Руководство по профилям для бессвинцовой пайки и оплавления
2024-04-18
Стандарты RoHS Европейского Союза требуют, чтобы все электронные продукты не содержали свинца с содержанием свинца менее 0,1%. Аналогичные стандарты бессвинцовой продукции также применяются в США, Канаде, Китае и других регионах. Соответствие стандартам, не содержащим свинца, охватывает различные аспекты, включая бессвинцовые компоненты, бессвинцовые печатные платы и процессы бессвинцовой пайки оплавлением.
Бессвинцовая пайка оплавлением является важной процедурой при сборке бессвинцовой печатной платы. Целью этой статьи является предоставление всестороннего обзора бессвинцовой пайки оплавлением, охватывающей такие темы, как бессвинцовый профиль оплавления, надежные решения для бессвинцовой сборки и преимущества, связанные с бессвинцовой пайкой оплавлением.
Бессвинцовая пайка оплавлением является важной процедурой при сборке бессвинцовой печатной платы. Целью этой статьи является предоставление всестороннего обзора бессвинцовой пайки оплавлением, охватывающей такие темы, как бессвинцовый профиль оплавления, надежные решения для бессвинцовой сборки и преимущества, связанные с бессвинцовой пайкой оплавлением.
Что такое бессвинцовая оплавка?
Бессвинцовая пайка оплавлением — это процесс пайки, используемый в производстве электроники для соединения компонентов с печатными платами (PCB) без использования припоя на основе свинца. Он включает в себя расплавление бессвинцовой паяльной пасты, обычно состоящей из сплавов олова, серебра и меди, на поверхность печатной платы для создания электрических соединений между компонентами и платой.
Во время процесса пайки оплавлением без свинца сборка печатной платы проходит через печь оплавления, где она подвергается контролируемым циклам нагрева и охлаждения. Эти циклы гарантируют, что паяльная паста плавится, течет и затвердевает, образуя надежные паяные соединения между компонентами и печатной платой.
Бессвинцовая пайка оплавлением — это полностью автоматизированный процесс, проводимый в специализированной бессвинцовой печи оплавления, оснащенной десятью температурными камерами (по сравнению с восемью в печи оплавления олова и свинца). Печь оплавления повышает температуру за счет нагрева газообразного азота. В процессе бессвинцового оплавления сборки печатных плат (PCBA) транспортируются по конвейерной ленте и проходят четыре отдельные стадии:
Во время процесса пайки оплавлением без свинца сборка печатной платы проходит через печь оплавления, где она подвергается контролируемым циклам нагрева и охлаждения. Эти циклы гарантируют, что паяльная паста плавится, течет и затвердевает, образуя надежные паяные соединения между компонентами и печатной платой.
Бессвинцовая пайка оплавлением — это полностью автоматизированный процесс, проводимый в специализированной бессвинцовой печи оплавления, оснащенной десятью температурными камерами (по сравнению с восемью в печи оплавления олова и свинца). Печь оплавления повышает температуру за счет нагрева газообразного азота. В процессе бессвинцового оплавления сборки печатных плат (PCBA) транспортируются по конвейерной ленте и проходят четыре отдельные стадии:
1. Этап предварительного нагрева
На этапе предварительного нагрева в бессвинцовой печи оплавления печатные платы медленно нагреваются с постоянной скоростью, чтобы удалить влагу и растворители из паяльной пасты. Такая подготовка помогает предотвратить термический удар и потенциальное повреждение компонентов устройства поверхностного монтажа (SMD), а также обеспечивает правильную пайку контактных площадок печатной платы, избегая при этом шариков припоя в местах, где нет пайки, и брызг.
Температуры предварительного нагрева оплавления без свинца обычно находятся в диапазоне от 150°C до 190°C, при этом скорость наклона предварительного нагрева составляет примерно от 0,75°C/сек до 2°C/сек. Стадия предварительного нагрева длится примерно от 60 до 120 секунд.
2. Этап замачивания
На этапе замачивания паяльная паста удаляет влагу, активирует флюс и облегчает пайку. Этот этап также служит для удаления окислов с поверхностей компонентов и площадок печатной платы. Температуры на этапе выдержки повышаются медленнее, чем на этапе предварительного нагрева.
Температура выдержки при оплавании без свинца достигает около 217°C, при этом скорость повышения температуры составляет примерно от 0,5°C/сек до 1°C/сек. Стадия вымачивания обычно длится от 60 до 120 секунд.
3. Этап пайки оплавлением
Этап пайки оплавлением — это когда паяльная паста полностью оплавляется, позволяя порошку сплава расплавиться и пропитать площадки и компоненты печатной платы. Температуры оплавления бессвинцовых сплавов варьируются примерно от 240°C до 248°C. Печь оплавления поддерживает пиковые температуры в течение определенного периода времени, чтобы обеспечить равномерную температуру по всей печатной плате, сводя к минимуму такие проблемы, как образование надгробий.
Стадия бессвинцового оплавления обычно длится от 40 до 70 секунд, при этом максимальная температура поддерживается примерно от 10 до 30 секунд.
4. Стадия охлаждения
На этапе охлаждения оплавления температуры в зонах печи оплавления постепенно снижаются от пика примерно до 75°C. Этот процесс охлаждения позволяет припою консолидироваться, обеспечивая хорошую пайку компонентов и площадок печатной платы. Скорость наклона охлаждения должна быть примерно в два раза больше скорости наклона предварительного нагрева, чтобы предотвратить изгиб деталей печатной платы и минимизировать заусенцы на паяных соединениях.
На этапе предварительного нагрева в бессвинцовой печи оплавления печатные платы медленно нагреваются с постоянной скоростью, чтобы удалить влагу и растворители из паяльной пасты. Такая подготовка помогает предотвратить термический удар и потенциальное повреждение компонентов устройства поверхностного монтажа (SMD), а также обеспечивает правильную пайку контактных площадок печатной платы, избегая при этом шариков припоя в местах, где нет пайки, и брызг.
Температуры предварительного нагрева оплавления без свинца обычно находятся в диапазоне от 150°C до 190°C, при этом скорость наклона предварительного нагрева составляет примерно от 0,75°C/сек до 2°C/сек. Стадия предварительного нагрева длится примерно от 60 до 120 секунд.
2. Этап замачивания
На этапе замачивания паяльная паста удаляет влагу, активирует флюс и облегчает пайку. Этот этап также служит для удаления окислов с поверхностей компонентов и площадок печатной платы. Температуры на этапе выдержки повышаются медленнее, чем на этапе предварительного нагрева.
Температура выдержки при оплавании без свинца достигает около 217°C, при этом скорость повышения температуры составляет примерно от 0,5°C/сек до 1°C/сек. Стадия вымачивания обычно длится от 60 до 120 секунд.
3. Этап пайки оплавлением
Этап пайки оплавлением — это когда паяльная паста полностью оплавляется, позволяя порошку сплава расплавиться и пропитать площадки и компоненты печатной платы. Температуры оплавления бессвинцовых сплавов варьируются примерно от 240°C до 248°C. Печь оплавления поддерживает пиковые температуры в течение определенного периода времени, чтобы обеспечить равномерную температуру по всей печатной плате, сводя к минимуму такие проблемы, как образование надгробий.
Стадия бессвинцового оплавления обычно длится от 40 до 70 секунд, при этом максимальная температура поддерживается примерно от 10 до 30 секунд.
4. Стадия охлаждения
На этапе охлаждения оплавления температуры в зонах печи оплавления постепенно снижаются от пика примерно до 75°C. Этот процесс охлаждения позволяет припою консолидироваться, обеспечивая хорошую пайку компонентов и площадок печатной платы. Скорость наклона охлаждения должна быть примерно в два раза больше скорости наклона предварительного нагрева, чтобы предотвратить изгиб деталей печатной платы и минимизировать заусенцы на паяных соединениях.
Бессвинцовый профиль оплавления
Профиль бессвинцовой пайки оплавлением определяется на основе данных о температуре, собранных с платы тестирования температуры печи оплавления, подключенной к DATAPAQ, которая проходит через печь оплавления.
Профиль бессвинцового оплавления включает в себя четыре этапа, описанных в процессе оплавления. Его характеристики зависят от таких факторов, как температура плавления паяльной пасты и максимальная температурная устойчивость ламината печатной платы.
Обычно встречающаяся бессвинцовая паяльная паста содержит порошок сплава Sn96.5Ag3Cu0.5 с температурой плавления 217°C. Типичный профиль оплавления бессвинца с использованием этой паяльной пасты выглядит следующим образом:
Профиль бессвинцового оплавления включает в себя четыре этапа, описанных в процессе оплавления. Его характеристики зависят от таких факторов, как температура плавления паяльной пасты и максимальная температурная устойчивость ламината печатной платы.
Обычно встречающаяся бессвинцовая паяльная паста содержит порошок сплава Sn96.5Ag3Cu0.5 с температурой плавления 217°C. Типичный профиль оплавления бессвинца с использованием этой паяльной пасты выглядит следующим образом:
Чтобы лучше понять описанный выше профиль оплавления без свинца, обратитесь к следующей таблице технических характеристик:
| Особенности профиля перекомпоновки без содержания свинца | Технические характеристики |
| Скорость предварительного нагрева | от 0,75 ℃/с до 2 ℃/с |
| Время предварительного нагрева | от 60 до 120 |
| Температура предварительного нагрева | от 150 ℃ до 190 ℃ |
| Скорость повышения температуры на этапе замачивания | от 0,5 ℃/с до 1 ℃/с |
| Время замачивания | от 60 до 120 |
| Температура замачивания | 217℃ |
| Температура оплавления | Выше 217 ℃ |
| Время перекомпоновки | от 40 до 70 лет |
| Пиковые температуры оплавления | от 240 ℃ до 248 ℃ |
| Пиковое время перекомпоновки | от 10 до 30 лет |
| Скорость охлаждения | от 1,5 ℃/с до 4 ℃/с |
| Температура охлаждения | Охлаждение от пиковой температуры до 75℃ |
| Скорость конвейера | 70 см/мин |
Профиль оплавления без свинца настраивается с учетом таких факторов, как подложка печатной платы, толщина меди, термическое сопротивление компонентов и температура плавления паяльной пасты.
Как OEM-производитель, исследовательский институт или предприниматель, вы можете положиться на производителей печей вакуумного оплавления, таких как Hvttec, которые справятся с тонкостями спецификации профиля бессвинцового оплавления. Благодаря своим знаниям и опыту эти производители могут разработать профиль, отвечающий вашим конкретным требованиям, что позволит вам сосредоточиться на других аспектах вашего проекта.
Как OEM-производитель, исследовательский институт или предприниматель, вы можете положиться на производителей печей вакуумного оплавления, таких как Hvttec, которые справятся с тонкостями спецификации профиля бессвинцового оплавления. Благодаря своим знаниям и опыту эти производители могут разработать профиль, отвечающий вашим конкретным требованиям, что позволит вам сосредоточиться на других аспектах вашего проекта.
Бессвинцовое оплавание и оловянно-свинцовое оплавание
Бессвинцовая пайка оплавлением отличается от традиционной пайки олово-свинцовым оплавлением по нескольким ключевым аспектам:
1. Бессвинцовое оплавание требует использования бессвинцовой паяльной пасты, такой как паяльная паста из сплава олова и меди или сплава олова и серебра.
2. Температура бессвинцового оплавления обычно примерно на 30°C выше, чем температура, используемая при традиционной пайке оловом-свинцом.
3. Печи оплавления, не содержащие свинца, подходят для процессов сборки как с использованием свинца, так и с использованием олова. Напротив, печи для оплавления свинца и олова не могут использоваться для сборки печатных плат, не содержащих свинца.
4. В то время как пайка оловом-свинцом допускает колебания температуры оплавлением в пределах 30°C, бессвинцовая пайка оплавлением допускает колебания температуры только в 5°C.
5. Бессвинцовая пайка оплавлением обычно требует более высокой скорости нагрева по сравнению с пайкой оловом и свинцом. Следовательно, бессвинцовая пайка оплавлением представляет собой более сложную задачу, чем пайка оловянно-свинцовым оплавлением.
1. Бессвинцовое оплавание требует использования бессвинцовой паяльной пасты, такой как паяльная паста из сплава олова и меди или сплава олова и серебра.
2. Температура бессвинцового оплавления обычно примерно на 30°C выше, чем температура, используемая при традиционной пайке оловом-свинцом.
3. Печи оплавления, не содержащие свинца, подходят для процессов сборки как с использованием свинца, так и с использованием олова. Напротив, печи для оплавления свинца и олова не могут использоваться для сборки печатных плат, не содержащих свинца.
4. В то время как пайка оловом-свинцом допускает колебания температуры оплавлением в пределах 30°C, бессвинцовая пайка оплавлением допускает колебания температуры только в 5°C.
5. Бессвинцовая пайка оплавлением обычно требует более высокой скорости нагрева по сравнению с пайкой оловом и свинцом. Следовательно, бессвинцовая пайка оплавлением представляет собой более сложную задачу, чем пайка оловянно-свинцовым оплавлением.
Преимущества бессвинцовой пайки оплавлением
По сравнению с традиционной пайкой оплавлением печатных плат с оловянно-свинцовой пайкой, бессвинцовая пайка оплавлением имеет ряд преимуществ:
1. Газообразный азот течет более равномерно во время процесса оплавления без свинца, что приводит к уменьшению колебаний температуры на печатных платах и достижению превосходных результатов пайки.
2. Печи для бессвинцового оплавления универсальны и могут использоваться для бессвинцового оплавления, оплавления оловянно-свинцовым сплавом, старения чипов и отверждения красного клея.
3. Контроль температуры при бессвинцовой пайке оплавлением более точный, с колебаниями примерно ± 2 ℃, по сравнению с пайкой оловом и свинцом оплавлением.
4. Бессвинцовая пайка оплавлением нетоксична, производит меньше загрязнений, чем пайка оловянно-свинцовым оплавлением, и облегчает переработку газообразного азота.
1. Газообразный азот течет более равномерно во время процесса оплавления без свинца, что приводит к уменьшению колебаний температуры на печатных платах и достижению превосходных результатов пайки.
2. Печи для бессвинцового оплавления универсальны и могут использоваться для бессвинцового оплавления, оплавления оловянно-свинцовым сплавом, старения чипов и отверждения красного клея.
3. Контроль температуры при бессвинцовой пайке оплавлением более точный, с колебаниями примерно ± 2 ℃, по сравнению с пайкой оловом и свинцом оплавлением.
4. Бессвинцовая пайка оплавлением нетоксична, производит меньше загрязнений, чем пайка оловянно-свинцовым оплавлением, и облегчает переработку газообразного азота.
Что такое оплавание паровой фазы
Типы паяльных машин
Связанная статья
Изучите технологические процессы лазерной упаковки для LiDAR и оптоэлектроники. Узнайте, как вакуумная эвтектическая пайка обеспечивает субмикронную стабильность выравнивания.
Технологии упаковки лазерных диодов: от TO-Can до кремниевой фотоники
Сравните поточные и периодические системы вакуумной пайки. Узнайте, как вакуумные печи оплавления оптимизируют сварку без пустот для мощных полупроводниковых упаковок.
Сравнение процесса вакуумной пайки и оборудования: как добиться производства с низким содержанием пустот автомобильного уровня
