جوش مجدد - یک راه حل برای مشکلات رخ می دهد که با دانه های قلع، ورق عمودی، پل ها، مکش، و پف شدن فیلم جوش

جوشکاری مجدد به عیوب اصلی، عیوب ثانویه و عیوب سطحی تقسیم می‌شود. هر نقصی که عملکرد SMA را غیرفعال کند، یک نقص اصلی نامیده می‌شود. عیوب ثانویه به ترشوندگی بین اتصالات لحیم اشاره دارد که خوب است، باعث از بین رفتن عملکرد SMA نمی‌شود، اما بر طول عمر محصول تأثیر می‌گذارد. عیوب سطحی آنهایی هستند که بر عملکرد و عمر محصول تأثیری ندارند. تحت تأثیر پارامترهای زیادی مانند خمیر لحیم، دقت خمیر و فرآیند جوشکاری است. در تحقیق و تولید فرآیند SMT خود، می‌دانیم که فناوری مونتاژ سطحی منطقی نقش حیاتی در کنترل و بهبود کیفیت محصولات SMT دارد.

مهره قلع (یا گلوله لحیم) که در جوشکاری مجدد ظاهر می شود، اغلب بین کناره یا پین های با فاصله کم بین دو انتهای عنصر تراشه مستطیلی پنهان می شود. در فرآیند اتصال اجزا، خمیر لحیم بین پین عنصر تراشه و پد قرار می گیرد. با عبور برد چاپ شده از کوره مجدد، خمیر لحیم به مایع تبدیل می شود. اگر ذرات لحیم مایع به خوبی با پد و پین دستگاه و غیره تر نشوند، ذرات لحیم مایع نمی توانند به یک اتصال لحیم جمع شوند. بخشی از لحیم مایع از جوش خارج شده و مهره های قلع تشکیل می دهد. بنابراین، ترشوندگی ضعیف لحیم با پد و پین دستگاه، علت اصلی تشکیل مهره های قلع است. خمیر لحیم در فرآیند چاپ، به دلیل جابجایی بین شابلون و پد، اگر جابجایی خیلی زیاد باشد، باعث می شود خمیر لحیم به بیرون از پد جریان یابد و پس از حرارت دادن، مهره های قلع ظاهر می شود. فشار محور Z در فرآیند نصب یک دلیل مهم برای مهره های قلع است که اغلب مورد توجه قرار نمی گیرد. برخی از ماشین‌های اتصال بر اساس ضخامت قطعه قرار می‌گیرند زیرا سر محور Z بر اساس ضخامت قطعه قرار دارد که باعث می‌شود قطعه به PCB متصل شود و جوانه قلع به بیرون از دیسک جوش اکسترود شود. در این حالت، اندازه مهره قلع تولید شده کمی بزرگتر است و معمولاً می توان با تنظیم مجدد ارتفاع محور Z از تولید مهره قلع جلوگیری کرد.

دلایل زیادی برای ترشوندگی ضعیف لحیم وجود دارد، تجزیه و تحلیل اصلی زیر و علل و راه حل های مربوط به فرآیند:

1. تنظیم منحنی دمای برگشتی نامناسب. برگشت خمیر لحیم به دما و زمان مربوط می شود و اگر دمای کافی یا زمان کافی به دست نیاید، خمیر لحیم برگشت نمی کند. دما در ناحیه پیش گرمایش خیلی سریع افزایش می یابد و زمان خیلی کم است، به طوری که آب و حلال داخل خمیر لحیم به طور کامل تبخیر نمی شود و هنگامی که به ناحیه دمای برگشتی می رسند، آب و حلال مهره های قلع را بیرون می آورند. عمل ثابت کرده است که کنترل سرعت افزایش دما در ناحیه پیش گرمایش در 1 ~ 4℃/S ایده آل است.
2. اگر مهره های قلع همیشه در یک موقعیت ظاهر می شوند، لازم است ساختار طراحی شابلون فلزی را بررسی کنید. دقت خوردگی اندازه دهانه شابلون نمی تواند الزامات را برآورده کند، اندازه پد خیلی بزرگ است و مواد سطحی نرم هستند (مانند شابلون مسی)، که باعث می شود طرح کلی بیرونی خمیر لحیم چاپ شده نامشخص باشد و به یکدیگر متصل شوند، که بیشتر در چاپ پد دستگاه های با فاصله کم رخ می دهد و به ناچار باعث ایجاد تعداد زیادی مهره قلع بین پین ها پس از برگشت می شود. بنابراین، مواد شابلون مناسب و فرآیند ساخت شابلون باید با توجه به شکل ها و فواصل مرکزی مختلف گرافیک های پد انتخاب شوند تا از کیفیت چاپ خمیر لحیم اطمینان حاصل شود.
3. اگر زمان از پچ تا لحیم کاری مجدد خیلی طولانی باشد، اکسیداسیون ذرات لحیم در خمیر لحیم باعث می شود خمیر لحیم برگشت نکند و مهره های قلع تولید کند. انتخاب خمیر لحیم با عمر کاری طولانی تر (به طور کلی حداقل 4 ساعت) این اثر را کاهش می دهد.
4. علاوه بر این، برد چاپ شده با خمیر لحیم اشتباه چاپ شده به اندازه کافی تمیز نمی شود که باعث می شود خمیر لحیم روی سطح برد چاپ شده باقی بماند و از طریق هوا عبور کند. خمیر لحیم چاپ شده را هنگام اتصال اجزا قبل از لحیم کاری مجدد تغییر شکل دهید. اینها نیز از علل مهره های قلع هستند. بنابراین، باید مسئولیت اپراتورها و تکنسین ها را در فرآیند تولید تسریع کرد، به شدت از الزامات فرآیند و روش های عملیاتی برای تولید پیروی کرد و کنترل کیفیت فرآیند را تقویت کرد.

دلیل اصلی این پدیده این است که دو انتهای قطعه به طور مساوی گرم نمی شوند و خمیر لحیم به طور متوالی ذوب می شود. گرمایش ناهموار در هر دو انتهای قطعه در شرایط زیر ایجاد می شود:

1. جهت چیدمان قطعه به درستی طراحی نشده است. ما تصور می کنیم که یک خط محدودیت برگشتی در عرض کوره برگشتی وجود دارد که به محض عبور خمیر لحیم از آن ذوب می شود. یک انتهای عنصر مستطیلی تراشه ابتدا از خط محدودیت برگشتی عبور می کند و خمیر لحیم ابتدا ذوب می شود و سطح فلزی انتهای عنصر تراشه دارای کشش سطحی مایع است. انتهای دیگر به دمای فاز مایع 183 درجه سانتیگراد نمی رسد، خمیر لحیم ذوب نمی شود و فقط نیروی اتصال شار بسیار کمتر از کشش سطحی لحیم برگشتی است، به طوری که انتهای عنصر ذوب نشده عمودی است. بنابراین، هر دو انتهای قطعه باید طوری نگه داشته شوند که همزمان وارد خط محدودیت برگشتی شوند، به طوری که خمیر لحیم روی دو انتهای پد همزمان ذوب شود و یک کشش سطحی مایع متعادل ایجاد کند و موقعیت قطعه را بدون تغییر نگه دارد.
2. گرمایش ناکافی اجزای مدار چاپی در حین جوشکاری فاز گاز. فاز گاز استفاده از میعان بخار مایع بی اثر بر روی پین قطعه و پد PCB است، گرما را آزاد می کند و خمیر لحیم را ذوب می کند. جوشکاری فاز گاز به ناحیه تعادل و ناحیه بخار تقسیم می شود و دمای جوشکاری در ناحیه بخار اشباع شده به 217 درجه سانتیگراد می رسد. در فرآیند تولید، متوجه شدیم که اگر قطعه جوش داده شده به اندازه کافی از قبل گرم نشود و تغییر دما بیش از 100 درجه سانتیگراد باشد، نیروی گازی شدن جوشکاری فاز گاز به راحتی می تواند قطعه تراشه با اندازه بسته بندی کمتر از 1206 را شناور کند و در نتیجه پدیده ورقه عمودی ایجاد شود. با پیش گرم کردن قطعه جوش داده شده در یک جعبه دمای بالا و پایین در 145 ~ 150 درجه سانتیگراد به مدت حدود 1 ~ 2 دقیقه و در نهایت به آرامی وارد ناحیه بخار اشباع شده برای جوشکاری، پدیده ایستادن ورقه از بین رفت.
3. تاثیر کیفیت طراحی پد. اگر یک جفت اندازه پد عنصر تراشه متفاوت یا نامتقارن باشد، باعث می شود مقدار خمیر لحیم چاپ شده نیز ناسازگار باشد، پد کوچک به سرعت به دما پاسخ می دهد و خمیر لحیم روی آن به راحتی ذوب می شود، پد بزرگ برعکس است، بنابراین هنگامی که خمیر لحیم روی پد کوچک ذوب می شود، قطعه تحت تأثیر کشش سطحی لحیم صاف می شود. عرض یا شکاف پد خیلی زیاد است و پدیده ایستادن ورقه نیز ممکن است رخ دهد. طراحی پد مطابق با مشخصات استاندارد پیش نیاز حل نقص است.

پل زدن نیز یکی از عیوب رایج در تولید SMT است که می تواند باعث اتصال کوتاه بین اجزا شود و در صورت مواجهه با پل باید تعمیر شود.

1. مشکل کیفیت خمیر لحیم این است که محتوای فلز در خمیر لحیم زیاد است، به خصوص پس از اینکه زمان چاپ خیلی طولانی باشد، محتوای فلز به راحتی افزایش می یابد. ویسکوزیته خمیر لحیم کم است و پس از پیش گرم شدن از پد خارج می شود. افت ضعیف خمیر لحیم، پس از پیش گرم شدن به بیرون از پد، منجر به پل زدن پین IC می شود.
2. پرس چاپ سیستم چاپ دارای دقت تکرار ضعیف، تراز ناهموار و چاپ خمیر لحیم به پلاتین مس است که بیشتر در تولید QFP با فاصله کم دیده می شود. تراز صفحه فولادی خوب نیست و تراز PCB خوب نیست و طراحی اندازه/ضخامت پنجره صفحه فولادی با پوشش آلیاژ طراحی پد PCB یکنواخت نیست که منجر به مقدار زیادی خمیر لحیم می شود که باعث اتصال می شود. راه حل این است که پرس چاپ را تنظیم کنید و لایه پوشش پد PCB را بهبود بخشید.
3. فشار چسبندگی خیلی زیاد است و خیساندن خمیر لحیم پس از فشار یک دلیل رایج در تولید است و ارتفاع محور Z باید تنظیم شود. اگر دقت پچ کافی نباشد، قطعه جابجا می شود و پین IC تغییر شکل می دهد، باید به این دلیل بهبود یابد.
4. سرعت پیش گرمایش خیلی زیاد است و حلال موجود در خمیر لحیم برای تبخیر شدن خیلی دیر است.

پدیده هسته کشی که به عنوان پدیده هسته کشی نیز شناخته می شود، یکی از عیوب جوشکاری رایج است که در جوشکاری مجدد فاز بخار رایج تر است. پدیده مکش هسته این است که لحیم از پد در امتداد پین و بدنه تراشه جدا می شود که یک پدیده جوشکاری مجازی جدی ایجاد می کند. معمولاً تصور می شود که دلیل آن رسانایی حرارتی زیاد پین اصلی، افزایش سریع دما است، به طوری که لحیم ترجیحاً پین را تر می کند، نیروی ترشوندگی بین لحیم و پین بسیار بیشتر از نیروی ترشوندگی بین لحیم و پد است و بالا رفتن پین وقوع پدیده مکش هسته را تشدید می کند. در جوشکاری مجدد مادون قرمز، بستر PCB و لحیم در شار آلی یک محیط جذب مادون قرمز عالی است و پین می تواند تا حدی مادون قرمز را منعکس کند، در مقابل، لحیم ترجیحاً ذوب می شود، نیروی ترشوندگی آن با پد بیشتر از ترشوندگی بین آن و پین است، بنابراین لحیم در امتداد پین بالا می رود، احتمال پدیده مکش هسته بسیار کمتر است. راه حل این است: در جوشکاری مجدد فاز بخار، SMA ابتدا باید کاملاً از قبل گرم شود و سپس در کوره فاز بخار قرار گیرد. ترشوندگی پد PCB باید با دقت بررسی و تضمین شود و PCB با ترشوندگی ضعیف نباید اعمال و تولید شود. هم صفحه ای بودن اجزا را نمی توان نادیده گرفت و دستگاه هایی با هم صفحه ای بودن ضعیف نباید در تولید استفاده شوند.

پس از جوشکاری، حباب های سبز روشن در اطراف اتصالات لحیم جداگانه وجود خواهد داشت و در موارد جدی، یک حباب به اندازه یک میخ وجود خواهد داشت که نه تنها بر کیفیت ظاهر تأثیر می گذارد، بلکه در موارد جدی بر عملکرد نیز تأثیر می گذارد که یکی از مشکلاتی است که اغلب در فرآیند جوشکاری رخ می دهد. علت اصلی کف کردن فیلم مقاومت جوش وجود گاز/بخار آب بین فیلم مقاومت جوش و بستر مثبت است. مقادیر کمی از گاز/بخار آب به فرآیندهای مختلف منتقل می شود و هنگامی که با دمای بالا مواجه می شود، انبساط گاز منجر به لایه برداری فیلم مقاومت لحیم و بستر مثبت می شود. در حین جوشکاری، دمای پد نسبتاً بالا است، بنابراین حباب ها ابتدا در اطراف پد ظاهر می شوند. اکنون فرآیند پردازش اغلب نیاز به تمیز کردن، خشک کردن و سپس انجام فرآیند بعدی دارد، مانند پس از اچ کردن، باید خشک شود و سپس فیلم مقاومت لحیم را بچسبانید، در این زمان اگر دمای خشک کردن کافی نباشد، بخار آب را وارد فرآیند بعدی می کند. محیط ذخیره سازی PCB قبل از پردازش خوب نیست، رطوبت خیلی زیاد است و جوشکاری به موقع خشک نمی شود. در فرآیند لحیم کاری موجی، اغلب از مقاومت شار حاوی آب استفاده می شود، اگر دمای پیش گرمایش PCB کافی نباشد، بخار آب موجود در شار وارد داخل بستر PCB در امتداد دیواره سوراخ سوراخ می شود و بخار آب اطراف پد ابتدا وارد می شود و این شرایط پس از مواجهه با دمای جوشکاری بالا حباب ایجاد می کند.

راه حل این است:

1. تمام جنبه ها باید به شدت کنترل شوند، PCB خریداری شده باید پس از ذخیره سازی بازرسی شود، معمولاً در شرایط استاندارد، نباید پدیده حباب وجود داشته باشد.
2. PCB باید در یک محیط تهویه شده و خشک نگهداری شود، مدت زمان نگهداری بیش از 6 ماه نیست؛
3. PCB باید قبل از جوشکاری در فر 105 درجه سانتیگراد/4 ساعت ~ 6 ساعت از قبل پخته شود؛