Erstellung von Reflow-Ofenprofilen

Die Erstellung von Reflow-Ofenprofilen kann ein langsames, kostspieliges und mühsames Unterfangen sein. Reflow-Profile mit Thermoelementen können ebenso nützlich sein wie Ionenchromatographie (IC) und Dehnungsmessstreifen. Die falsche Platzierung von Thermoelementen oder Dehnungsmessstreifen oder die Wahl der falschen Stelle für einen IC-Test kann jedoch ungenaue Ergebnisse liefern. Dehnungsmessstreifen und IC-Tests werden in zukünftigen Blog-Beiträgen behandelt, aber jetzt wollen wir uns erst einmal auf die Profilerstellung konzentrieren. Das Reflowlöten ist ein monolithischer Prozess. Unabhängig von der Position eines Thermoelements wird die gesamte Baugruppe denselben Ofeneinstellungen ausgesetzt, wenn der Ofen gut konstruiert, gestaltet und gewartet ist. Der erste Schritt bei der Profilerstellung besteht darin, eine Basistemperatur für den Ofen festzulegen. An jedem Punkt innerhalb des Ofens – vom Eingang bis zum Ausgang – sollte ein Thermoelement die gleiche Temperatur von der Vorderseite des Ofens bis zur Rückseite messen. Idealerweise sollte die Nähe eines Thermoelements zu den Transportschienen die Gleichmäßigkeit der Beheizung nicht beeinträchtigen, unabhängig davon ob sich das Thermoelement in der Mitte des Spalts zwischen den Schienen oder an einem beliebigen Punkt dazwischen befindet. Wenn Sie ein Gitterband verwenden, sollte die Gleichmäßigkeit der Erwärmung nicht über die nutzbare Breite des Bandes variieren. Die einmal festgelegte Basistemperatur sollte zudem nicht zwischen Schichten, bei Änderungen der Betriebsumgebung, vorbeugenden Wartungszyklen usw. variieren.  Wenn der Ofen gleichmäßig und stabil ist, können Sie mit einem Thermoelement an der kleinsten Komponente sicherstellen, dass jede ähnliche Komponente an einer anderen Stelle einen ähnlichen Messwert ergibt; dasselbe gilt für die größte Komponente. Wenn Sie Zugang zu den Gerber-Dateien der Leiterplatte haben, suchen Sie nach einer Stelle auf der Leiterplatte, an der die geringste Dichte an internen Kupferschichten, Kupferfüllbereichen und Wärmesenken zu finden ist. Diese Stelle ist in der Regel die heißeste Stelle auf der Platine, an der das erste Thermoelement platziert werden sollte. Die größte Komponente mit der höchsten Dichte an Schichten, Kupferfüllbereichen und Wärmesenken wird die kühlste Stelle auf der Leiterplatte sein. Platzieren Sie das zweite Thermoelement an dieser Stelle. Wenn Sie diese beiden Thermoelement-Positionen bestimmt haben, kann alles andere dazwischen vernachlässigt werden. Wählen Sie ein Profil, das den Temperaturunterschied zwischen diesen beiden Extremen reduziert. Das Profil sollte auch innerhalb des Prozessfensters der verwendeten Lotpaste liegen. Da die Größe der Leiterplatte und die Beladung (der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Leiterplatten, die den Ofen durchlaufen) sich auf die Gleichmäßigkeit der Erwärmung zwischen den Leiterplatten auswirken können, ist es wichtig, die Auswirkungen dieser Unterschiede zu bestimmen, indem Sie die Profil-Leiterplatte alleine und mit maximaler Beladung laufen lassen. Da die Beladung während der Produktion variabel ist, sollte ein gut konzipierter Ofen diesen Effekt minimieren. Dies muss jedoch nachgewiesen werden.  Die Vorarbeit, die notwendig ist, um die Gleichmäßigkeit und Stabilität des Ofens nachzuweisen, ist eine Voraussetzung für die Verwendung dieses Ansatzes mit zwei Thermoelementen. Andernfalls sollten Sie so viele Thermoelemente verwenden, wie der Profiler akzeptieren kann.

Unten sehen Sie ein Beispiel für eine Thermoelement-Befestigung mit Aluminiumband. Sobald das optimale Profil mit der Zwei-Thermoelement-Methode erstellt wurde, bringen Sie ein zusätzliches Thermoelement mit Aluminiumband an (siehe unten) und führen ein endgültiges Profil durch. Ein Vergleich der Reaktion des mit Aluminiumband befestigten Profils mit zukünftigen Verifizierungsprofilen unter Verwendung dieser einfachen Thermoelement-Befestigungsmethode reicht aus, um festzustellen, ob das Profil und der Ofen die festgelegten Ziele erfüllen. Große BGA, LGA, QFP oder offene, flache, unbelastete Bereiche der Leiterplatte sind ideale Orte für dieses Thermoelement. Eine häufige Profilerstellung mit dieser schnellen und einfachen Methode kann die vorausschauende Wartung des Ofens verbessern, indem festgestellt wird, wann die Profilergebnisse abzuweichen beginnen.

Foto mit freundlicher Genehmigung von kicthermal.com/fixtures-accesories/aluminum-tape/

Die Profilerstellung sollte nie das alleinige A und O bei der Qualifizierung Ihres Prozesses sein. Zusammen mit Querschnitten, Röntgenaufnahmen und Lotpasteninspektionen führt die Kombination all dieser Prüfmethoden zu einem erstklassigen Fertigungsprozess. Neben unseren außergewöhnlichen Lotprodukten, Lotpasten, Lotformteilen, metallischen TIMs, Flussmitteln und einer umfangreichen Auswahl an Lotlegierungen arbeitet die Indium Corporation mit führenden Anbietern von Profilierern, Ofenherstellern, Leiterplattenreinigern und Herstellern von Inspektionsgeräten zusammen, um unseren Kunden die beste Unterstützung für ihre Herausforderungen in den Bereichen Elektronik, Halbleiter und Materialien zu bieten!