Азотты қайта ағынды дәнекерлеу дегеніміз не және оны не үшін қарастыру керек?
Азоттың қайта ағыны пештегі стандартты ауаны 99,9% таза N₂-ге ауыстырады. Оттегінің болмауы дәнекерлеу пастасы мен құрамдас сымдарда оксидтің пайда болуына жол бермейді.
Процесті салыстыру
ПараметрСтандартты ауаның қайта ағыныАзоттың қайта ағуы (N₂)АйырмалықОттегі деңгейі20,9%< 1000 ppm (0,1%)200× аз O₂Ылғалдау бұрышы25--35°10--15°2× жақсы ылғалдану Термиялық жастықшалардағы қуыс15---170% аймақ5---170%5 азайтуЖастықтың басы ақаулары0,5--2%< 0,05%10× азДәнекер шарларыVisibleNoneТазалау тақталары
Өнеркәсіптік роботтағы PCBA тотығу мәселесі
Өнеркәсіптік робот PCBA көбінесе MOSFET, қақпа драйверлері және қуатты басқару IC астында үлкен термиялық төсемдерді (ашық мыс) пайдаланады. Бұл төсемдер ауаның қайта ағынында тез тотығады, бұл дәнекерлеудің толық сулануын болдырмайды. Нәтиже жылуды ұстайтын және 1000+ жұмыс сағатынан кейін өріс ақауларын тудыратын бос орындар.
Азоттың қайта ағуы анық мәнді қамтамасыз ететін жерде
Әрбір өнеркәсіптік робот PCBA бірдей пайда әкелмейді. Азот нақты сценарийлерде мағынасы бар.
Үлкен мыс аймақтары және ауыр компоненттер
Тақта мүмкіндігіAir Reflow Тәуекел Азот пайдасы10×10 мм термиялық төсем> 30% бос орындар, ыстық нүктелер< 8% бос орындар, біркелкі20+ қабат тақтасы (қалың)Қабаттар бойынша біркелкі қыздыру. Ылғалдау арқылы жақсырақ жылу беру Үлкен коннекторлар (40+ түйреуіш) Басты-жастықты қалыптастыру модульдері1BT0ro дискілер) Ұзақ жібіту кезінде тотығу Таза беттер
Нақты дүние деректері: Бір тақтада 12 қуатты MOSFET бар PCBA алты осьті робот контроллерінде азоттың қайта ағыны азайған өріс 24 ай ішінде 3,2%-дан 0,4%-ға дейін қайтарылады. Бастапқы ақаулық режимі -- қызып кетуді тудыратын термиялық төсемдегі бос орындар -- 87%-ға төмендеді.
Төмен вольтты, жоғары ток іздері
Сервожетектерге арналған өнеркәсіптік робот PCBA ішкі қабаттарда 30--80А өткізеді. Ток сезгіш резисторлар астындағы бос орындар (0,5 мΩ, 2512 пакеті) момент көрсеткіштерін бұзатын қарсылық ауытқуын тудырады.
Ағымды сезу құрамдас бөлігіАуаның қайта ағынының вариациясыАзоттың қайта ағуының вариациясы4-терминалды шунт (2512) ±8% бос қалуға байланысты±1,5%Сенсорлық резистор температурасының жоғарылауы15°C5°C500 циклден кейінгі калибрлеу дрейфі12%2%
Азоттың қайта ағуы қажет емес жерде
Азот шығынды қосады (пешті модификациялау + газ тұтыну = PCBA үшін $0,08--0,12). Мұндай жағдайларда оны қолданбаңыз.
Термиялық массасы төмен шағын тақталар
Сценарий Азот қажет емес Бір жақты, < 50 құрамдас Ауаның қайта ағыны < 8% бос орындарды тудырады Барлық шағын орауыштар (0402, QFN 3×3) Үлкен термиялық төсемдер жоқ, сезімтал бөліктері жоқ Қорғасынсыз SAC305 Стандартты ағын ауаны қайта ағынмен өңдейді. ақталған
Жоғары белсенділік ағынын пайдаланатын тақталар
Кейбір таза емес ағындар (мысалы, Senju M705-GRN360-K2-V) 240°C дейін ауада тиімді жұмыс істейтін активаторларды қамтиды. Азот өлшенетін артықшылықты қоспайды. Оттегі сезімталдығы үшін флюс деректер кестесін тексеріңіз.
Өнеркәсіптік робот PCBA үшін енгізу параметрлері
Егер сіз азотты пайдалануды шешсеңіз, осы арнайы параметрлерді қолданыңыз.
Азот астындағы пеш профилі
АймақТемператураУақытыO₂ МақсаттыАлдын ала қыздыру150--180°C60--90 сек< 5000 ppmЖібіту180--210°C60--90 сек< 2000 ppmҚайта ағыны (SAC305)240--250°C01-00c ppm Салқындату-5°C/сек ---Талап етілмейді
Сыни: Қайта ағынның шыңы кезінде O₂ мәнін 1000 ppm төмен ұстаңыз. 1500 промилледен жоғары болса, артықшылық жоғалады -- бос орындар ауаның қайта ағыны деңгейіне оралады.
Азот ағынының жылдамдығы және тазалығы
ПараметрҰсынысТазалық99,9% минимум (3,0 сорт)Шық нүктесі-40°C немесе одан төменАғын жылдамдығы15--25 м³/сағ (әдеттегі 6 аймақты пеш)
Шығындар сметасы: 100×150 мм типтік өнеркәсіптік робот PCBA үшін азот 10 000 көлемде бір тақтаға $0,10 қосады. 100 000 көлемде құны бір тақтаға 0,04 долларға дейін төмендейді.
Азот пайдасын тексеру үшін тестілеу
Өнеркәсіптік робот PCBA үшін азотты қолданбас бұрын, осы екі сынақты орындаңыз.
Босануды салыстыру (рентген)
1. 20 тақтаны ауаға, 20 тақтаны азотқа қайта ағызыңыз
2. Әр тақтаны 0° және 45° көлбеу кезінде рентгенге түсіріңіз
3. Ең үлкен термиялық төсеніш астындағы бос аумақты өлшеңіз (мысалы, қозғалтқыш драйвері IC)
4. Азотты негіздеу үшін өту критерийі: Ауамен салыстырғанда бос кеңістікті азайту > 50%
Көлденең қима және ығысу сынағы
TestAir Reflow ResultNitrogen TargetIMC қалыңдығы (интерметалл)1--3 мкм біркелкі емес2--4 мкм біркелкіБос диаметрі> 200 мкм жалпы< 100 мкм сирек Шардың ығысу күші (0,5 мм BGA)800--1000 гф1100-130
Жиі қойылатын сұрақтар -- Өнеркәсіптік робот PCBA үшін азоттың қайта ағуы туралы жалпы сұрақтар
1-сұрақ: Азоттың қайта ағуы дірілге ұшыраған өнеркәсіптік робот PCBA үшін дәнекерлеу қосылысының сенімділігін жақсарта ма?
A:Иә, бірақ тек белгілі бір істен шығу механизмдері үшін. Өнеркәсіптік роботтар сервоқозғалтқыштар мен беріліс қораптарынан 5--50 Грм дірілді сезінеді. Дірілге байланысты екі ақау азотпен жақсарады:
Киркендалл босау-- Ауаның қайта ағынында мыс-қалайы интерметалдық (IMC) өсуі тұрақты емес, интерфейсте микроскопиялық қуыстар жасайды. Тербеліс кезінде бұл бос орындар 5000--10 000 сағаттан кейін бірігіп, жарылып кетеді. Азоттың қайта ағуы бос орындарсыз біркелкі IMC (Cu₆Sn₅ қабаты) шығарады. Діріл сынағы (20 Грм, 10--2000 Гц, 100 сағат) азот буындарының 3 есе ұзағырақ өмір сүретінін көрсетеді.
Ауыр компоненттердің жанында дәнекерленген шаршау-- Өнеркәсіптік робот PCBA-дағы үлкен трансформаторлар (15×15 мм) роботты қыздыру кезінде (25°C - 85°C) дифференциалды термиялық кеңеюді сезінеді. Ауа ағыны кезінде бос орындар кернеу ең жоғары құрамдас бұрыштардың астында шоғырланады. Бұл бос орындар сызаттардың пайда болу орны ретінде әрекет етеді. Азотпен бос буындар кернеуді біркелкі таратады.
Сандық жақсарту-- Жеделдетілген қызмет мерзімін сынау (жылу соққысы -40°C-тан +125°C-қа дейін, 1000 цикл + бір уақыттағы діріл) мынаны көрсетеді:
- Ауаны қайта ағызатын буындар: 12% жарылған немесе істен шыққан
- Азотты қайта ағызатын буындар: 1,5% жарылған
Дегенмен, азот нашар жобаланған төсеніш геометриясын немесе дұрыс емес трафарет саңылауларын түзетпейді. Алдымен оларды оңтайландырыңыз, содан кейін азот қосыңыз.
2-сұрақ: Өнеркәсіптік робот PCBA қуат кезеңдері үшін қандай бос пайыз қолайлы және азот оған қол жеткізе алады ма?
A:Өнеркәсіптік робот PCBA қуат кезеңдері (мотор жетектері, IGBTs, MOSFETs) үшін қолайлы бос орын термиялық жүктемеге байланысты. Үш деңгей бар:
1-деңгей -- Жоғары қуат (үздіксіз > 20А/FET)
Рұқсат етілген бос аймақ: < 5%. Жалғыз бос диаметрі: < 0,2 мм. Бұл азотты қайта ағынмен (1000 ppm O₂) және вакуумды қайта ағынмен (міндетті емес) ғана қол жеткізуге болады. Азотсыз типтік бос орындар 15--25% құрайды.
2-деңгей -- Орташа қуат (10--20А шыңы, үзік-үзік)
Рұқсат етілген бос аймақ: < 10%. Бір қуыс > 0,5 мм жоқ. Азоттың қайта ағуы тұрақты түрде 5--8% бос орындарға жетеді. Ауаның қайта ағыны 12--18% -- жиі шекті, бірақ термиялық модельдеу рұқсат етсе, өтеді.
3-деңгей -- Төмен қуат (< 5А, IC сигналы)
Рұқсат етілген бос аймақ: < 25%. Бос орындар минималды термиялық әсерге ие. Азот қажет емес. Ауаның қайта ағыны жеткілікті.
Азот вакуумсыз 1-деңгейге жете ала ма?Жоқ -- азоттың өзі ұсталған ағын газдарына байланысты 5--8% ең аз бос орындарға жетеді. 5%-дан төмен бос орындар үшін (SiC MOSFET немесе GaN құрылғылары үшін өте маңызды), сізге вакуумды қайта ағынды қажет (дәнекер ерігеннен кейін газдарды кетіреді). Азот + вакуум 1--3% бос орындарға жетеді.
Өнеркәсіптік робот PCBA үшін сынақ хаттамасы: 10 тақтадағы бос жерлерді өлшеңіз. Орташа > 15% болса, азот қосыңыз. Орташа 8--15% және қуат шығыны әр компонент үшін < 2 Вт болса, ауа қолайлы. Егер <8% қажет болса, азот плюс трафареттік оңтайландыруды көрсетіңіз (ағынды босату үшін термиялық төсемдегі арқылы).
3-сұрақ: Қолданыстағы ауаны қайта ағынды пешті өнеркәсіптік роботты PCBA өндірісі үшін азотқа айналдыра аламын ба?
A:Иә, бірақ келісуге жатпайтын үш модификациямен. Көптеген өндірушілер ішінара түрлендіруге тырысады және сәтсіздікке ұшырайды.
Модификация 1 -- Пешті тығыздау
Ауаны қайта ағынды пештердің кіру/шығу перделерінде және аймақтар арасында бос орындар бар. Азот тазалығы үшін оттегінің түсуі < 50 л/мин. Орнату:
- Екі қабатты магниттік перделер (қарапайым тізбектерді ауыстырады)
- Оң қысымды реттеу (пештің ішіндегі 1--2 мм H₂O)
- Барлық кіру панелдерін жоғары температуралы силикон тығыздағыштармен жабыңыз
Тығыздаусыз сіз 3--5 есе көп азот тұтынасыз (бір тақтаға құны $0,30--$0,50) және әлі де шыңында 5000 ppm O₂ болады -- дұрыс бапталған ауа пешінен де нашар.
Модификация 2 -- Оттегі бақылау жүйесі
Екі циркониялық O₂ сенсорын орнатыңыз: біреуі алдын ала қыздыру аймағында, екіншісі қайта ағу шыңы аймағында. Датчиктерді ай сайын калибрлеу керек. Көптеген өнеркәсіптік роботты PCBA өндірушілері калибрлеуді өткізіп жібереді, содан кейін жарамсыздық неге қайтарылады деп таң қалады.
Модификация 3 -- Конвейер және майлау
Тұмшапештің стандартты конвейерлік жағармайлары азотта буланады (оттегінің болмауы ыдырау температурасын өзгертеді). Перфторполиэфир (PFPE) майды қолданыңыз. Kester немесе Klüber брендтері. Стандартты майлаушы тақтаны ластайды және дәнекерлеу шарларын жасайды.
Түрлендіру құны және уақыт шкаласы:
- Жабдық: $8,000--$15,000 (нығыздағыштар, перделер, сенсорлар, ағынды басқару құралдары)
- Орнату: 2 күн үзіліс
- Азотпен қамтамасыз ету: сұйық резервуар немесе PSA генераторы (айына 300--500 доллар жалдау)
- Өнеркәсіптік роботтың PCBA көлемі > 50 000/жылына өтелімділік мерзімі: 6--8 ай (қайта өңдеуден және далалық қайтарымнан)
Түрлендіруге болмайдыегер сіздің жылдық көлеміңіз 20 000 тақтадан төмен болса. Оның орнына азотты қайта ағыны бар келісімшарт өндірушісін пайдаланыңыз.
Шешім матрицасы -- Азотты пайдалану керек пе?
FactorAir Reflow жеткілікті азот Ұсынылатын термиялық төсемдер > 25 мм²Жоқ Иә Ашық мыс негізі бар құрамдас бөліктер (QFN, DFN) Жоқ ИәBGA қадамы < 0,8 ммЖоқИәРоботтың PCBA жұмысы > 60°C қоршаған ортаЖоқИяӨріс сенімділігінің мақсаты бір жылда <-Жоқ. (SAC305) таза емес ағынменКейде Үлкен тақталар үшін Көлемі < 10 000 тақта/жыл ИәЖоқ (тиімсіз шығын)
Қорытынды ұсыныс
Азоттың қайта ағуы өнеркәсіптік робот PCBA үшін түсінікті, оның құрамында:
- Үлкен термиялық төсемдер (> 25 мм²)
- Ашық қалыптары бар BGA немесе QFN
- Бір құрамдас бөлікке > 5 Вт бөлетін кез келген қуат сатысы
- Сенімділік талабы < 1% кен орнының 5 жыл ішінде істен шығуы
Кішігірім құрамдас бөліктері және жылулық қиындықтары жоқ қарапайым, төмен қуатты өнеркәсіптік робот PCBA (сенсорлық интерфейстер, енгізу/шығару тақталары) үшін азоттың мағынасы жоқ.
Практикалық кеңес: Азотта 100 тақталық сынақты іске қосыңыз. Рентгендік қуыс. Ағымдағы ауа ағынының нәтижелерімен салыстырыңыз. Егер бос аумақ 50% -дан астам азайса, азотты қолданыңыз. Егер 30% -дан аз төмендетсе, сіздің флюс немесе трафарет дизайныңыз нақты мәселе болып табылады - алдымен оларды түзетіңіз.
