Giới thiệu
Trong các quy trình sản xuất gắn trên bề mặt mật độ cao hiện đại, việc áp dụng rộng rãi phương pháp hàn không chì đã làm tăng đáng kể phạm vi nhiệt độ bên trong.lò phản xạ, với nhiệt độ cao nhất thường đạt tới 240 đến 250 độ. Ở nhiệt độ cao như vậy, oxy trong không khí phản ứng dữ dội với chất hàn nóng chảy và các miếng đồng trên PCB, gây ra sự suy giảm khả năng thấm ướt của mối hàn. Để giảm thiểu quá trình oxy hóa đến giới hạn vật lý của nó, việc đưa vào môi trường bảo vệ nitơ đã trở thành biện pháp cốt lõi trong sản xuất PCBA có độ chính xác cao. Tuy nhiên, chỉ đưa nitơ vào không đảm bảo chất lượng hàn cao; chỉ bằng cách kiểm soát chính xác nồng độ oxy bên trong lò đến mức ppm (phần triệu) thì giá trị xử lý của khí quyển nitơ mới có thể được hiện thực hóa đầy đủ.
Cơ chế gây hư hại do oxy gây ra đối với cấu trúc vi mô mối hàn trong môi trường nhiệt độ cao
Vùng gia nhiệt và vùng hàn bên tronglò phản xạlà những khu vực có nguy cơ cao xảy ra phản ứng oxy hóa. Khi chất hàn dán trên bảng mạch nóng chảy ở nhiệt độ cao, các hoạt chất trong mặt nạ hàn trên bề mặt bột kim loại bắt đầu bay hơi, làm lộ ra bề mặt có khả năng phản ứng cao của kim loại nóng chảy. Lúc này, nếu nồng độ oxy dư trong lò quá cao, các phân tử oxy sẽ phản ứng ngay với các nguyên tố kim loại như thiếc và đồng, tạo thành một lớp màng oxit thiếc (SnO hoặc SnO₂) dày đặc trên bề mặt mối hàn. Màng oxit có điểm nóng chảy cao này làm tăng đáng kể sức căng bề mặt của vật hàn nóng chảy, cản trở sự khuếch tán và lan rộng ra bên ngoài của nó, trực tiếp dẫn đến sự gia tăng góc tiếp xúc của các mối hàn. Ở cấp độ vi mô, quá trình oxy hóa cũng cản trở sự phát triển bình thường của các hợp chất liên kim loại (IMC) giữa các miếng đồng và hợp kim thiếc, khiến chúng trở nên thô và không liên tục. Khi PCBA thành phẩm chịu ứng suất nhiệt hoặc rung cơ học trong quá trình vận hành tiếp theo, các giao diện cực nhỏ này - vốn đã trở nên giòn do quá trình oxy hóa - rất dễ bị nứt do ứng suất, dẫn đến hỏng tiếp xúc điện lẻ tẻ.
Ngưỡng mức PPM cho nồng độ oxy dựa trên các gói thiết bị khác nhau
Kiểm soát chính xác nồng độ oxy yêu cầu thiết lập các giá trị ngưỡng khác nhau dựa trên đặc tính vật lý của bảng mạch và loại gói thiết bị. Việc theo đuổi mù quáng nồng độ oxy cực thấp sẽ dẫn đến chi phí tiêu thụ nitơ tăng theo cấp số nhân; do đó, phải thiết lập một cửa sổ quy trình hợp lý về mặt khoa học. Đối với các thành phần điện trở và tụ điện gắn trên bề mặt tiêu chuẩn 0402 và 0603, cũng như các thiết bị QFP bước nhỏ, việc kiểm soát nồng độ oxy trong phạm vi 1.000 đến 1.500 ppm sẽ ngăn chặn quá trình oxy hóa bề mặt một cách hiệu quả và đảm bảo tăng cường làm ướt cơ bản. Tuy nhiên, khi xử lý các QFN có các miếng đệm đáy có diện tích lớn, các thành phần 01005 siêu nhỏ hoặc các BGA, CSP và thiết bị chip lật dày đặc, các đường màu đỏ của quy trình phải được thắt chặt nghiêm ngặt. Các dự án sản xuất PCBA có độ chính xác cao như vậy đòi hỏi nồng độ oxy trong vùng hàn phải được duy trì nghiêm ngặt trong khoảng từ 200 ppm đến 500 ppm. Trong môi trường cực kỳ trơ dưới 500 ppm, khả năng làm ướt của chất hàn trải qua một bước nhảy vọt về chất, không chỉ làm giảm đáng kể tỷ lệ khoảng trống bên trong BGA mà còn loại bỏ hoàn toàn các khuyết tật bắc cầu hàn giữa các chân bước siêu mịn.
Điều khiển kỹ thuật số thông qua lấy mẫu vòng kín đa điểm và điều chỉnh lưu lượng nitơ
Để đạt được sự ổn định lâu dài về nồng độ oxy ở mức PPM bên trong lò phản xạ nhiệt không thể dựa vào việc kiểm tra ngoại tuyến thủ công định kỳ; nó phải phụ thuộc vào hệ thống phân tích nồng độ oxy đa điểm trực tuyến được tích hợp sẵn trong lò reflow và các thuật toán điều khiển vòng kín. Lò nung lại chất lượng cao thường được trang bị cảm biến oxy zirconia có độ chính xác cao tương ứng ở các vùng làm nóng trước, cân bằng, hàn và làm mát. Những cảm biến này liên tục lấy mẫu khí lò trong thời gian thực với tần suất một giây để theo dõi sự dao động cục bộ về nồng độ oxy. Hệ thống điều khiển kỹ thuật số (SPC) tự động nắm bắt các luồng dữ liệu rời rạc này. Nếu nồng độ oxy trong vùng hàn tăng lên 450 ppm - vượt quá giới hạn trên của quy trình đã đặt là 400 ppm - do không khí đưa vào khi các tấm bo mạch vào hoặc ra khỏi lò, bộ điều khiển phụ trợ sẽ ngay lập tức đưa ra lệnh hướng dẫn van điều chỉnh kiểm soát áp suất trong khu vực đó để tăng tốc độ dòng nitơ có độ tinh khiết cao. Đồng thời, rèm khí và hệ thống xả ở hai đầu lò phối hợp điều chỉnh cân bằng luồng khí, nhanh chóng đẩy không khí xâm nhập và đưa nồng độ oxy trở lại giới hạn an toàn trong vòng 20 giây, đảm bảo mọi tấm ván đều đi qua một môi trường ổn định, lượng oxy cực thấp.
Sự phối hợp từ đầu đến cuối đảm bảo quản lý độ tinh khiết của nitơ và độ kín khí được nhúng trong các thông số kỹ thuật của quy trình
Kiểm soát oxy ở cấp độ PPM là một nỗ lực có hệ thống không chỉ dựa vào điều khiển vòng kín của lò phản xạ mà còn dựa vào việc quản lý tiêu chuẩn hóa các hệ thống hỗ trợ bên ngoài. Độ tinh khiết của nguồn cung cấp nitơ tại nguồn phải đạt tiêu chuẩn “năm chín” 99,999%. Đây là điều kiện tiên quyết cơ bản về mặt vật lý để đảm bảo nồng độ oxy bên trong lò có thể giảm xuống dưới 200 ppm. Trong quá trình bảo trì định kỳ, các kỹ thuật viên phải kiểm tra định kỳ độ kín của miếng đệm nắp trên của lò, kính cửa sổ quan sát và các kết nối cơ học của cơ cấu điều chỉnh ray dẫn hướng để ngăn chặn nghiêm ngặt rò rỉ khí do các khe hở cực nhỏ do giãn nở và co lại nhiệt. Hơn nữa, trong giai đoạn lập kế hoạch sản xuất trước khi lắp ráp bề mặt PCBA, các kỹ sư vật liệu nên tối ưu hóa việc lựa chọn kem hàn cho môi trường nitơ bằng cách chọn kem hàn không chứa halogen, có dư lượng thấp, có khả năng phản ứng cao, phù hợp với điều kiện ít oxy. Bằng cách tận dụng khả năng bao bọc bảo vệ của nitơ đối với các chất dễ bay hơi của chất kích hoạt, bề mặt hàn được làm sạch hơn nữa, dẫn đến sự hình thành mối hàn hoàn hảo trên toàn bộ bo mạch.
Hồ sơ công ty
Chiết Giang NeoDen Technology Co., LTD., được thành lập vào năm 2010, là nhà sản xuất chuyên nghiệp chuyên về máy chọn và đặt SMT, lò nung lại, máy in stencil, dây chuyền sản xuất SMT và các sản phẩm SMT khác. Chúng tôi có đội ngũ R & D và nhà máy riêng, tận dụng đội ngũ R & D giàu kinh nghiệm của mình, sản xuất được đào tạo bài bản, đã giành được danh tiếng lớn từ khách hàng trên toàn thế giới.
Trong thập kỷ này, chúng tôi đã phát triển độc lập NeoDen4, NeoDen IN6, NeoDen K1830, NeoDen FP2636 và các sản phẩm SMT khác, bán rất chạy trên toàn thế giới. Cho đến nay, chúng tôi đã bán được hơn 10.000 chiếc máy và xuất khẩu chúng sang hơn 130 quốc gia trên thế giới, tạo dựng được danh tiếng tốt trên thị trường. Trong Hệ sinh thái toàn cầu của mình, chúng tôi cộng tác với đối tác tốt nhất của mình để cung cấp dịch vụ bán hàng khép kín hơn, hỗ trợ kỹ thuật hiệu quả và chuyên nghiệp cao.
Chúng tôi tin rằng những con người và đối tác tuyệt vời sẽ biến NeoDen thành một công ty tuyệt vời và cam kết của chúng tôi về Đổi mới, Đa dạng và Bền vững đảm bảo rằng mọi người có sở thích ở mọi nơi đều có thể tiếp cận tự động hóa SMT.