Autor: Gayle Towell
Azot w lutowaniu rozpływowym jest często postrzegany jako czynnik zwiększający wydajność - oferujący lepsze zwilżanie, bardziej błyszczące połączenia i mniej defektów. Jednak nie zawsze jest to konieczne.
Azot może przynieść realne korzyści procesowe, ale zwiększa też koszty, złożoność i wymagania infrastrukturalne. W wielu przypadkach dobre materiały i odpowiednia kontrola procesu wystarczą, aby zapewnić wiarygodne wyniki w powietrzu.
Kiedy więc azot faktycznie robi różnicę? A kiedy jest to tylko dodatkowy koszt?
Co robi azot w procesie Reflow
Utlenianie jest głównym problemem podczas procesu reflow. W miarę przemieszczania się pasty lutowniczej przez proces namaczania i szczytowania, odsłonięte powierzchnie metalowe - zarówno pady PCB, jak i wyprowadzenia komponentów - mogą się utleniać, wpływając na zwilżanie, zwiększając puste przestrzenie i pogarszając jakość połączenia.
Wprowadzenie azotu w procesie reflow redukuje zawartość tlenu w atmosferze pieca, zazwyczaj do poziomu poniżej 1000 ppm. Spowalnia to utlenianie podczas krytycznych etapów profilu, szczególnie w szczytowym momencie. Rezultatem może być lepsze zwilżanie, mniej pustych przestrzeni i czystsze połączenia - szczególnie w przypadku topników o niskiej aktywności.
Azot może być również niezbędny podczas pracy z bardzo drobnymi proszkami lutowniczymi, takimi jak typ 6 lub mniejsze, które mają większą powierzchnię i są bardziej podatne na utlenianie. Nawet typ 5 może korzystać z atmosfery obojętnej, w zależności od składu chemicznego topnika i wymagań procesowych.
Kiedy potrzebny jest azot w reflow
Azot jest często uzasadniony, gdy wymagania dotyczące lutowania są wysokie, a marginesy procesu są wąskie. Obejmuje to:
- Komponenty zakończone od dołu, takie jak QFN i LGA, w przypadku których często występuje zjawisko pustych przestrzeni.
- Pakiety o drobnych oczkach, gdzie wydajność zwilżania jest krytyczna
- Sektory o wysokiej niezawodności - motoryzacja, lotnictwo, medycyna - gdzie kryteria kosmetyczne i strukturalne są surowe.
- Topniki o niskiej pozostałości lub niskiej aktywności, których skuteczne działanie zależy od czystej atmosfery.
- Procesy wykorzystujące proszek lutowniczy T6 lub mniejszy, w których utlenianie staje się bardziej agresywne ze względu na zwiększoną powierzchnię.
W takich przypadkach azot może ustabilizować proces i poprawić wyniki w sposób, w jaki samo powietrze może tego nie zrobić.
Kiedy azot w reflow nie jest potrzebny
W wielu standardowych zastosowaniach SMT - zwłaszcza w wysokonakładowej elektronice użytkowej - wprowadzenie azotu w procesie reflow często zwiększa koszty bez znaczących korzyści.
Dobrze opracowane pasty lutownicze i dostrojone profile rozpływowe mogą zapewnić doskonałe wyniki w powietrzu, szczególnie gdy wygląd kosmetyczny nie jest czynnikiem decydującym.
Jeśli twoje zespoły:
- Używaj komponentów o standardowym skoku
- Nie wymagają niskotemperaturowych lub ultra czystych połączeń
- Dopuszczalna wydajność w powietrzu
...azot może być niepotrzebny.
Azot nie rozwiąże również problemów spowodowanych złym profilowaniem, projektem szablonu lub zanieczyszczeniem PCB. W niektórych przypadkach może nawet wzmocnić zachowanie topnika, prowadząc do nieoczekiwanych wzorów pozostałości.
Co należy wziąć pod uwagę
Przed przejściem na azot - lub podjęciem decyzji o jego dalszym stosowaniu - należy rozważyć pełny obraz sytuacji:
- Koszty: Wytwarzanie azotu lub dostawa do zbiornika, konserwacja systemu, kontrola przepływu i monitorowanie gazu zwiększają koszty operacyjne.
- Kompatybilność topnika: Azot może zmieniać aktywność topnika, czasami wymagając dostosowania profilu w celu uniknięcia zmian kosmetycznych lub gromadzenia się pozostałości.
- Wartość specyficzna dla procesu: Nie wszystkie wyzwania związane z lutowaniem są związane z utlenianiem. Azot należy stosować jako rozwiązanie określonego problemu, a nie jako ustawienie domyślne.
Jeśli nie masz pewności, wykonaj porównania obok siebie. Zmierz puste przestrzenie, zwilżanie, kosmetykę połączeń i ogólną wydajność z azotem i bez niego. Te punkty danych dadzą ci jasną odpowiedź na temat jego wartości w twoim procesie.
Wnioski
Azot w procesie rozpływowym jest narzędziem, a nie wymogiem. W przypadku prac o drobnej podziałce, BTC, topników o niskiej zawartości pozostałości i mniejszych proszków lutowniczych często stanowi wyraźną różnicę. Jednak w wielu codziennych procesach, rozpływ powietrzny z dobrymi materiałami i kontrolą jest więcej niż wystarczający.
Nie zakładaj, że potrzebujesz azotu. Niech o tym zadecydują dane procesowe.
Pierwotnie opublikowany w Circuits Assembly