Elektronik kart dizgisinden önce PCB‘yi uygun şekilde önceden ısıtın; yeniden akıştan sonra lehim bağlantılarını hızla soğutun. Elektronik kart dizgisi başarılı bir şekilde onarmaya yardımcı olan en kritik iki süreç, aynı zamanda gözden kaçma olasılığı en yüksek olan iki konudur:
Bu iki temel süreç genellikle yeniden işleme teknisyenleri tarafından gözden kaçırıldığından, aslında bazen durum yeniden işlemeden sonra yeniden işleme öncesine göre daha kötüdür. Bazı “yeniden işleme” kusurları bazen arka uç süreç denetçileri tarafından bulunabilse de, çoğu durumda bunlar her zaman görünür değildir, ancak sonraki devre testlerinde hemen ortaya çıkarılacaktır.
Isınma, Başarılı bir Yeniden Çalışma için Ön Koşul
PCB’lerin yüksek sıcaklıklarda (315-426 C) uzun süreli işlenmesinin birçok potansiyel sorunu beraberinde getireceği doğrudur. Bükülmüş pedler ve uçlar gibi termal hasar, alt tabakanın katmanlara ayrılması, beyaz noktalar veya kabarma ve renk bozulması. Bükülme ve yanma genellikle fark edilir. Ancak kartın “yanmaması”, kartın zarar görmediği anlamına gelmez. Yüksek sıcaklıklardan PCB‘lere verilen “görünmez” hasar, yukarıda listelenen sorunlardan bile daha ciddidir. On yıllardır, sayısız test, PCB‘lerin ve bileşenlerinin, yeniden işleme sonrasında denetimleri ve testleri “geçebileceğini” ve bozulma oranlarının normal PCB kartlarından daha yüksek olduğunu defalarca göstermiştir. Alt tabakanın iç eğrilmesi ve devre bileşenlerinin zayıflaması gibi “görünmez” sorunlar, farklı malzemelerin farklı genleşme katsayılarından kaynaklanır. Açıkçası, bu problemler kendiliğinden açığa çıkmayacak, devre testi başlatılırken bile keşfedilmeyecek, ancak yine de PCB düzeneğinde gizlenecek.
Bu nedenle, yarı iletken endüstrisi ve devre kartı imalat endüstrisi, üretim personelinin ön ısıtma süresini olabildiğince çabuk kısaltmasını ve yeniden akıştan önce yeniden akış sıcaklığına hızla yükselmesini gerektirir. Aslında, PCB bileşeni yeniden akış süreci, yeniden akıştan önce bir ön ısıtma aşaması içerir. PCB dizgi tesisinin dalga lehimleme, kızılötesi buhar fazı veya konveksiyon yeniden akış lehimleme kullanıp kullanmadığına bakılmaksızın, her yöntem genellikle ön ısıtma veya ısı yalıtım işlemi gerektirir ve sıcaklık genellikle 140-160 C ‘dir. Yeniden akış lehimlemeden önce, PCB‘nin basit bir kısa süreli ön ısıtması, yeniden çalışma sırasında birçok sorunu çözebilir. Bu, reflow lehimleme sürecinde birkaç yıldır başarılı olmuştur. Bu nedenle, yeniden akıştan önce PCB bileşenlerini ön ısıtmanın faydaları çok çeşitlidir.
Kartın ön ısıtması yeniden akış sıcaklığını azaltacağından, dalga lehimleme, IR / buhar fazlı kaynak ve konveksiyon yeniden akış kaynağının tümü yaklaşık 260 °C’de yapılabilir.
Ön Isıtmanın Faydaları Çok Yönlü ve Kapsamlıdır
İlk olarak, yeniden akışa başlamadan önce bileşenlerin ön ısıtması veya “yakılması”, akının etkinleştirilmesine, lehimlenecek metalin yüzeyinden oksitlerin ve yüzey filmlerinin ve akının kendisinin uçucu maddelerinin çıkarılmasına yardımcı olur. Buna göre, aktif akının yeniden akıştan hemen önce bu şekilde temizlenmesi, ıslatma etkisini arttırır. Ön ısıtma, tüm düzeneğin lehimin erime noktasının ve yeniden akışlı lehimleme sıcaklığının altındaki bir sıcaklığa ısıtılmasıdır. Bu, alt tabaka ve bileşenlerine yönelik termal şok riskini büyük ölçüde azaltabilir. Aksi takdirde hızlı ısıtma, modül içindeki sıcaklık gradyanını artıracak ve termal şoka neden olacaktır. Modül içinde üretilen büyük sıcaklık gradyanları, termomekanik strese neden olarak, bu düşük termal genleşme malzemelerinin gevrekleşmesine ve bunun sonucunda çatlama ve hasara neden olur.
Azaltılmış Yeniden İşleme, Devre Kartlarını Daha Güvenilir Hale Getirir
Kaynak sıcaklığı için bir ölçüt olarak farklı kaynak yöntemleri kullanılır ve kaynak sıcaklığı farklıdır. Örneğin: çoğu dalga kaynağı sıcaklığı yaklaşık 240-260 C, buhar fazı kaynak sıcaklığı yaklaşık 215 C ve yeniden akış kaynak sıcaklığı yaklaşık 230 C’dir. Doğru olarak, yeniden işleme sıcaklığı yeniden akış sıcaklığından daha yüksek değildir. Sıcaklık birbirine yakın olsa da aynı sıcaklığa ulaşmak hiçbir zaman mümkün değildir. Bunun nedeni, tüm yeniden işleme süreçlerinin yalnızca bir yerel bileşeni ısıtması gerekmesi ve dalga lehimleme IR ve buhar fazı yeniden akışlı lehimleme olsun, yeniden akışın tüm PCB tertibatını ısıtması gerekmesidir.
Yeniden işleme sırasında yeniden akış sıcaklığının düşmesini sınırlayan bir diğer faktör, endüstri standartlarının gerekliliğidir, yani yeniden işleme noktası etrafındaki bileşenlerin sıcaklığı 170 °C’yi geçmemelidir. Bu nedenle, yeniden işleme sırasında yeniden akış sıcaklığı, boyutla uyumlu olmalıdır. PCB düzeneğinin kendisinin ve yeniden akıtılacak bileşenin boyutu. Esasen PCB kartının yerel olarak yeniden işlenmesi olduğundan, yeniden işleme süreci PCB kartının onarım sıcaklığını sınırlar. Lokalize yeniden işleme ısıtma aralığı, tüm devre kartı tertibatının ısı emilimini dengelemek için üretim sürecindeki sıcaklıktan daha yüksektir.
Bu durumda, yarı iletken üreticisi tarafından önerilen hedef sıcaklığa yaklaşmak için tüm kartın yeniden işleme sıcaklığının üretim sürecinde yeniden akış lehimleme sıcaklığından daha yüksek olamayacağını söylemek için hala iyi bir neden yoktur.
Yeniden İşleme Öncesinde veya Sırasında PCB Bileşenlerini Ön Isıtmak İçin Üç Yöntem:
Günümüzde PCB bileşenlerinin ön ısıtılması için üç yöntem vardır: fırınlar, sıcak plakalar ve sıcak hava tankları. Bileşenleri çıkarmak için yeniden işleme ve yeniden akış lehimlemeden önce alt tabakayı önceden ısıtmak için bir fırın kullanmak etkilidir. Ayrıca, fırının önceden ısıtılması, bazı entegre devrelerde iç nemin pişirilmesi için avantajlı bir yöntemdir. Nem normal bir cihazdan daha yüksek olduğunda, aniden hızlı bir şekilde ısıtıldığında onarılan SMD cihazının mikro yontulmasını ifade eder. Ön ısıtma fırınında PCB pişirme süresi daha uzundur, genellikle yaklaşık 8 saate kadar çıkar.
Ön ısıtma fırınının bir dezavantajı, bir sıcak plaka ve bir sıcak hava deposundan farklı olarak, bir teknisyenin ön ısıtma sırasında ön ısıtma ve aynı anda onarım yapmasının mümkün olmamasıdır. Ayrıca fırının lehim bağlantılarını hızlı bir şekilde soğutması da mümkün değildir.
Sıcak plaka, PCB kadını önceden ısıtmanın en etkisiz yoludur. Tamir edilecek PCB komponentlerinin hepsi tek taraflı olmadığı için günümüzün karma teknoloji dünyasında düz ve düz yüzeyleri ender bulunan PCB komponentleri gerçekten çok nadirdir. PCB‘ler genellikle alt tabakanın her iki tarafına monte edilmiş bileşenlere sahiptir. Bu düz olmayan yüzeyler bir sıcak plaka ile önceden ısıtılamaz.
Sıcak plakaların ikinci dezavantajı, lehimin yeniden akışı sağlandığında, sıcak plakanın PCB tertibatına ısı salmaya devam etmesidir. Bunun nedeni, güç bağlantısı kesildikten sonra bile, sıcak plakada depolanan artık ısının PCB‘ye iletilmeye devam etmesi ve bu da lehim bağlantılarının soğuma hızını engellemesidir. Lehim bağlantısının soğumasını engelleyen bu tıkanıklık, gereksiz kurşunun çökelerek bir kurşun sıvı havuzu oluşturmasına neden olacak ve bu da lehim bağlantısının mukavemetini azaltacak ve bozacaktı.
Sıcak hava deposu ön ısıtma kullanmanın avantajları şunlardır: Sıcak hava deposu, PCB bileşeninin şeklini (ve alt yapısını) hiç dikkate almaz ve sıcak hava, PCB bileşeninin tüm köşelerine ve çatlaklarına doğrudan ve hızlı bir şekilde girebilir. Tüm PCB düzeneği eşit şekilde ısıtılır ve ısıtma süresi kısalır.
PCB Dizgisinde Lehim Bağlantılarının İkincil Soğutulması
Daha önce bahsedildiği gibi, SMT‘nin PCB dizgi, yeniden işlemesi için zorluğu, yeniden işleme sürecinin üretim sürecini taklit etmesi gerektiğidir. Gerçekler kanıtlanmıştır: ilk olarak, başarılı PCB dizgi üretimi için yeniden akıştan önce PCB bileşenlerinin ön ısıtılması gereklidir; ikincisi, yeniden akıştan hemen sonra bileşenlerin soğutulması da önemlidir. Bu iki basit süreç insanlar tarafından göz ardı edilmiştir. Ancak, açık delik teknolojisinde ve hassas bileşenlerin mikro kaynağında, ön ısıtma ve ikincil soğutma daha da önemlidir.
Zincir fırın, PCB bileşenleri gibi yaygın yeniden akış ekipmanı, yeniden akış bölgesinden geçtikten sonra hemen soğutma bölgesine girer. PCB bileşenleri soğutma bölgesine girerken, hızlı soğutmayı sağlamak için PCB bileşenlerini havalandırmak önemlidir. Genel olarak, yeniden işleme üretim ekipmanının kendisiyle entegre edilir.
PCB bileşenlerinin yeniden akışından sonra yavaş soğutma, sıvı lehimde istenmeyen kurşun açısından zengin sıvı havuzlarına neden olabilir ve lehim bağlantı gücünü azaltabilir. Bununla birlikte, hızlı soğutmanın kullanılması kurşunun çökelmesini engelleyerek tane yapısını daha sıkı ve lehim bağlantılarını daha güçlü hale getirebilir.
Ek olarak, daha hızlı lehim bağlantısı soğutması, yeniden akış sırasında yanlışlıkla hareket veya titreşimden kaynaklanan PCB düzeneğinin bir dizi kalite problemini azaltacaktır. Üretim ve onarım için, küçük SMD dizgi‘nin olası yanlış hizalama ve mezar taşı fenomenini azaltmak, ikincil soğutma PCB bileşenlerinin bir başka avantajıdır.
ÖZET
ikincil soğutma PCB bileşenlerinin, uygun şekilde ön ısıtma ve yeniden akışa alma sırasında faydaları çoktur ve bu iki basit prosedürün teknisyenin onarım çalışmasına dahil edilmesi gerekir. Aslında, PCB‘yi önceden ısıtırken, teknisyen aynı zamanda PCB dizgisi ,üzerine lehim pastası ve flux uygulamak gibi diğer hazırlıkları da yapabilir.
Elbette yeni iade edilen PCB dizgisinin devre testini geçmediği için proses problemini çözmek gerekir ki bu da gerçek bir zaman tasarrufudur. Açıkçası, maliyetlerden tasarruf etmek için yeniden işleme sırasında hurdaya çıkarmak gerekli değildir ve bir önleme noktası on iki nokta işlemeye değer.
Buna bağlı olarak, substrat delaminasyonu, lekelenme veya kabarcıklar, bükülme, renk bozulması ve erken vulkanizasyon nedeniyle aşırı atık ortadan kaldırılabilir. Ön ısıtma ve ikincil soğutmanın doğru kullanımı, PCB bileşenleri için en basit ve en gerekli yeniden işleme süreçlerinden ikisidir.