โปรไฟล์รีโฟลว์คือเส้นทางอุณหภูมิตามเวลา ที่แผงวงจรเดินผ่านภายในเตาอบ จำเป็นต้องถูกตั้งค่าสำหรับแผงวงจรที่อยู่ต่อหน้าเจ้าหน้าที่ปฏิบัติงาน ไม่ใช่ตั้งครั้งเดียวใช้กับทุกแผงวงจร เพราะมวลความร้อน ชนิดของชิ้นส่วน และโครงสร้างแผงวงจร ส่งผลต่อวิธีที่ความร้อนไหลไปถึงแต่ละจุดบัดกรี เราประกอบแผงวงจรด้วยประสานปลอดสารตะกั่ว ซึ่งมีช่วงความคลาดเคลื่อนแคบ ทำให้ข้อมูลที่คุณให้เราสำหรับชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อนและแผงวงจรที่มีลักษณะผิดปกติมีความสำคัญมากกว่าที่ผู้ซื้อส่วนใหญ่คาดคิด
โปรไฟล์การรีโฟลว์ทำงานอย่างไรจริงๆ
การเชื่อมประสานแบบรีโฟลว์จะทำให้บัดกรีแบบครีมที่พิมพ์ลงบนแผ่นรองไว้แล้วหลอมละลาย เพื่อให้ไหลล้อมรอบขั้วต่อของชิ้นส่วนและแข็งตัวกลายเป็นรอยเชื่อม เตาทำกระบวนการนี้เป็นช่วง ๆ แผงวงจรถูกอุ่นขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป รักษาไว้ที่อุณหภูมิคงที่เพื่อให้ส่วนต่าง ๆ ของแผงวงจรมีอุณหภูมิใกล้เคียงกัน จากนั้นถูกทำให้อยู่เหนือจุดหลอมเหลวของบัดกรีในระยะเวลาที่ควบคุมได้ แล้วจึงทำให้เย็นลง
แต่ละขั้นตอนทำหน้าที่ปกป้องบางสิ่งบางอย่าง การให้ความร้อนเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปช่วยป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบเสียหายจากช็อกทางความร้อน ระยะการแช่ (hold) ทำให้บริเวณที่หนาแน่นของบอร์ดมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับบริเวณที่เบากว่า ระยะเวลาที่อยู่เหนือจุดหลอมเหลวทำให้เกิดรอยต่อ และขั้นตอนการทำให้เย็นลงมีผลต่อสภาพของรอยต่อเมื่อเสร็จสิ้น โปรไฟล์ที่ทำพลาดเพียงขั้นตอนเดียวอาจก่อให้เกิดข้อบกพร่องซึ่งจะไม่ถูกตรวจพบจนกว่าจะถึงการตรวจสอบในภายหลัง
ทำไมโปรไฟล์เดียวจึงไม่สามารถตอบโจทย์ได้ทุกคณะกรรมการ
อุณหภูมิที่คุณตั้งไว้บนเตาอบไม่ใช่อุณหภูมิที่แผงวงจรได้รับจริง ๆ ระนาบกราวด์ขนาดใหญ่ คอนเน็กเตอร์ที่มีน้ำหนักมาก หรือชิป BGA ขนาดใหญ่จะดูดซับความร้อนได้ช้า ในขณะที่ตัวต้านทานตัวเล็ก ๆ ที่อยู่ข้าง ๆ จะร้อนเกือบจะในทันที เป้าหมายของการทำโปรไฟล์อุณหภูมิคือการทำให้ข้อต่อทุกจุดอยู่ในสภาพที่เหมาะสม ในขณะที่ยังคงให้องค์ประกอบทุกชิ้นอยู่ภายในขีดจำกัดของมันเอง และส่วนต่างระหว่างจุดที่ร้อนที่สุดกับจุดที่เย็นที่สุดบนแผงวงจรก็คือสิ่งที่ทำให้เรื่องนี้เป็นเรื่องยาก
โครงสร้างของกระดานยิ่งทำให้ปัญหาหนักขึ้นเราประกอบแผงวงจรแบบแข็ง แบบยืดหยุ่น และแบบแกนโลหะและแต่ละแบบจะมีพฤติกรรมแตกต่างกันในเตาอบ แผ่นวงจรที่หนาและมีส่วนผสมของทองแดงมากจะร้อนช้ากว่าอุณหภูมิที่ตั้งไว้ในเตาอบ แผ่นวงจรแบบบางและยืดหยุ่นจะตอบสนองต่อความร้อนได้เร็วและจำเป็นต้องมีการรองรับ แผ่นวงจรที่มีแกนโลหะจะถ่ายเทความร้อนออกจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในลักษณะที่ต่างจากแผ่น FR-4 ดังนั้น แม้ใช้เตาอบเดียวกันและครีมประสานชนิดเดียวกัน ก็ยังต้องการวิธีการจัดการที่แตกต่างกันไปตามแต่ละแผ่นวงจร
บัดกรีปลอดตะกั่วทำให้สิ่งนี้ให้อภัยได้น้อยลง เนื่องจากจุดหลอมเหลวของมันสูงกว่าบัดกรีดีบุก-ตะกั่วแบบดั้งเดิม จึงมีช่วงอุณหภูมิที่น้อยลงระหว่างอุณหภูมิที่จุดเชื่อมประสานก่อตัวกับอุณหภูมิสูงสุดที่ชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อนที่สุดบนบอร์ดจะทนได้ เนื่องจากการประกอบของเราใช้บัดกรีปลอดตะกั่วที่สอดคล้องตามมาตรฐาน RoHS ช่วงอุณหภูมิที่แคบลงนี้จึงมีผลกับทุกบอร์ดที่เราประกอบขึ้น
ปัญหาเกี่ยวกับโปรไฟล์ปรากฏบนกระดานอย่างไร
เมื่อโปรไฟล์ไม่ถูกต้อง อาการที่เกิดขึ้นมักคุ้นเคยกันดี ส่วนประกอบชิปขนาดเล็กที่ตั้งชันขึ้นด้านหนึ่งซึ่งเรียกว่าการทอมบ์สโตน มักบ่งชี้ว่าทั้งสองแพดได้รับความร้อนอย่างไม่สม่ำเสมอ รอยบัดกรีที่หมอง เป็นเม็ดหยาบ หรือไม่สมบูรณ์ บ่งบอกว่าบัดกรีไม่ได้รับความร้อนเพียงพอหรือไม่ได้นานพอ ชิ้นส่วนที่แตกร้าวหรือบริเวณที่เปลี่ยนสีบ่งชี้ตรงกันข้าม ช่องว่างภายในรอยบัดกรี และการบิดงอของบอร์ดที่บางหรือมีขนาดใหญ่ ก็อาจมีความร้อนเป็นปัจจัยร่วมเช่นกัน
อาการเหล่านี้มีความสำคัญต่อผู้ซื้อเพราะมักไม่ได้มีสาเหตุเพียงอย่างเดียว ปริมาณของครีมบัดกรี ตำแหน่งการวางชิ้นส่วน และการออกแบบเองก็มีส่วนด้วย ดังนั้นจึงไม่ควรโทษเตาอบเพียงอย่างเดียวว่าเป็นสาเหตุของข้อบกพร่อง แต่รูปแบบของอาการให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ หากข้อบกพร่องแบบเดียวกันปรากฏบนชิ้นส่วนเดียวกัน ซ้ำแล้วซ้ำเล่าบนแผงวงจรแต่ละแผง คำถามที่ควรถามคือ มีอะไรแตกต่างไปในสภาพแวดล้อมทางความร้อนรอบ ๆ ชิ้นส่วนนั้น
ลองพิจารณาบอร์ดสองแผ่นที่ผลิตในสัปดาห์เดียวกัน แผ่นแรกเป็นบอร์ดขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ที่มีส่วนประกอบแบบพาสซีฟขนาดเล็กเป็นหลัก แผ่นที่สองเป็นบอร์ดหนา พร้อมคอนเนกเตอร์ขนาดใหญ่ที่ดูดซับความร้อนอยู่มุมหนึ่ง แผ่นแรกนั้นค่อนข้างหยวน ๆ และโปรไฟล์การรีโฟลว์ที่สมเหตุสมผลแทบแบบใดก็ใช้ได้ ส่วนแผ่นที่สองต้องคิดให้รอบคอบกว่านี้ เพราะคอนเนกเตอร์จะร้อนช้ากว่าส่วนอื่นของบอร์ดมาก ทั้งสองบอร์ดล้วนเป็นดีไซน์ที่ถูกต้อง และทั้งคู่สามารถผลิตให้ออกมาดีได้ ความแตกต่างคือแผ่นที่สองจะได้ประโยชน์หากมีการพูดคุยกันก่อนเริ่มผลิตครั้งแรก
สิ่งที่คุณสามารถทำได้เพื่อให้ง่ายต่อการสร้างโปรไฟล์
การตัดสินใจที่เป็นประโยชน์ส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในขั้นตอนการออกแบบ การกระจายทองแดงอย่างสมดุลช่วยได้ เพราะพื้นที่ทองแดงขนาดใหญ่ด้านหนึ่งของชิ้นส่วนและไม่มีอีกด้านหนึ่งจะทำให้เกิดความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ การจัดให้ชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อนอยู่ห่างจากมวลความร้อนขนาดใหญ่ช่วยลดการกระจายของอุณหภูมิทั่วทั้งบอร์ด การทำเทอร์มอลรีลีฟบนแผดที่เชื่อมต่อกับเพลนขนาดใหญ่ยังช่วยให้ข้อต่อเข้าถึงอุณหภูมิได้พร้อมกับข้อต่อข้างเคียง
ข้อเสนอประการที่สองคือข้อมูล ระบุชิ้นส่วนที่มีข้อจำกัดด้านอุณหภูมิใน BOM ของคุณ และกล่าวถึงชิ้นส่วนที่ไวต่อความชื้น แจ้งให้เราทราบหากบอร์ดมีความหนาผิดปกติ มีทองแดงหนาแน่นเป็นพิเศษ หรือเป็นบอร์ดแบบยืดหยุ่น บอร์ดสองด้านก็ควรระบุไว้เช่นกัน เนื่องจากด้านที่สองจะต้องผ่านรอบความร้อนของตัวเองหลังจากด้านแรกตรวจสอบ Valor DFM/DFA ฟรีเป็นส่วนหนึ่งของบริการประกอบของเรา และเป็นช่วงเวลาที่ดีในการหยิบยกประเด็นเหล่านี้ขึ้นมา
มีข้อผิดพลาดบางอย่างเกิดซ้ำอยู่บ่อย ๆโดยสมมติว่าอุณหภูมิสูงสุดในแผ่นข้อมูลเป็นค่าเป้าหมายลืมไปว่าเขียงและเตาอบไม่ได้มีอุณหภูมิเท่ากันปล่อยให้ชิ้นส่วนที่มีข้อจำกัดด้านอุณหภูมิไม่ถูกทำเครื่องหมายหมายความว่าไม่มีใครรู้ว่าชิ้นส่วนใดเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดการวางส่วนที่บอบบางไว้ข้างๆ ขั้วต่อที่มีน้ำหนักมากสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิที่การสร้างโปรไฟล์ตรวจจับได้ยากอย่างพอดีการจัดการบอร์ดแบบยืดหยุ่นหรือบอร์ดแกนโลหะเหมือนกับบอร์ดแข็งทั่วไปมองข้ามความแตกต่างในลักษณะที่มันให้ความร้อน
คำถามที่พบบ่อย
1.คุณประกอบด้วยตะกั่วบัดกรีปลอดสารตะกั่วหรือไม่?ใช่ การประกอบของเราใช้ตะกั่วบัดกรีปลอดสารตะกั่วที่เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS
2.ฉันควรบอกอะไรเกี่ยวกับบอร์ดของฉันกับคุณบ้าง?โปรดระบุชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อนหรือความชื้น และบอกด้วยว่าแผงวงจรมีความหนา ทองแดงหนา มีความยืดหยุ่น หรือเป็นแบบแกนโลหะ
3.แผงวงจรสองด้านจะต้องผ่านกระบวนการรีโฟลว์สองครั้งไหม?บ่อยครั้ง ใช่ แต่ละด้านจะถูกรีโฟลว์ทีละด้าน ดังนั้นชิ้นส่วนบนด้านแรกจึงได้รับความร้อนเป็นครั้งที่สอง
4.ทำไมไม่ตั้งอุณหภูมิเตาอบให้เท่ากับค่าการรับอุณหภูมิสูงสุดของชิ้นส่วน?อุณหภูมิของบอร์ดแตกต่างจากการตั้งค่าเตาอบและเปลี่ยนแปลงไปตามตำแหน่งบนบอร์ด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระยะเผื่อความปลอดภัย
5.บอร์ดที่มีน้ำหนักมากกว่ารีโฟลว์ได้ยากกว่าหรือไม่?มันอาจเป็นเช่นนั้นได้ เพราะบริเวณที่เป็นทองแดงขนาดใหญ่จะดูดซับความร้อนได้ช้า ยกประเด็นนี้ขึ้นมาหารือในระหว่างการทบทวนการออกแบบ
โปรไฟล์จะมีประสิทธิภาพได้มากเท่ากับข้อมูลที่อยู่เบื้องหลัง ดังนั้นสิ่งที่เป็นประโยชน์ที่สุดที่ผู้ซื้อสามารถส่งมาได้คือรายการ BOM ที่แสดงให้เห็นว่าอะไหล่ชิ้นใดเป็นตัวกำหนดขีดจำกัด
ขอรับใบเสนอราคาทันทีสำหรับการประกอบ PCB
แหล่งข้อมูลที่มีประโยชน์
•องค์ประกอบที่สำคัญในเทคโนโลยีการรีโฟลว์บัดกรีสำหรับชิ้นส่วน BGA
•ข้อบกพร่องทั่วไปของ SMT และวิธีหลีกเลี่ยง
•การลดความเสี่ยงระดับความไวต่อความชื้น (MSL) ในการประกอบ SMT ความหนาแน่นสูง
