De relatie tussen het temperatuurprofiel van de SMT Reflow Oven en redenen voor het lassen van soldeerpasta

I. inleiding
Op het gebied van de elektronische productie is de reflow-oven een cruciaal apparaat dat wordt gebruikt om elektronische componenten op printplaten te solderen. Het temperatuurprofiel, dat de temperatuurverandering in de reflow-oven in de loop van de tijd weergeeft, heeft een beslissende invloed op de kwaliteit van het solderen. Dit artikel zal dieper ingaan op het variatieproces van het temperatuurprofiel van de reflow-oven en, door een diepgaande analyse van elke fase, de lezers helpen het lasproces beter te begrijpen en te beheersen.

II. Overzicht van het temperatuurprofiel van de Reflow Oven
Het temperatuurprofiel van de reflow-oven bestaat doorgaans uit vier hoofdfasen: voorverwarmen, weken, reflow en afkoelen. Elke fase heeft specifieke temperatuur- en tijdvereisten om de kwaliteit van het solderen te garanderen. Hieronder beschrijven we het variatieproces van deze vier fasen één voor één.

III. Fase voorverwarmen
De voorverwarmingsfase is de beginfase van het temperatuurprofiel van de reflow-oven en vormt de basis van het lasproces. Tijdens deze fase komt de printplaat geleidelijk in de reflow-oven en begint de temperatuur langzaam te stijgen.

1. Initiële verwarming
   Nadat de printplaat de reflow-oven binnengaat, komt deze eerst in contact met de initiële verwarmingszone in de oven. De temperatuur is hier meestal lager, met als doel de printplaat en zijn componenten geleidelijk te laten acclimatiseren aan de omgeving met hoge temperaturen, waardoor wordt voorkomen dat plotselinge temperatuurveranderingen de componenten beschadigen. Op dit punt vertoont het temperatuurprofiel een geleidelijke opwaartse trend, met een relatief langzame temperatuurstijging.

2. Vochtverdamping
   Naarmate de temperatuur geleidelijk stijgt, begint het vocht op de printplaat te verdampen. Dit is een essentieel proces omdat vocht snel kan uitzetten en bij hoge temperaturen stoomdruk kan genereren, waardoor componenten mogelijk beschadigd raken. Daarom heeft de voorverwarmingsfase voldoende tijd nodig om volledige verdamping van vocht te garanderen. Tijdens deze fase kan de helling van het temperatuurprofiel iets toenemen, omdat er meer warmte nodig is om de verdamping van vocht te versnellen.

3. Vervluchtiging van oplosmiddelen
   Naast vocht bevat het vloeimiddel op de printplaat ook bepaalde oplosmiddelcomponenten. In de latere fase van het voorverwarmen, naarmate de temperatuur verder stijgt, beginnen deze oplosmiddelen ook te verdampen. De primaire rol van vloeimiddel is om soldeer te helpen bij een betere bevochtiging en vloeiing tijdens het lasproces. Daarom is het tijdens de vervluchtiging van oplosmiddelen noodzakelijk ervoor te zorgen dat de actieve ingrediënten in het vloeimiddel niet overmatig worden verbruikt om de laskwaliteit te garanderen. Op dit moment kan de helling van het temperatuurprofiel toenemen om voldoende warmte te verschaffen om de vervluchtiging van het oplosmiddel te versnellen.

IV. Week fase
De weekfase is een van de cruciale fasen van het temperatuurprofiel van de reflow-oven en bepaalt de laskwaliteit. Tijdens deze fase blijft de printplaat een tijdje op een constante temperatuur om ervoor te zorgen dat het soldeer volledig smelt en een stevige verbinding met de componenten vormt.

1. Soldeer smelten
   Wanneer de temperatuur het smeltpunt van het soldeer bereikt, begint het soldeer te smelten. Dit is een essentieel proces omdat het de vorming en verbindingssterkte van de laspunten bepaalt. In het vroege stadium van de weekfase kan de helling van het temperatuurprofiel afnemen of stabiel blijven om ervoor te zorgen dat het soldeer geleidelijk smelt bij een constante temperatuur.

2. Bevochtiging en diffusie
   Terwijl het soldeer smelt, begint het te bevochtigen en te diffunderen op de pinnen van de componenten en de soldeervlakken op de printplaat. Dit proces vereist voldoende tijd om ervoor te zorgen dat het soldeer volledig vloeit en alle gaten opvult. In de middelste en latere stadia van de weekfase kan de helling van het temperatuurprofiel stabiel blijven of iets toenemen om ervoor te zorgen dat het soldeer bij een constante temperatuur blijft bevochtigen en diffunderen.

3. Verwijdering van de oxidelaag
   Tijdens het lasproces kunnen de oxidelagen op de componentpennen en de soldeervlakken van de printplaat de kwaliteit van het lassen negatief beïnvloeden. Daarom is het in de latere fase van de weekfase noodzakelijk ervoor te zorgen dat het soldeer deze oxidelagen adequaat kan verwijderen. Meestal wordt dit bereikt door het toevoegen van reductiemiddelen (zoals actieve waterstof). Tijdens deze fase kan de helling van het temperatuurprofiel stabiel blijven of iets afnemen om ervoor te zorgen dat het reductiemiddel volledig kan functioneren.

IV. Fase voor het vasthouden van warmte
De warmtebehoudfase is een van de kritische fasen in het temperatuurprofiel van de reflow-oven en bepaalt de kwaliteit van het laswerk. Tijdens deze fase wordt de printplaat gedurende een bepaalde periode op een constante temperatuur gehouden om ervoor te zorgen dat het soldeer volledig gesmolten is en een veilige verbinding met de componenten vormt.

1. Soldeer smelten
   Wanneer de temperatuur het smeltpunt van het soldeer bereikt, begint het soldeer te smelten. Dit is een essentieel proces omdat het de vorming en verbindingssterkte van de laspunten bepaalt. In het vroege stadium van de fase van het vasthouden van warmte kan de helling van het oventemperatuurprofiel afnemen of stabiel blijven om ervoor te zorgen dat het soldeer geleidelijk smelt bij een constante temperatuur.

2. Bevochtigen en verspreiden
   Terwijl het soldeer smelt, begint het nat te worden en verspreidt het zich over de pinnen van de componenten en de pads op de printplaat. Dit proces vereist voldoende tijd om ervoor te zorgen dat het soldeer volledig vloeit en alle gaten opvult. In de middelste en latere stadia van de fase van het vasthouden van warmte kan de helling van het oventemperatuurprofiel onveranderd blijven of enigszins toenemen om ervoor te zorgen dat het soldeer bij een constante temperatuur blijft bevochtigen en verspreiden.

3. Verwijdering van de oxidelaag
   Tijdens het lasproces kunnen de oxidelagen op de pinnen van de componenten en de pads van de printplaat de laskwaliteit negatief beïnvloeden. Daarom is het in de latere fase van de fase van het vasthouden van warmte noodzakelijk om ervoor te zorgen dat het soldeer deze oxidelagen op adequate wijze kan verwijderen. Meestal wordt dit bereikt door het toevoegen van reductiemiddelen (zoals actieve waterstof). Tijdens deze fase kan de helling van het oventemperatuurprofiel stabiel blijven of enigszins afnemen om ervoor te zorgen dat het reductiemiddel volledig kan functioneren.

V. Reflow-fase
De reflow-fase is een andere kritische fase in het temperatuurprofiel van de reflow-oven, die de uiteindelijke vorm en kwaliteit van de laspunten bepaalt. Tijdens deze fase bereikt de temperatuur zijn piek en begint deze geleidelijk te dalen, en begint het soldeer te stollen en een veilige verbinding te vormen.

1. Temperatuur piek
   In het vroege stadium van de reflowfase bereikt de temperatuur zijn piek. Dit is het hoogste temperatuurpunt tijdens het lasproces en een cruciaal moment waarop het soldeer volledig gesmolten is. Op dit moment kan de helling van het oventemperatuurprofiel scherp toenemen om de piektemperatuur te bereiken. Vervolgens, terwijl de warmte geleidelijk wordt overgedragen van de printplaat naar andere delen van de ovenkamer (zoals de ovenwanden en de bodem), begint de temperatuur geleidelijk te dalen.

2. Soldeer stollen
   Naarmate de temperatuur daalt, begint het soldeer geleidelijk te stollen. Dit is een belangrijk proces omdat het de uiteindelijke vorm en verbindingssterkte van de laspunten bepaalt. In de middelste en latere fasen van de reflow-fase kan de helling van het oventemperatuurprofiel geleidelijk afnemen of stabiel blijven om ervoor te zorgen dat het soldeer geleidelijk stolt bij een constante temperatuur. Tijdens deze fase is het noodzakelijk om te hoge koelsnelheden te vermijden om lasfouten zoals koudsolderen en scheuren te voorkomen.

VI. Koelfase
De afkoelfase is de laatste fase van het temperatuurprofiel van de reflow-oven en het einde van het lasproces. Tijdens deze fase verlaat de printplaat geleidelijk de omgeving met hoge temperaturen en koelt op natuurlijke wijze af tot kamertemperatuur.

1. Natuurlijke koeling
   In de beginfase van de afkoelfase heeft de printplaat nog een relatief hoge temperatuur, waardoor een geleidelijke temperatuurdaling nodig is om te voorkomen dat componenten beschadigd raken of de plaat vervormt. Gedurende deze tijd kan de helling van het oventemperatuurprofiel geleidelijk afnemen om voldoende koeltijd te bieden zodat de printplaat geleidelijk kan afkoelen tot kamertemperatuur.

2. Restwarmteafvoer
   Terwijl de printplaat geleidelijk afkoelt tot kamertemperatuur, begint ook de restwarmte erin te verdwijnen. Dit is een langzaam proces dat voldoende tijd vereist om ervoor te zorgen dat de printplaat volledig is afgekoeld tot kamertemperatuur om problemen bij de daaropvolgende verwerking, zoals vervorming als gevolg van thermische spanning, te voorkomen. Tijdens deze fase kan de helling van het oventemperatuurprofiel stabiel blijven of enigszins afnemen om voldoende koeltijd te bieden zodat de printplaat volledig kan afkoelen tot kamertemperatuur.

VII. Correlatie tussen soldeerpasta-lasprincipe en temperatuurprofiel van de reflow-oven
Het principe van soldeerpastalassen houdt in dat soldeerpasta op de printplaat wordt aangebracht en het soldeer onder hoge temperaturen wordt gesmolten om een ​​legeringsverbinding te vormen met het oppervlak van de aangesloten apparaten, waardoor een veilige verbinding ontstaat tijdens het koelproces. De veranderingen in het temperatuurprofiel van de reflow-oven hebben rechtstreeks invloed op de effectiviteit van het lassen met soldeerpasta.

1. Ten eerste regelt de helling van het oventemperatuurprofiel tijdens de fasen van voorverwarmen en vasthouden van warmte de verdampingssnelheid van oplosmiddelen in de soldeerpasta en de mate van smelten van het soldeer. Een goede voorverwarming en warmtebehoud zorgen ervoor dat het soldeer volledig smelt en een goede verbinding vormt met de pads en componentpinnen. Onvoldoende voorverwarmen of warmte vasthouden kan resulteren in onvolledig smelten of een ongelijkmatige vloei van het soldeer, wat leidt tot een verminderde laskwaliteit.

2. Ten tweede bepaalt de helling van het oventemperatuurprofiel tijdens de reflow-fase de snelheid van het smelten en vloeien van het soldeer. Een te steile helling die resulteert in een snelle temperatuurstijging kan ervoor zorgen dat het soldeer te snel smelt en spatten veroorzaakt. Omgekeerd kan een te ondiepe helling die tot een langzame temperatuurstijging leidt, voorkomen dat het soldeer volledig smelt of gelijkmatig vloeit. Daarom is nauwkeurige controle van de temperatuur en tijd tijdens de reflowfase cruciaal voor het garanderen van de laskwaliteit.

3. Ten slotte beïnvloedt de helling van het oventemperatuurprofiel tijdens de afkoelfase de stollingssnelheid en de laskwaliteit van de soldeerverbindingen. Een geschikte afkoelsnelheid zorgt voor een snelle stolling en een veilige verbinding van de soldeerverbindingen. Een te snelle afkoeling kan leiden tot defecten zoals scheuren of vervormingen in de soldeerverbindingen. Daarom is het essentieel om de temperatuur en tijd tijdens de afkoelfase redelijk te beheersen om de laskwaliteit te verbeteren.