Introducción
En los procesos modernos de fabricación de soportes superficiales-de alta-densidad-, la adopción generalizada de soldadura sin plomo-ha aumentado significativamente el rango de temperatura en el interior.hornos de reflujo, con temperaturas máximas que suelen alcanzar los 240 a 250 grados. A temperaturas tan altas, el oxígeno del aire reacciona violentamente con la soldadura fundida y las almohadillas de cobre de la PCB, provocando un deterioro en la humectabilidad de la junta de soldadura. Para minimizar la oxidación hasta su límite físico, la introducción de una atmósfera protectora de nitrógeno se ha convertido en una medida fundamental en la fabricación de PCBA de alta-precisión. Sin embargo, la simple introducción de nitrógeno no garantiza una soldadura de alta-calidad; Sólo controlando con precisión la concentración de oxígeno dentro del horno al nivel de ppm (partes por millón) se puede alcanzar plenamente el valor del proceso de la atmósfera de nitrógeno.
Mecanismo del daño inducido por oxígeno-en la microestructura de la junta de soldadura en entornos de alta-temperatura
La zona de calentamiento y la zona de soldadura dentro delhorno de reflujoson áreas de alto-riesgo de reacciones de oxidación. Cuando la pasta de soldadura de la placa de circuito se derrite a altas temperaturas, los ingredientes activos de la máscara de soldadura de la superficie del polvo metálico comienzan a volatilizarse, exponiendo la superficie altamente reactiva del metal fundido. En este punto, si la concentración de oxígeno residual en el horno es demasiado alta, las moléculas de oxígeno reaccionarán instantáneamente con elementos metálicos como el estaño y el cobre, formando una densa película de óxido de estaño (SnO o SnO₂) en la superficie de la unión soldada. Esta película de óxido de alto-punto de fusión- aumenta significativamente la tensión superficial de la soldadura fundida, dificultando su difusión y extensión hacia afuera, lo que conduce directamente a un aumento en el ángulo de contacto de las uniones de soldadura. A nivel microscópico, la oxidación también interfiere con el crecimiento normal de compuestos intermetálicos (IMC) entre las almohadillas de cobre y la aleación de estaño, lo que hace que se vuelvan gruesos y discontinuos. Cuando la PCBA terminada se somete a tensión térmica o vibración mecánica durante la operación posterior, estas interfaces microscópicas-que se han vuelto quebradizas debido a la oxidación-son muy propensas a agrietarse por tensión, lo que provoca fallas esporádicas en los contactos eléctricos.
PPM-Umbrales de nivel para la concentración de oxígeno según diferentes paquetes de dispositivos
Un control preciso de la concentración de oxígeno requiere establecer valores umbral diferenciados según las características físicas de la placa de circuito y el tipo de paquete del dispositivo. La búsqueda ciega de concentraciones de oxígeno extremadamente bajas conduce a un aumento exponencial de los costes de consumo de nitrógeno; por lo tanto, se debe establecer una ventana de proceso científicamente sólida. Para componentes de condensadores y resistencias de montaje en superficie-estándar 0402 y 0603, así como para dispositivos QFP de paso fino-, el control de la concentración de oxígeno dentro del rango de 1000 a 1500 ppm suprime eficazmente la oxidación de la superficie y garantiza un aumento de humectación básico-. Sin embargo, cuando se trata de QFN con almohadillas inferiores-de área grande, componentes 01005 ultra-miniatura o dispositivos BGA, CSP y chips flip- densamente empaquetados, las líneas rojas del proceso deben ser estrictamente estrictas. Estos proyectos de fabricación de PCBA de alta-precisión requieren que la concentración de oxígeno en la zona de soldadura se mantenga estrictamente entre 200 ppm y 500 ppm. En un ambiente extremadamente inerte por debajo de 500 ppm, la capacidad de humectación de la soldadura experimenta un salto cualitativo, no solo reduciendo significativamente la tasa de vacíos dentro de los BGA sino también eliminando por completo los defectos de puentes de soldadura entre pines de paso ultra0402fino-.
Control digital mediante muestreo de bucle cerrado-multipunto y regulación del flujo de nitrógeno
Lograr la estabilidad-a largo plazo del nivel de concentración de oxígeno en ppm-dentro del horno de reflujo no puede depender de pruebas manuales periódicas fuera de línea; debe depender del sistema de análisis de concentración de oxígeno multipunto-en línea integrado-del horno de reflujo y de los algoritmos de control de bucle cerrado-. Los hornos de reflujo de alta-calidad suelen estar equipados con sensores de oxígeno de circonio de alta-precisión en las zonas de precalentamiento, ecualización, soldadura y enfriamiento, respectivamente. Estos sensores toman muestras continuamente del gas del horno en tiempo real con una frecuencia de un segundo para monitorear las fluctuaciones locales en la concentración de oxígeno. El sistema de control digital (SPC) captura dinámicamente estos flujos de datos discretos. Si la concentración de oxígeno en la zona de soldadura se desplaza a 450 ppm-excediendo el límite superior establecido del proceso de 400 ppm-debido al aire introducido cuando las placas entran o salen del horno, la unidad de control trasera emite instantáneamente un comando para indicarle a la válvula reguladora-controlada por presión en esa área que aumente el caudal de nitrógeno de alta-pureza. Al mismo tiempo, las cortinas de gas y los sistemas de escape en ambos extremos del horno trabajan en conjunto para ajustar el equilibrio del flujo de aire, expulsando rápidamente el aire infiltrado y llevando la concentración de oxígeno nuevamente dentro de límites seguros en 20 segundos, asegurando que cada placa pase por un ambiente constante y extremadamente bajo-de oxígeno.
La coordinación-de extremo- garantiza que la pureza del nitrógeno y la gestión de la hermeticidad estén integradas en las especificaciones del proceso.
El control del nivel de oxígeno-PPM es un esfuerzo sistemático que se basa no solo en el control de circuito cerrado-del horno de reflujo sino también en la gestión estandarizada de los sistemas de soporte externos. La pureza del suministro de nitrógeno en la fuente debe cumplir con el estándar "cinco-nueve" del 99,999%. Este es el requisito físico fundamental para garantizar que los niveles de oxígeno dentro del horno puedan reducirse por debajo de 200 ppm. Durante el mantenimiento de rutina, los técnicos deben verificar periódicamente la estanqueidad de la junta de la cubierta superior del horno, el vidrio de la ventana de visualización y las conexiones mecánicas de los mecanismos de ajuste del riel guía para evitar estrictamente fugas de gas causadas por espacios microscópicos resultantes de la expansión y contracción térmica. Además, durante la fase de planificación de la producción antes del montaje de la superficie-de PCBA, los ingenieros de materiales deben optimizar la selección de soldadura en pasta para el entorno de nitrógeno eligiendo soldadura en pasta con bajo-residuos, altamente reactiva y sin halógenos-adecuada para condiciones de bajo-oxígeno. Al aprovechar la encapsulación protectora de los volátiles activadores del nitrógeno, la interfaz de soldadura se purifica aún más, lo que da como resultado una formación de juntas de soldadura impecable en toda la placa.
Perfil de la empresa
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., fundada en 2010, es un fabricante profesional especializado en máquinas de recogida y colocación SMT, hornos de reflujo, máquinas de impresión de plantillas, líneas de producción SMT y otros productos SMT. Tenemos nuestro propio equipo de I+D y nuestra propia fábrica, aprovechando nuestra propia y rica experiencia en I+D, producción bien capacitada y ganamos una gran reputación entre los clientes de todo el mundo.
En esta década, desarrollamos de forma independiente NeoDen4, NeoDen IN6, NeoDen K1830, NeoDen FP2636 y otros productos SMT, que se vendieron bien en todo el mundo. Hasta ahora, hemos vendido más de 10.000 máquinas y las hemos exportado a más de 130 países de todo el mundo, estableciendo una buena reputación en el mercado. En nuestro ecosistema global, colaboramos con nuestro mejor socio para brindar un servicio de ventas más cercano, un soporte técnico altamente profesional y eficiente.
Creemos que excelentes personas y socios hacen de NeoDen una gran empresa y que nuestro compromiso con la innovación, la diversidad y la sostenibilidad garantiza que la automatización SMT sea accesible para todos los aficionados en todas partes.