प्रवाह प्रोफ़ाइल मिथक जो हर NPI पर एक सप्ताह बर्बाद करते हैं

प्रत्येक नया उत्पाद परिचय एक पूर्वानुमानित स्क्रिप्ट का पालन करता है। बोर्ड डिज़ाइन लॉक है। स्टेंसिल को काट दिया गया है। कॉम्पोनेंट्स को किट किया गया है। फिर रिफ्लो प्रोफ़ाइलिंग शुरू होती है, और एक हफ्ता गायब हो जाता है। इंजीनियर टेक्सबुक रैम्प-सोक-स्पाइक वक्र का पीछा करते हैं, ओवन रन के माध्यम से पुनरावृत्त करते हैं, क्षेत्र तापमान को तिरछे-डिग्री के अंशों में समायोजित करते हैं, और टॉम्बस्टोनड पैसिव्स और ठंडे सोल्डर जॉइंट्स को जमा होते देखते हैं। लॉन्च तिथि अधर में लटक जाती है। अगली परियोजना पर यह चक्र दोहराया जाता है।

यह अपव्यय अपर्याप्त परिश्रम या खराब कैलिब्रेट किए गए उपकरण का परिणाम नहीं है। यह न ही यह एक सैद्धांतिक प्रोफ़ाइल को असेंबली पर लागू करने का पूर्वानुमानित परिणाम है, जो इसकी मूल अवधारणा का उल्लंघन करता है: समान थर्मल मास। टेक्सबुक प्रोफ़ाइल कभी भी ऐसी बोर्ड के लिए डिज़ाइन नहीं की गई थी जिसमें एक विशाल पावर कनेक्टर और 0402 रेसिस्टर्स का ग्रिड हो। यह एक समान थर्मल लोड मानता है जो वास्तव में उत्पादों में कम ही प्रदर्शित होता है। जब थर्मल मास असमान होता है, तो एकल प्रोफ़ाइल भारी और हल्के घटकों की विरोधाभासी प्रक्रिया खिड़कियों को संतुष्ट नहीं कर सकता। एक के लिए अनुकूल करने से दूसरे में असफलता सुनिश्चित होती है।

समाधान बेहतर अनुमान नहीं है। यह डेटा-लॉग्ड प्रोफ़ाइलिंग, अनुशासित ओवन मैपिंग, और जब नाइट्रोजन वातावरण वास्तव में आवश्यक हो, इसकी गंभीरता का मूल्यांकन करने की ओर shifts है। ये अभ्यास मापन को सामने लाते हैं और हीट ट्रांसफर की भौतिकी का सम्मान करते हैं, जिससे पुनरावृत्ति लूप का संकुचन होता है। ये सप्ताह भर के प्रयास और त्रुटि को पहली बार में काम करने वाली कार्यप्रणाली में बदल देते हैं।

आपके द्वारा टेक्सबुक प्रोफ़ाइल का पीछा करते हुए हफ्ता

टेक्सबुक रिफ्लो प्रोफ़ाइल इसकी सरलता में आकर्षक है: फ्लक्स को सक्रिय करने के लिए एक नियंत्रित रैम्प, तापमान समान करने के लिए एक सोक, सोल्डर को गीला करने के लिए लिक्विडस से ऊपर एक स्पाइक, और जोड़ बनाने के लिए एक नियंत्रित ठंडा करना। वक्र चिकनी है, चरण अलग हैं, और सिद्धांत मजबूत है। यह मशीनरी की तरह लगता है। यह सुरक्षित लगता है। और यह एक सप्ताह के निरर्थक प्रयास का कारण है।

यह प्रवाह कार्यप्रणाली कोई भी सुरक्षित नहीं है। प्रारंभिक प्रोफ़ाइल पेस्ट निर्माता की सिफारिश के आधार पर प्रोग्राम की जाती है, जो अपनी खुद की कल्पना है और कोई घटक घनत्व या तांबे का वजन निर्दिष्ट नहीं करती। बोर्ड को चलाया जाता है। निरीक्षण में दोषों का एक परिचित संग्रह सामने आता है: छोटे पैसिव पर टॉम्बस्टोनिंग किनारे के पास, बड़े कनेक्टर के ग्राउंड पिन पर खराब वेटिंग, या इससे भी बदतर, ताप shock से उठे हुए पैड्स। इसलिए वक्र को समायोजित किया जाता है। ज्यादा गरम करने के लिए भारी घटक को अधिक समय देने के लिए सोक को लंबा किया जाता है। फिर से बोर्ड को चलाया जाता है। अब छोटे घटक जले हुए हैं। फिर से समायोजन। फिर से संचालन। शुक्रवार तक, ओवन प्रोफ़ाइल समझौते का मिश्रण बन गई है, प्रत्येक क्षेत्र का तापमान विभिन्न मांगों के बीच सौदेबाजी का परिणाम है।

इस दृष्टिकोण की स्थिरता अज्ञान के कारण नहीं है। इसे हर असेंबली कोर्स में सिखाया जाता है, हर सोल्डर पोस्ट डेटा शीट पर प्रकाशित किया जाता है, और प्रोफ़ाइलिंग का आधारभूत मॉडल के रूप में डाला गया है। यह मानना कि एक अकेला वक्र पूरे बोर्ड के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, अक्सर प्रश्न नहीं किया जाता क्योंकि इसे कहा ही नहीं जाता। यह बस यही तरीका है।

यह मान्यता श्रेणी त्रुटि है। टेक्सबुक प्रोफ़ाइल सरल असेंबलियों के लिए निकाली गई थी, जहां थर्मल मास नियंत्रित होता है। वास्तविक उत्पादन बोर्ड थर्मली अव्यवस्थित होते हैं। एक बैकप्लेन जिसमें घना कनेक्टर फिल्ड और फ्लडेड ग्राउंड प्लेन होते हैं, एक थर्मल सिंक प्रस्तुत करता है जिसे सोक तापमान तक पहुंचने में 30 सेकंड का समय लगता है। 0402 कैपेसिटर 50 मिलीमीटर दूर, असमान प्लेट पर बैठे, उस ही तापमान पर आठ सेकंड में पहुंच जाते हैं। कोई एकल रैम्प दर या सोक अवधि दोनों को संतुष्ट नहीं कर सकती। टेक्सबुक इस टकराव को स्वीकार नहीं करता क्योंकि यह मॉडल नहीं करता।

थर्मल मास क्यों सभी के लिए एक समान प्रोफाइल को मार डालता है

Uneven Heating का भौतिकी

रीफ्लो में, थर्मल मास एक घटक की गर्मी को सोखने और बनाए रखने की क्षमता है। एक बड़ा तांबा और प्लास्टिक कनेक्टर उच्च थर्मल मास का होता है; यह धीमी गति से गर्म होता है और तापमान परिवर्तन का सामना करता है। एक छोटा सिरेमिक कैपेसिटर कम थर्मल मास का होता है; यह मशीन के पर्यावरण का लगभग तुरंत response देता है। ये दोनों भाग कभी एक ही दर से गर्म नहीं होंगे।

कन्वेक्शन ओवन में ताप transfer बल द्वारा संचालित होता है। किसी घटक द्वारा ऊर्जा अवशोषित करने की दर उसके सतह क्षेत्र, थर्मल कंडक्टिविटी, और उसके और आस-पास की हवा के बीच तापमान भिन्नता पर निर्भर करती है। एक बड़ा कनेक्टर जिसमें महत्वपूर्ण मास है लेकिन सीमित उभरे हुए सतह क्षेत्र हैं, धीरे गर्म होता है। एक छोटा पैसिव जिसके पास उच्च सतह-से-मास अनुपात है, तेजी से गर्म होता है। बोर्ड स्वयं, विशेष रूप से भारी तांबे की पूरी जगह वाले क्षेत्र, एक थर्मल रिसर्वायर के रूप में कार्य करता है, जो आस-पास के घटकों के तापमान को और जटिल करता है।

परिणाम थर्मल अव्यवस्था में एक बोर्ड है। किसी भी समय, घटक बहुत भिन्न तापमान पर होते हैं। जब छोटे पासिव्स 200°C पर होते हैं और तरलुस की चोटी तक पहुंचने के लिए स्पाइक के लिए तैयार होते हैं, तब भारी कनेक्टर अभी भी 160°C पर हो सकता है। जब ओवन को इतना ऊँचा किया जाता है कि उस कनेक्टर को पीक तापमान तक पहुंचने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मिले, तो छोटे पासिव्स को तरलुस से ऊपर एक विस्तारित, नुकसान पहुंचाने वाले dwell समय का सामना करना पड़ता है।

व conflicting प्रोसेस विंडोज़

प्रत्येक घटक का एक प्रोसेस विंडो होता है—एक ऐसा समय और तापमान सीमा जो बिना नुकसान पहुंचाए विश्वसनीय सोल्डर जॉइंट पैदा करता है। एक छोटे 0402 रेसिस्टर के लिए, वह विंडो संकीर्ण है; यह तरलुस से ऊपर एक संक्षिप्त स्पाइक सह सकता है, लेकिनExtended हीट उसकी बॉडी को crack कर सकती है या उसकी टर्मिनेशन को degrade कर सकती है। एक बड़े कनेक्टर के लिए, विंडो उस न्यूनतम समय द्वारा परिभाषित है जो उसके विशाल पिनों को गीला करने के लिए आवश्यक है और अधिकतम समय उसके प्लास्टिक आवास के deformation से पहले है।

एकल रीफ्लो प्रोफाइल एक समझौता खोजने का प्रयास है जो उनके संबंधित विंडोज़ के भीतर सभी घटकों को रखता है। जब थर्मल मास uneven होता है, तो वह समझौता मौजूद नहीं होता।

एक बोर्ड पर 40-पिन पॉवर कनेक्टर और छोटे पासिव्स का एक क्षेत्र कल्पना करें। कनेक्टर लंबी भिगोने और स्थिर पीक तापमान की मांग करता है। इसके लिए ओवन को प्रोग्राम करने से यह सुनिश्चित होता है कि पासिव्स अधिक पक जाएं। प्रोफाइल को वापस करके पासिव्स की रक्षा करने से कनेक्टर पर ठंडे जॉइंट्स सुनिश्चित होते हैं।

त्रुटियों की भविष्यवाणी की जा सकती है। tombstoning तब होता है जब एक पासिव का एक छोर दूसरे से पहले रीफ्लो हो जाता है, जिससे सतह तनाव उसे ऊर्ध्वाधर खींचता है—यह एक बहुत ही आक्रामक प्रोफाइल का परिणाम है जो कम-विश्राम हिस्सों के लिए है। बड़े घटकों पर ठंडी सोल्डर जॉइंट्स विपरीत समस्या हैं: घटक का थर्मल मास पूरे तापमान को सोख लेता है इससे पहले कि सोल्डर लीड को सही तरीके से गीला कर सके। एक दोष को ठीक करने का प्रयास करना दूसरे को पैदा करता है। यह कोई ट्यूनिंग समस्या नहीं है; यह एक मौलिक मिलान की समस्या है जो सिंगल-कर्व प्रारूप और थर्मल वास्तविकता के बीच है।

डाटा-लॉग्ड प्रोफ़ाइलिंग अनुशासन

वैकल्पिक यह मानना है कि प्रोफाइल काम करेगा या नहीं, यह मापना। डेटा-लॉगिंग प्रोफाइलिंग थर्मोकपल्स को सीधे घटकों से जोड़ती है, बोर्ड के थर्मल चरम पर: सबसे बड़े, उच्च-भार वाले भाग और सबसे छोटे, निम्न-भार वाले भाग। बोर्ड को ओवन में चलाने से प्रत्येक घटक का वास्तविक तापमान रिकॉर्ड होता है जो समय के साथ अनुभव करता है। इससे आपको एक तथ्यों की पुष्टि मिलती है, न कि केवल सैद्धांतिक भविष्यवाणी।

यहां मूल्य एक सुंदर वक्र नहीं है। यह प्रोसेस विंडोज़ का उल्लंघन होने का साफ-सुथरा खुलासा है। जब डेटा दिखाता है कि छोटा पासिव 250°C होता है जबकि बड़ा कनेक्टर अभी भी 210°C पर संघर्ष कर रहा है, तो अटकलें रुक जाती हैं। टकराव को मापता जाता है। निर्णय प्राथमिकता का बन जाता है। अक्सर, भारी घटक प्रोफाइल को निर्धारित करता है, और हल्के घटकों को अन्य तरीकों से सुरक्षा करनी पड़ती है, जैसे बोर्ड प्लेसमेंट या ज़ोन प्री-हीटिंग।

डेटा-लॉगिंग प्रोफाइलिंग भी उस झूठे विश्वास को तोड़ देती है जो ओवन की हवा के तापमान को मापने या एक बिना बोर्ड के उपयोग से आता है। हवा का तापमान आपको यह बताता है कि ओवन क्या कर रहा है, न कि घटक क्या महसूस कर रहे हैं। एक बिना बोर्ड का कोई थर्मल मास परिवर्तन नहीं है, जो इसकी प्रोफाइल को एक आदर्श कल्पना बनाता है। केवल घटक-स्तर का माप ही सच्चाई को पकड़ता है। इस अनुशासन में प्रारंभिक निवेश की आवश्यकता होती है, लेकिन वह लागत पहली बार काम आती है जब एक NPI को पांच बार दोहराव करने की जरूरत नहीं पड़ती।

नाइट्रोजन प्रश्न जो कोई सही तरीके से नहीं पूछता

रीफ्लो के दौरान नाइट्रोजन वातावरण विशेष आनंददायक स्थिरता के साथ निर्दिष्ट किया गया है और अत्यधिक दुर्लभता के साथ सवाल किया जाता है। धारणा है कि एक निष्क्रिय वातावरण हमेशा बेहतर है। वास्तविकता अधिक सशर्त है। नाइट्रोजन पिघलते सोल्डर के ऑक्सीकरण को रोकता है, जो तभी फायदेमंद होता है जब फ्लक्स रासायनिक अभिक्रिया बहुत कमजोर होती है या बोर्ड की सतह की परिष्करण विशेष रूप से संवेदनशील होती है।

जब नाइट्रोजन वास्तव में महत्वपूर्ण होता है: नो-क्लीन फ्लक्स की रासायनिक सक्रियता कम होती है। ऐसे फिनिश जैसे बिना कपर या ENIG पर, जहां ऑक्साइड तेजी से रिफ्लो तापमानों पर बनते हैं, फ्लक्स सतह को साफ करने में असमर्थ हो सकता है इससे पहले कि सोल्डर लीड को अच्छी तरह से गीला कर दे। यहां, नाइट्रोजन एक महत्वपूर्ण प्रोसेस मार्जिन प्रदान करता है।

जब नाइट्रोजन व्यर्थ होता है: आक्रामक, पानी में घुलनशील फ्लक्स को ऑक्साइड से पार करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। नाइट्रोजन के अंतर्गत उन्हें चलाना कोई अतिरिक्त लाभ नहीं देता। इसी तरह, हॉट एयर सोल्डर लेवलिंग (HASL) फिनिश स्वाभाविक रूप से ऑक्साइड-रहित हैं और निष्क्रिय वातावरण से कुछ भी लाभ नहीं मिलता। इन मामलों में नाइट्रोजन को निर्दिष्ट करने में लागत और जटिलता बढ़ती है, और कोई मापने योग्य सुधार नहीं होता।

प्रश्न यह नहीं है कि नाइट्रोजन अच्छा है या नहीं, बल्कि आपकी विशिष्ट फ्लक्स और सतह की समाप्ति का संयोजन उस ऑक्सीकरण चुनौती का सामना कर सकता है जिसे फ्लक्स अकेले नहीं संभाल सकता। यह सामग्री अभियांत्रिकी का निर्णय है, कोई सामान्य निर्देश नहीं।

वन-एंड-डन ओवन मैपिंग

ओवन मानचित्रण तापमान समानता और एयरफ्लो को दर्शाता है। थर्मोकपल्स के साथ ग्रिड किए गए एक परीक्षण बोर्ड को प्रक्रिया में चलाया जाता है, जिससे ट्रे के ऊपर गर्म और ठंडे क्षेत्रों का पता चलता है। यह डेटा आपको उपयुक्त स्थान पर बोर्ड रखने और ओवन की अनूठी थर्मल सिग्नेचर को पूरा करने के लिए ज़ोन सेटप्वाइंट्स को समायोजित करने की अनुमति देता है।

अनुशासन यह है कि इसे पूरी तरह से करें, एक बार, और परिणामी डेटा को सभी आगामी कार्यों के लिए ग्राउंड ट्रुथ के रूप में मानें। मानचित्र हर नए बोर्ड के लिए पुनरावृत्त नहीं होता। इसके बजाय, यह हर NPI के लिए प्रारंभिक प्रोफ़ाइल का सूचनात्मक रूप से उपयोग करता है। आप पहले से ही जानते हैं कि कंवेयर का बायां ओर दाहिने से 10 डिग्री गर्म होता है, इसलिए आप पहले बोर्ड जाने से पहले ही समायोजन कर लेते हैं।

यह ओवन के विशेषताओं की पुनरावृत्ति की खोज को समाप्त कर देता है। यह ओवन की विशेषता बनाने को एक पूर्वापेक्षा बनाता है, न कि एक उपछाया। एक व्यापक मानचित्रण अध्ययन में निवेशित समय कुछ घंटे हैं। एक वर्ष में NPIs पर बचाया गया समय सप्ताहों में है।

ऐसे प्रोफ़ाइलिंग प्रोटोकॉल का निर्माण जो भौतिकी का सम्मान करता है

माप के पक्ष में पाठ्यपुस्तक orthodox का इनकार करने से एक प्रोटोकॉल बनता है जो डेटा कैप्चर को अग्रस्थ करता है। इसका मकसद एक परिपूर्ण वक्र नहीं है। इसका लक्ष्य एक ऐसा प्रक्रिया विंडो होता है जो हर कम्पोनेंट पर स्वीकार्य जोड़ियां बनाता है—एक अलग और अधिक प्राप्त करने योग्य लक्ष्य।

प्रोटोकॉल:

1. ओवन का नक्शा बनाओ। यदि यह नहीं किया गया है, तो इसकी तापीय समानता का वर्णन करें। गर्म स्थान, ठंडे स्थान, और क्षेत्र से क्षेत्र के ऑफसेट का दस्तावेज़ बनाएं।
2. तापीय चरम को पहचानें। अपने बोर्ड पर सबसे बड़ा, भारी कम्पोनेंट और सबसे छोटा, हल्का कम्पोनेंट चुनें। ये आपके सेंटिनल हैं।
3. थर्मोकपल संलग्न करें। सेंटिनल कम्पोनेंट्स को उपकरण लगाएं और बोर्ड को पेस्ट डेटा और आपके ओवन मानचित्र पर आधारित प्रारंभिक प्रोफ़ाइल का उपयोग करके चलाएं।
4. डाटा की समीक्षा करें। लॉग किए गए तापमान वक्रों की जाँच करें। क्या दोनों सेंटिनल अपने प्रक्रिया विंडोज़ के भीतर रहे? यदि नहीं, तो क्षेत्र सेटपॉइंट या कंवेयर गति को समायोजित करें।
5. पुष्टि करें। समायोजित सेटिंग्स के साथ एक और प्रोफ़ाइल चलाएं यह सत्यापित करने के लिए कि दोनों सेंटिनल स्पेक में हैं।
6. प्रामाणिक करें। सेंटीनेल्स पर सोल्डर जॉइंट्स और अन्य कॉम्पोनेंट्स के एक नमूने की जाँच करें। यदि वे स्वीकार्य हैं, तो प्रोफ़ाइल लॉक करें। यदि दोष जारी रहते हैं, तो समस्या प्रोफ़ाइल नहीं है; यह एक ऊपर की ओर डिज़ाइन समस्या है जिसे अधिक पुनरावृत्ति से हल नहीं किया जा सकता।

यह प्रोटोकॉल निर्णय लेने के लिए वास्तविक डेटा का उपयोग करता है और पुनरावृत्ति लूप को एक ही पुष्टि रन तक सीमित करता है। बचाया गया समय सीधे इस बात का परिणाम है कि आप अनुमान लगाने से मना कर सकते हैं कि कब मापा जा सकता है।