Основные принципы пайки оплавлением
Для получения качественной пайки необходим предварительный равномерный прогрев платы.
Во избежание механического разрушения компонентов скорость изменения температуры не должна превышать 5oC в секунду.
Разница температуры предварительного нагрева и температуры оплавления не должна превышать 100oC.
Пиковая температура пайки должна более чем на 30oC превышать точку плавления используемого припоя.
Температурный пик должен приходиться на 200oC - 210oC и не может превышать 260oC, поскольку это может привести к выходу компонентов из строя.
Большие компоненты или поглотители тепла будут требовать более длительных циклов нагрева.
Следует контролировать процесс естественного охлаждения после пайки. Искусственное ускорение приводит к появлению скрытого брака. Удары и перегрузки приводят к механическому повреждению компонентов.
Некоторые компоненты (например, электролитические конденсаторы с жидким электролитом) чрезвычайно чувствительны к перегреву и существенно ограничивают предельное время прохождения зоны оплавления. Например, миниатюрные керамические резонаторы могут без повреждений находиться в среде с температурой выше 200oC не более 20 с. Поэтому время экспозиции должно быть минимизировано. Встречаются компоненты, которые требуют повторения цикла пайки после остывания платы.
Особо следует отметить важность скорости изменения температуры. Слишком быстрый нагрев приводит к растрескиванию многослойных керамических компонентов - конденсаторов и резонаторов. Также уязвимы массивные и высокие компоненты.
Скорость охлаждения определяет размер кристаллов припоя - чем быстрее охлаждение, тем меньше зерно. С другой стороны, чрезмерно быстрый процесс может привести к разрушению компонентов из-за механических перенапряжений. При охлаждении компоненты подвергаются механическим перегрузкам и поэтому очень чувствительны к внешним воздействиям.
В процессе пайки компоненты подвергаются тепловым ударам. Температура пайки намного превышает максимально допустимую для компонентов температуру, поэтому для предотвращения выхода их из строя необходимо строго соблюдать основные принципы технологии пайки.
Температурный профиль оплавления.Как и во всех процессах пайки, температурный профиль является ключевым элементом успешного процесса. Сам процесс реболлинга BGA чипа достаточно прост и повторяем, гораздо больше времени отнимает настройка температурного профиля для оборудования оплавления горячим воздухом. Рекомендуемый температурный профиль изображен.
Каждый BGA чип предлагает свой температурный профиль. Начните с базового профиля, показанного ниже, внося коррективы на тип материала BGA, массу BGA чипа и его размер, и это должно принести к приемлемым результатам.
Помните о том, что настройка профиля основывается на измеренной температуре компонента. Сама температура в печи либо температура воздушного потока при работе с феном обычно от нее отличается.
Измерение температуры компонента.Для создания рабочего температурного профиля термопары размещаются в различных участках компонента, а мониторинг их показаний выполняется с помощью специального программного обеспечения, что позволяет найти оптимальный профиль оплавления компонента. Этот способ снятия показаний обеспечивает равномерность снятия показаний нагрева и минимальный термический удар для исследуемого компонента.
Настройка воздушного потока при оплавлении.Воздушный поток, обтекая компонент, заставляет его нагреваться. При неравномерном нагреве компонента возникают температурные градиенты (перепады температуры) в его составе. Большой температурный градиент влечет за собой температурный удар, который может повредить компонент.