A relação entre o perfil de temperatura do forno de refluxo SMT e as razões de soldagem com pasta de solda

I. Introdução
No campo da fabricação eletrônica, o forno de refluxo é um equipamento crucial usado para soldar componentes eletrônicos em placas de circuito. O perfil de temperatura, que representa a mudança de temperatura dentro do forno de refluxo ao longo do tempo, tem um impacto decisivo na qualidade da soldagem. Este artigo irá aprofundar o processo de variação do perfil de temperatura do forno de refluxo e, por meio de uma análise aprofundada de cada etapa, auxiliar o leitor no melhor entendimento e controle do processo de soldagem.

II. Visão geral do perfil de temperatura do forno de refluxo
O perfil de temperatura do forno de refluxo normalmente compreende quatro estágios principais: pré-aquecimento, imersão, refluxo e resfriamento. Cada estágio possui requisitos específicos de temperatura e tempo para garantir a qualidade da soldagem. A seguir, descreveremos o processo de variação dessas quatro etapas, uma por uma.

III. Estágio de pré-aquecimento
A etapa de pré-aquecimento é a fase inicial do perfil de temperatura do forno de refluxo e a base do processo de soldagem. Durante esta fase, a placa de circuito entra gradualmente no forno de refluxo e a temperatura começa a subir lentamente.

1. Aquecimento Inicial
   Depois que a placa de circuito entra no forno de refluxo, ela primeiro entra em contato com a zona de aquecimento inicial dentro do forno. A temperatura aqui costuma ser mais baixa, visando aclimatar gradativamente a placa de circuito e seus componentes ao ambiente de alta temperatura, evitando que mudanças bruscas de temperatura danifiquem os componentes. Neste ponto, o perfil de temperatura apresenta uma tendência ascendente gradual, com uma taxa de aumento de temperatura relativamente lenta.

2. Evaporação de umidade
   À medida que a temperatura aumenta gradualmente, a umidade na placa de circuito começa a evaporar. Este é um processo essencial porque a umidade pode se expandir rapidamente e gerar pressão de vapor em altas temperaturas, potencialmente danificando os componentes. Portanto, a etapa de pré-aquecimento requer tempo suficiente para garantir a evaporação completa da umidade. Durante esta fase, a inclinação do perfil de temperatura pode aumentar ligeiramente, uma vez que é necessário mais calor para acelerar a evaporação da humidade.

3. Volatilização de Solventes
   Além da umidade, o fluxo na placa de circuito também contém certos componentes solventes. Na fase posterior do pré-aquecimento, à medida que a temperatura aumenta ainda mais, estes solventes também começam a volatilizar. A função principal do fluxo é ajudar a solda a um melhor umedecimento e fluxo durante o processo de soldagem. Portanto, durante a volatilização do solvente, é necessário garantir que os princípios ativos do fluxo não sejam consumidos excessivamente para garantir a qualidade da soldagem. Neste momento, a inclinação do perfil de temperatura pode aumentar para fornecer calor suficiente para acelerar a volatilização do solvente.

4. Estágio de imersão
A etapa de imersão é uma das etapas cruciais do perfil de temperatura do forno de refluxo, determinando a qualidade da soldagem. Durante esta fase, a placa de circuito permanece a uma temperatura constante durante um período de tempo para garantir que a solda derreta completamente e forme uma conexão firme com os componentes.

1. Derretimento de solda
   Quando a temperatura atinge o ponto de fusão da solda, a solda começa a derreter. Este é um processo essencial, pois determina a formação e a resistência de conexão dos pontos de soldagem. Na fase inicial da fase de imersão, a inclinação do perfil de temperatura pode diminuir ou permanecer estável para garantir que a solda derreta gradualmente a uma temperatura constante.

2. Umectação e Difusão
   À medida que a solda derrete, ela começa a molhar e se difundir nos pinos dos componentes e nas placas de solda da placa de circuito. Este processo requer tempo suficiente para garantir que a solda flua completamente e preencha todas as lacunas. Nos estágios intermediários e posteriores da fase de imersão, a inclinação do perfil de temperatura pode permanecer estável ou aumentar ligeiramente para garantir que a solda continue a molhar e difundir a uma temperatura constante.

3. Remoção da camada de óxido
   Durante o processo de soldagem, as camadas de óxido nos pinos dos componentes e nas placas de solda da placa de circuito podem afetar adversamente a qualidade da soldagem. Portanto, na fase posterior da fase de imersão, é necessário garantir que a solda possa remover adequadamente essas camadas de óxido. Isto geralmente é conseguido adicionando agentes redutores (como hidrogênio ativo). Durante esta fase, a inclinação do perfil de temperatura pode permanecer estável ou diminuir ligeiramente para garantir que o agente redutor possa funcionar plenamente.

4. Fase de retenção de calor
A fase de retenção de calor é uma das etapas críticas no perfil de temperatura do forno de refluxo, determinando a qualidade da soldagem. Durante esta fase, a placa de circuito é mantida a uma temperatura constante por um período de tempo para garantir que a solda derreta completamente e forme uma conexão segura com os componentes.

1. Derretimento de solda
   Quando a temperatura atinge o ponto de fusão da solda, a solda começa a derreter. Este é um processo essencial, pois determina a formação e a resistência de conexão dos pontos de soldagem. Na fase inicial da fase de retenção de calor, a inclinação do perfil de temperatura do forno pode diminuir ou permanecer estável para garantir que a solda derreta gradualmente a uma temperatura constante.

2. Molhar e Espalhar
   À medida que a solda derrete, ela começa a molhar e se espalhar nos pinos dos componentes e nas almofadas da placa de circuito. Este processo requer tempo suficiente para garantir que a solda flua completamente e preencha todas as lacunas. Nos estágios intermediários e posteriores da fase de retenção de calor, a inclinação do perfil de temperatura do forno pode permanecer inalterada ou aumentar ligeiramente para garantir que a solda continue a molhar e a espalhar-se a uma temperatura constante.

3. Remoção da camada de óxido
   Durante o processo de soldagem, as camadas de óxido nos pinos dos componentes e nas almofadas da placa de circuito podem afetar adversamente a qualidade da soldagem. Portanto, na fase posterior da fase de retenção de calor, é necessário garantir que a solda possa remover adequadamente essas camadas de óxido. Isto geralmente é conseguido adicionando agentes redutores (como hidrogênio ativo). Durante esta fase, a inclinação do perfil de temperatura do forno pode permanecer estável ou diminuir ligeiramente para garantir que o agente redutor possa funcionar plenamente.

V. Fase de refluxo
A fase de refluxo é outra etapa crítica no perfil de temperatura do forno de refluxo, determinando a forma final e a qualidade dos pontos de soldagem. Durante esta fase, a temperatura atinge o seu pico e começa a diminuir gradativamente, e a solda começa a solidificar e formar uma conexão segura.

1. Pico de temperatura
   Na fase inicial da fase de refluxo, a temperatura atinge o seu pico. Este é o ponto de temperatura mais alto durante o processo de soldagem e um momento crucial quando a solda está completamente derretida. Neste momento, a inclinação do perfil de temperatura do forno pode aumentar acentuadamente para atingir o pico de temperatura. Então, à medida que o calor é transferido gradualmente da placa de circuito para outras partes da câmara do forno (como as paredes e o fundo do forno), a temperatura começa a diminuir gradualmente.

2. Solidificação de Solda
   À medida que a temperatura cai, a solda começa a solidificar gradualmente. Este é um processo importante porque determina a forma final e a resistência da conexão dos pontos de soldagem. Nos estágios intermediários e posteriores da fase de refluxo, a inclinação do perfil de temperatura do forno pode diminuir gradualmente ou permanecer estável para garantir que a solda solidifique gradualmente a uma temperatura constante. Durante esta fase, é necessário evitar taxas de resfriamento excessivamente rápidas para evitar defeitos de soldagem, como solda a frio e rachaduras.

VI. Fase de resfriamento
A fase de resfriamento é a etapa final do perfil de temperatura do forno de refluxo e o final do processo de soldagem. Durante esta fase, a placa de circuito sai gradualmente do ambiente de alta temperatura e esfria naturalmente até a temperatura ambiente.

1. Resfriamento Natural
   No estágio inicial da fase de resfriamento, a placa de circuito ainda está em uma temperatura relativamente alta, exigindo uma queda gradual de temperatura para evitar danos aos componentes ou deformação da placa. Durante este tempo, a inclinação do perfil de temperatura do forno pode diminuir gradualmente para fornecer tempo de resfriamento suficiente para que a placa de circuito esfrie gradualmente até a temperatura ambiente.

2. Dissipação de calor residual
   À medida que a placa de circuito esfria gradualmente até a temperatura ambiente, o calor residual dentro dela também começa a se dissipar. Este é um processo lento que requer tempo suficiente para garantir que a placa de circuito seja completamente resfriada até a temperatura ambiente, evitando problemas no processamento subsequente, como deformação causada por estresse térmico. Durante esta fase, a inclinação do perfil de temperatura do forno pode permanecer estável ou diminuir ligeiramente para fornecer tempo de resfriamento suficiente para que a placa de circuito esfrie completamente até a temperatura ambiente.

VII. Correlação entre o princípio de soldagem com pasta de solda e o perfil de temperatura do forno de refluxo
O princípio da soldagem com pasta de solda envolve a aplicação de pasta de solda na placa de circuito e a fusão da solda sob altas temperaturas para formar um composto de liga com a superfície dos dispositivos conectados, criando uma conexão segura durante o processo de resfriamento. As mudanças no perfil de temperatura do forno de refluxo afetam diretamente a eficácia da soldagem com pasta de solda.

1. Primeiramente, durante as fases de pré-aquecimento e retenção de calor, a inclinação do perfil de temperatura do forno controla a taxa de evaporação dos solventes na pasta de solda e o grau de fusão da solda. O pré-aquecimento e a retenção de calor adequados garantem que a solda derreta totalmente e forme uma boa conexão com as almofadas e pinos dos componentes. O pré-aquecimento ou a retenção de calor insuficientes podem resultar na fusão incompleta ou no fluxo irregular da solda, levando à redução da qualidade da soldagem.

2. Em segundo lugar, durante a fase de refluxo, a inclinação do perfil de temperatura do forno determina a velocidade de fusão e fluxo da solda. Uma inclinação excessivamente íngreme que resulte em um rápido aumento de temperatura pode fazer com que a solda derreta muito rapidamente e produza respingos. Por outro lado, uma inclinação muito rasa que leva a um aumento lento da temperatura pode impedir que a solda derreta totalmente ou flua uniformemente. Portanto, o controle preciso da temperatura e do tempo durante a fase de refluxo é crucial para garantir a qualidade da soldagem.

3. Finalmente, durante a fase de resfriamento, a inclinação do perfil de temperatura do forno afeta a velocidade de solidificação e a qualidade da soldagem das juntas de solda. Uma taxa de resfriamento adequada garante uma solidificação rápida e uma conexão segura das juntas de solda. Uma taxa de resfriamento excessivamente rápida pode causar defeitos como rachaduras ou deformações nas juntas de solda. Portanto, é essencial controlar razoavelmente a temperatura e o tempo durante a fase de resfriamento para melhorar a qualidade da soldagem.