Effet de courbe de la température sur la propreté et la fiabilité électrique de Représentation-poursuite

March 22, 2021

Effet complètement automatique de part de diviseur de carte PCB de Seprays de courbe de la température sur la propreté et la fiabilité électrique de Représentation-poursuite

 

Préface

La courbe de la température du processus de soudure de ré-écoulement est l'une des considérations les plus importantes en plaçant des paramètres d'assemblée. Afin d'obtenir une courbe de la température efficace, des facteurs doivent être considérés comme pour inclures choisir l'équipement approprié, entièrement comprenant les résultats et pouvant s'ajuster sur demande. Pour quelques grands composants multicouche et composants avec une plus grande qualité thermique, la température recommandée minimum pour former les joints corrects de soudure devrait être assurée dans tous les secteurs des composants, et les résidus sans nettoyage de flux devraient être bénins. Il est nécessaire de vérifier soigneusement des schémas d'ensemble des composants pour déterminer s'il y a une couche de cuivre épaisse dans le secteur choisi. Des couches de cuivre plus épaisses absorbent la chaleur de la surface de l'assemblée. Ceci peut avoir comme conséquence des défauts froids et fragiles dans des joints de soudure.

 

Caractéristiques de courbe de la température

Quatre étapes ou régions différentes doivent être analysées sous la courbe de la température de reflux (fig. 1). D'abord, la pente de préchauffage de hausse de la température (pente de hausse de la température), puis l'étape de préchauffage de résidence de la température (temps de trempage), puis le temps au-dessus de la température de liquidus comprenant la température maximale, et finalement la zone de refroidissement.

 

。 de 无铅回流温度曲线四个阶段的例子 de、 du 图 1.

Fig. 1. Exemples de quatre étapes de courbe sans plomb de la température de reflux.

 

Pour le flux utilisé dans cette expérience, il est nécessaire de commander la pente de la pente de préchauffage à moins de 2,0 C/s, qui peuvent faire le flux s'évaporer graduellement et obtenir des joints de soudure de meilleure qualité. Ceci n'augmentera pas le risque lié aux défauts de soudure, tels que la boule de soudure, le court-circuit et d'autres défauts.

 

Pendant l'étape de résidence de préchauffer la température, l'activateur de flux élimine l'oxyde et relie la surface métallique à la pâte de soudure. Cette étape permet à l'ensemble entier de beaucoup de composants d'écrire une température commune au-dessous du point de fusion de soudure. Pour la plupart des types de pâte de soudure, cette température doit habituellement être maintenue pendant 60 à 90 secondes.

 

L'étape de reflux est la formation des composés intermétalliques. La température de reflux est habituellement 20 - 40 C plus hauts que celui au point de fusion de soudure. L'heure de rester au-dessus du liquidus est de 30-90 secondes, selon la qualité thermique et le choix d'autres matériaux (fig. 1).

 

La zone de refroidissement est utile de déterminer l'intégrité de la structure granulaire commune de soudure. Comparé à la pente de hausse de la température dans l'étape de préchauffage, la pente de refroidissement avec une baisse plus rapide de la température est habituellement exigée, mais il est important de ne pas dépasser le coefficient de dilatation thermique (CTE) sur la surface des composants et des cartes. La suggestion conventionnelle pour refroidir le taux de baisse de la température n'est pas plus de 4 C/s.

 

Équipement d'analyse de la température

 

Selon différentes conditions, il y a plusieurs genres d'équipement d'analyse de la température de reflux disponible. Quelques analyseurs de la température sont employés pour analyser des produits, d'autres sont employés pour analyser le four de ré-écoulement. Dans cette étude, je me concentre seulement sur l'équipement d'analyse de la température de produit qui peut se déplacer avec le produit. Il n'a pas besoin d'un long câble, tant que il rencontre la longueur du four de ré-écoulement. L'analyseur de la température de produit peut mesurer la température des emplacements multiples de l'assemblée. La plupart des analyseurs mobiles commerciaux de la température utilisent jusqu'à six thermocouples indépendants. Quelques thermocouples mesurent des données en temps réel et les envoient aux récepteurs sur des moniteurs d'ordinateur. D'autres emploient la mémoire interne pour stocker des points de repères. Quand le produit laisse le four de ré-écoulement, il est téléchargé au milieu de mémoire interne. Les deux types de données peuvent être employés pour obtenir les résultats exigés d'analyse.

 

 

plan d'expérience

Dans cette expérience, plusieurs courbes de la température sont employées pour déterminer l'influence de la température sur la mesure de propreté et la mesure de résistance. Nous employons la chromatographie d'ion (IC) pour mesurer la propreté. La résistance d'isolation extérieure (MONSIEUR) est mesurée avec cinq volts de polarisation à 40 degrés C et à hygrométrie de 90%, une fois toutes les 10 minutes. Toutes les cartes d'essai sont utilisées pour déterminer si deux genres de cartes qualifiées d'essai sont qualifiés (le schéma 2).

 

。 de 用来鉴定两种测试测试结果的两种测试鉴定板 de、 du 图 2.

Fig. 2. Deux panneaux d'identification d'essai pour identifier deux résultats d'essai.

 

La température du premier groupe de courbes de la température est de 20 degrés C de inférieure à la limite recommandée de la température. Le deuxième ensemble de courbes de la température est 10 C inférieurs à la limite recommandée de la température. Le troisième ensemble de courbes de la température est recommandé par le fabricant pour cette pâte de soudure. La température de cette courbe de la température est considérée plus basse température permise à laquelle tous de soudure les joints et les activateurs corrects sont activés. Le quatrième groupe de courbes de la température est de 10 degrés de C plus haut que la limite recommandée de la température.

 

Sous chaque groupe de courbes de la température, 10 cartes sont disposées, dont cinq sont examinés par IC et les autres cinq sont examinés par MONSIEUR. Emplacements différents de la mesure quatre de chaque carte, y compris LCC, TQFP, BGA, et ligne désinstallée connecteurs pour la référence.

 

Techniques analytiques

L'as a mentionné plus tôt, ces expériences a employé deux techniques analytiques : essai de résistance d'isolation d'essai et de surface de chromatographie d'ion (IC) (MONSIEUR).

 

Tous les essais d'IC ont été réalisés utilisant le système chromatographique de Dionex ICS 3000 du logiciel de Chromeleon. La technologie locale automatisée d'extraction est employée pour extraire des échantillons. Toutes les pièces sont enlevées mécaniquement et des échantillons sont extraits à partir de la couche de carte. L'extraction locale est très importante parce qu'elle ne normalise pas la contamination dans la superficie entière des composants en tant que d'autres méthodes d'extraction et des méthodes d'essai font. IC a été employé pour examiner l'échantillon original de la pâte choisie de soudure et pour déterminer les composantes principales de l'activateur dans la pâte de soudure. En déterminant le niveau de propreté d'ion de l'avion de carte PCB, les données mesurées de tous les échantillons devraient être comparées aux données d'IC de la pâte originale de soudure.

 

L'essai de MONSIEUR est effectué dans l'entrepôt standard d'environnement, qui peut commander la variation température entre (+ 1 degré C) et le changement de l'hygrométrie à moins de 3%. Des mesures électriques sont faites avec un système de mesure calibré de commutateur automatique, qui est mesuré toutes les 10 minutes.

 

 

Le premier ensemble de courbes de la température

Le premier ensemble de courbes de la température est reflux dans le pire des cas quand la température est de 20 degrés de C au-dessous de la température recommandée par le fabricant de pâte de soudure. Quand la pâte de soudure est chauffée au reflux avec cet ensemble de courbes de la température, elle atteint à peine l'état liquide de phase. Ceci peut être le résultat du multiple a échoué des sources de chaleur, des méthodes incorrectes (probablement courbes contenant du plomb standard de la température) ou d'autres causes inconnues (le schéma 3).

。 de 第一组温度曲线 de、 du 图 3.

Fig. 3. Le premier ensemble de courbes de la température.

Résultats d'IC du premier groupe de courbes de la température

 

Les échantillons originaux d'IC de pâte de soudure prouvent que l'acétate, le chlorure, le lithium, le sodium, l'ammonium et le potassium sont les ions les plus concentrés, et également les ions les plus intéressés après chaque changement de courbe de la température de reflux. Cette plus mauvaise courbe de la température prouve que les niveaux des ions d'acétate, de chlorure, de lithium et de sodium ont augmenté sensiblement après reflux. Utilisant cette courbe, le contenu de l'ammonium et le potassium ont diminué de manière significative (tableau 1).

 

。 de 数据 d'IC de 第一组温度曲线的 de、 du 表 1.

Données d'IC du tableau 1. du premier ensemble de courbes de la température.

 

SIR Results du premier groupe de courbes de la température

 

Les résultats de MONSIEUR du premier ensemble de courbes de la température prouvent que la résistance extérieure de tous les échantillons ne respecte pas la limite d'ohm d'IPC 1.0e8 (fig. 4).

。 de 结果 de MONSIEUR de 第一组温度曲线的 de、 du 图 4.

Fig. 4. résultats de MONSIEUR du premier ensemble de courbes de la température.

 

Le deuxième groupe de courbes de la température

Le deuxième groupe de courbes de la température est plus près de la situation réelle que le premier groupe. Il prouve que l'influence du résidu de flux sur l'analyse d'IC et de MONSIEUR après reflux quand la température de la courbe de la température est seulement 10 C inférieurs que la limite recommandée de la température. Cependant, pour des cartes et des composants avec la grande masse thermique, il n'est pas impossible d'avoir un changement de température du degré 10C. Les résultats d'essai de ces courbes de la température soulignent l'importance de la distribution de la température des composants et des dispositifs pendant le reflux. Par conséquent, l'équipement doit également être examiné pour s'assurer que tous les appareils de chauffage fonctionnent correctement. Les courbes de la température sont montrées dans fig. 5, des données d'IC dans le tableau 2 et des données de MONSIEUR sur le schéma 6.

 

。 de 第二组温度曲线 de、 du 图 5.

Fig. 5, le deuxième groupe de courbes de la température.

 

。 de 数据 d'IC de 第二组温度曲线的 de、 du 表 2.

Données d'IC du tableau 2. du deuxième groupe de courbes de la température.

 

。 de 结果 de MONSIEUR de 第二组温度曲线的 de、 du 图 6.

Fig. 6. résultats de MONSIEUR du deuxième groupe de courbes de la température.

 

Résultats d'IC du deuxième groupe de courbes de la température

 

Les résultats d'IC du deuxième ensemble de courbes de la température prouvent que bien que la plupart des ions soient relativement bas, la plupart d'entre elles est encore plus haute que les limites recommandées. Particulièrement l'acétate, l'ion de lithium et l'ion de sodium, le niveau de ces ions dans l'environnement normal de service après-vente peuvent augmenter le risque d'insuffisance.

 

SIR Results du deuxième groupe de courbes de la température

 

Les positions de tous les composants ne répondent pas à des normes de MONSIEUR, ni elles respectent des limites recommandées d'IC. En raison de la qualité très petite de la chaleur, le secteur de connecteur (sans composants d'installation) a passé des essais de MONSIEUR et d'IC.

 

Le troisième groupe de courbes de la température

 

La courbe de la température recommandée par le fabricant avec la pente maximum et un taux de hausse de moins de 2 C par seconde réside à la température maximale pendant 30 à 90 secondes. En ce document, la température maximale est 250 C, et le temps de séjour est environ 60 secondes. Cette courbe de la température est montrée sur le schéma 7, des résultats d'IC sont affichés dans le tableau 3, et des résultats de MONSIEUR sont affichés sur le schéma 8.

 

。 de 第三组温度曲线 de、 du 图 7.

Fig. 7 et courbes de la température du groupe 3.

 

。 de 数据 d'IC de 第三组温度曲线的 de、 du 表 3.

Données d'IC du tableau 3. du troisième groupe de courbes de la température.

。 de 结果 de MONSIEUR de 第三组温度曲线的 de、 du 图 8.

Fig. 8 et le résultat de MONSIEUR du troisième groupe de courbes de la température.

Résultats d'IC du troisième groupe de courbes de la température

 

Utilisant la courbe de la température recommandée par le fabricant, tous les activateurs de flux commencent à fonctionner dans la zone d'essai, si les composants sont présents. Observant le troisième ensemble de courbes de la température, toutes les régions atteignent au moins 246 C, qui tombe juste au-dessus de la température ambiante recommandée de 25-45 C au-dessus du point de fusion de soudure.

 

SIR Results du troisième groupe de courbes de la température

 

Avec ou sans des composants, tous les emplacements passent des normes acceptables. Les données dans l'exposition du schéma 8 qu'on n'a observé aucune valeur de résistance au-dessous de l'ohm 1.0e8 dans la mesure de résistance. Ceci signifie que dans l'environnement pratique normal où l'atmosphère n'est pas excessivement humide, ajouter la tension ne mènera pas à l'échec du produit.

 

Quatrième groupe de courbes de la température

 

Le dernier ensemble de courbes de la température est chauffé au reflux à une température maximale de 260 C pour déterminer (le cas échéant) l'effet de l'énergie calorifique supplémentaire sur la propreté et la performance de MONSIEUR. La pente de préchauffage de hausse et la pente de refroidissement de baisse de cet ensemble de courbes de la température sont toujours dans la marge recommandée (fig. 9).

 

。 de 第四组温度曲线 de、 du 图 9.

Fig. 9 et courbes de la température du groupe 4.

 

Résultats d'IC du quatrième groupe de courbes de la température

 

L'énergie calorifique supplémentaire fait la température maximale dépasser 250 C, et ne réduit pas de manière significative le niveau d'ion. L'énergie thermique croissante peut réellement être néfaste, endommageant certains types de composants. Les données dans l'exposition du tableau 4 que les résultats d'IC de ce groupe d'essais sont semblables à ceux du troisième groupe.

 

。 de 数据 d'IC de 第四组温度曲线的 de、 du 表 4.

Données d'IC du tableau 4. du quatrième groupe de courbes de la température.

 

GROUPE DE MONSIEUR RESULTS OF THE FOURTH DE COURBES DE LA TEMPÉRATURE

 

Comme le troisième ensemble de courbes de la température, toutes les positions avec ou sans des composants ont passé des normes acceptables. Schéma 10 expositions qu'aucune résistance moins que les ohms 1.0e8 n'a été mesurées dans des mesures de résistance. Ceci signifie que dans l'environnement pratique normal où l'atmosphère n'est pas excessivement humide, ajouter la tension ne mènera pas à l'échec du produit.

 

。 de 结果 de MONSIEUR de 第四组温度曲线的 de、 du 图 10.

Fig. 10, les résultats de MONSIEUR du quatrième groupe de courbes de la température.

 

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