈນ. ຖ້າສະເລ່ຍ 8--15% ແລະການກະຈາຍພະລັງງານ < 2W ຕໍ່ອົງປະກອບ, ອາກາດແມ່ນຍອມຮັບ. ຖ້າຕ້ອງການ <8%, ໃຫ້ລະບຸການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງໄນໂຕຣເຈນບວກກັບ stencil (ຜ່ານແຜ່ນຄວາມຮ້ອນເພື່ອປ່ອຍ flux).
Q3: ຂ້ອຍສາມາດປ່ຽນເຕົາອົບ reflow ອາກາດທີ່ມີຢູ່ແລ້ວຂອງຂ້ອຍເປັນໄນໂຕຣເຈນສໍາລັບການຜະລິດຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA?
A:ແມ່ນແລ້ວ, ແຕ່ມີການດັດແປງສາມຢ່າງທີ່ບໍ່ສາມາດເຈລະຈາໄດ້. ຜູ້ຜະລິດຈໍານວນຫຼາຍພະຍາຍາມແປງບາງສ່ວນແລະລົ້ມເຫລວ.
ການແກ້ໄຂ 1 - ການຜະນຶກເຕົາອົບ
ເຕົາອົບ reflow ທາງອາກາດມີຊ່ອງຫວ່າງຢູ່ curtains ທາງເຂົ້າ / ອອກຈາກແລະລະຫວ່າງເຂດ. ຄວາມບໍລິສຸດຂອງໄນໂຕຣເຈນຕ້ອງການການປ້ອນອົກຊີ < 50 ລິດ/ນາທີ. ຕິດຕັ້ງ:
- ຜ້າມ່ານແມ່ເຫຼັກສອງຊັ້ນ (ປ່ຽນຕ່ອງໂສ້ງ່າຍໆ)
- ການຄວບຄຸມຄວາມກົດດັນທາງບວກ (1--2 mm H₂O ພາຍໃນເຕົາອົບ)
- ຜະນຶກເຂົ້າກັນທັງໝົດດ້ວຍກະເປົ໋າຊິລິໂຄນທີ່ມີຄວາມຮ້ອນສູງ
ໂດຍບໍ່ມີການຜະນຶກ, ທ່ານຈະບໍລິໂພກ 3--5 × ໄນໂຕຣເຈນຫຼາຍ (ລາຄາ $ 0.30-- $ 0.50 ຕໍ່ກະດານ) ແລະຍັງມີ 5000 ppm O₂ ຢູ່ທີ່ສູງສຸດ - ຮ້າຍແຮງກວ່າເຕົາອົບອາກາດທີ່ຖືກປັບຢ່າງຖືກຕ້ອງ.
ການດັດແກ້ 2 -- ລະບົບການຕິດຕາມອົກຊີເຈນ
ຕິດຕັ້ງເຊັນເຊີ zirconia O₂ 2 ອັນ: ອັນໜຶ່ງຢູ່ໃນເຂດຄວາມຮ້ອນລ່ວງໜ້າ, ໜ່ວຍໜຶ່ງຢູ່ໃນເຂດສູງສຸດ reflow. ເຊັນເຊີຕ້ອງຖືກປັບເປັນລາຍເດືອນ. ຜູ້ຜະລິດຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາຈໍານວນຫຼາຍ PCBA ຂ້າມການປັບທຽບ, ຫຼັງຈາກນັ້ນສົງໄສວ່າເປັນຫຍັງການກັບຄືນ voiding.
ການດັດແກ້ 3 -- conveyor ແລະ lubrication
ທາດແຫຼວທີ່ລະບາຍຄວາມຮ້ອນຂອງເຕົາອົບມາດຕະຖານຈະ vaporize ໃນໄນໂຕຣເຈນ (ການຂາດອົກຊີເຈນທີ່ມີການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມ decomposition). ໃຊ້ນໍ້າມັນ perfluoropolyether (PFPE). ຍີ່ຫໍ້ Kester ຫຼື Klüber. ນໍ້າມັນທີ່ມາດຕະຖານຈະປົນເປື້ອນກະດານແລະສ້າງບານ solder.
ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການປ່ຽນແປງແລະກໍານົດເວລາ:
- ອຸປະກອນ: $8,000--$15,000 (ປະທັບຕາ, ຜ້າມ່ານ, ເຊັນເຊີ, ຄວບຄຸມການໄຫຼ)
- ການຕິດຕັ້ງ: 2 ມື້ downtime
- ການສະຫນອງໄນໂຕຣເຈນ: ຖັງນໍ້າຫຼື PSA generator (ເຊົ່າ $300--$500/ເດືອນ)
- ໄລຍະເວລາຈ່າຍຄືນສໍາລັບປະລິມານ PCBA ຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ> 50,000 / ປີ: 6--8 ເດືອນ (ຈາກ rework ຫຼຸດລົງແລະຜົນຕອບແທນພາກສະຫນາມ)
ຢ່າແປງຖ້າປະລິມານປະຈໍາປີຂອງເຈົ້າຕໍ່າກວ່າ 20,000 ກະດານ. ໃຊ້ຜູ້ຜະລິດສັນຍາທີ່ມີໄນໂຕຣເຈນ reflow ແທນ.
Decision Matrix -- ເຈົ້າຄວນໃຊ້ໄນໂຕຣເຈນບໍ?
ຄໍາແນະນໍາສຸດທ້າຍ
ການໄຫຼຄືນຂອງໄນໂຕຣເຈນເຮັດໃຫ້ຄວາມຮູ້ສຶກທີ່ຊັດເຈນສໍາລັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາ PCBA ທີ່ປະກອບດ້ວຍ:
- ແຜ່ນລະບາຍຄວາມຮ້ອນຂະໜາດໃຫຍ່ (> 25 mm²)
- BGAs ຫຼື QFNs ທີ່ມີແຜ່ນຕາຍທີ່ເປີດເຜີຍ
- ທຸກຂັ້ນຕອນການກະຈາຍພະລັງງານ> 5W ຕໍ່ອົງປະກອບ
- ຄວາມຕ້ອງການຄວາມເຊື່ອຖື <1% ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງພາກສະຫນາມໃນໄລຍະ 5 ປີ
ໄນໂຕຣເຈນບໍ່ມີຄວາມຫມາຍສໍາລັບຫຸ່ນຍົນອຸດສາຫະກໍາທີ່ງ່າຍດາຍ, ພະລັງງານຕ່ໍາ PCBA (ສ່ວນຕິດຕໍ່ເຊັນເຊີ, I/O boards) ທີ່ມີອົງປະກອບຂະຫນາດນ້ອຍແລະບໍ່ມີການທ້າທາຍຄວາມຮ້ອນ.
ຄໍາແນະນໍາພາກປະຕິບັດ: ດໍາເນີນການທົດລອງ 100 ກະດານໃນໄນໂຕຣເຈນ. X-ray voiding. ປຽບທຽບກັບຜົນໄດ້ຮັບການໄຫຼວຽນຂອງອາກາດໃນປະຈຸບັນຂອງທ່ານ. ຖ້າພື້ນທີ່ຫວ່າງເປົ່າຫຼຸດລົງຫຼາຍກວ່າ 50%, ປະຕິບັດໄນໂຕຣເຈນ. ຖ້າຫຼຸດລົງຫນ້ອຍກວ່າ 30%, ການອອກແບບ flux ຫຼື stencil ຂອງທ່ານແມ່ນບັນຫາທີ່ແທ້ຈິງ - ແກ້ໄຂສິ່ງທໍາອິດ.












