บิวด์ทองแดงหนาและแรงกระแสสูงที่ Bester PCBA ซึ่งประกอบด้วยการบอรด์อย่างดี

ข้อต่อเย็นในชุดประกอบทองแดงหนาไม่ได้เป็นปัญหาทักษะการเชื่อม มันเป็นปัญหาพลังงานความร้อน เมื่อการออกแบบ PCB ของคุณผลักน้ำหนักทองแดงเป็นสามออนซ์ต่อตารางฟุตหรือมากกว่านั้น เมื่อแผนภูมีกำลังแพร่กระจายไปตามชั้นต่างๆ และเมื่อบัสบาร์เชื่อมต่อโดยตรงกับสแต็กอัพ ฟิสิกส์ก็เปลี่ยนไป โปรไฟล์การไหลย้อนและกระบวนการเชื่อมด้วยคลื่นถูกออกแบบสำหรับบอร์ดที่มีมวลความร้อนต่ำกว่า พวกมันสมมติว่าความร้อนที่ส่งไปยังขาอุปกรณ์จะกระจายอย่างรวดเร็ว นำความเป็นไปได้ของข้อต่อเข้าสู่ช่วงอุณหภูมิลิเกอรัสภายในหน้าต่างที่คาดการณ์ได้

ทองแดงหนาทำให้สมมุติฐานนั้นพัง ทองแดงเองกลายเป็นฮีทซินก์ที่มีมวลมากจนทำให้ข้อต่อขาดความร้อน คุณจึงเหลือพื้นผิวหยาบขุ่นและโลหะผสมที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งล้มเหลวในสนามหรือกระตุ้นให้เกิดวงจรซ่อมแซมแพงก่อนที่บอร์ดจะถูกส่งออก

ที่ Bester PCBA เราให้ความสำคัญกับการจัดการความร้อนในทองแดงหนาและการสร้างกระแสสูงเป็นอันดับแรก และกระบวนการเชื่อมเป็นอันดับสอง วิธีแก้ปัญหาไม่ใช่แค่การเพิ่มอุณหภูมิของหม้อบัดกรีหรือเวลาพักค้างนานขึ้น มันคือกลยุทธ์ระดับระบบ: เข้าใจฟิสิกส์ของมวลความร้อน ใช้การอุ่นล่วงหน้าที่รุนแรงและควบคุมได้อย่างแม่นยำ และปรับแต่งโปรไฟล์กระบวนการให้เข้ากับความเฉื่อยของความร้อนของการประกอบของคุณ นี่คือวิธีหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่เป็นปัญหาในชุดประกอบทองแดงหนาและส่งมอบบอร์ดที่ตรงตามมาตรฐานความน่าเชื่อถือ Class 2 หรือ Class 3 โดยไม่ต้องซ่อมแซมซ้ำไปซ้ำมาอย่างไม่จบสิ้น

ทำไมทองแดงหนาถึงชนะกระบวนการบัดกรีมาตรฐาน

ปัญหาคือความเฉื่อยของความร้อน ความจุเฉพาะของทองแดงสูงและความนำความร้อนหมายความว่าทุกครั้งที่คุณเปลี่ยนจากทองแดงหนึ่งออนซ์เป็นสี่หรือหกออนซ์ คุณไม่ได้แค่ปรับขนาดเรขาคณิต—คุณกำลังคูณมวลความร้อน มวลนี้ทำงานเสมือนฟองน้ำที่ดูดซับพลังงานจำนวนมากสำหรับการเพิ่มอุณหภูมิเล็กน้อย เมื่อคลื่นบัดกรีหรือเตา reflow ให้ความร้อน ผ plane ทองแดงขนาดมวลมากจะนำความร้อนออกจากข้อต่อเร็วกว่าที่แหล่งพลังงานสามารถเติมเต็มได้ ข้อต่อไม่เคยถึงอุณหภูมิลิเกอรัสของบัดกรี หรือเข้าใกล้เท่านั้นจึงไม่สามารถสร้างพันธะโลหะวิทยาที่เชื่อถือได้

ข้อต่อเย็นคือความล้มเหลวของการสร้างสารประกอบโลหะผสม เมื่อบัดกรีเหลวเข้าสัมผัสพื้นผิวทองแดงที่อุณหภูมิที่เหมาะสม จะเกิดชั้นฟิล์มบางของสารประกอบโลหะผสม—ส่วนใหญ่คือ Cu₆Sn₅ และ Cu₃Sn—ที่บริเวณสัมผัส ชั้นนี้ คือ พันธะนี้ การก่อตัวต้องการอุณหภูมิที่เพียงพอและเวลาที่เพียงพอ หากผิวหน้าทองแดงไม่ร้อนพอเพราะมวลของมันเองได้ระบายพลังงานที่มีอยู่ไปแล้ว ชั้นโลหะผสมระหว่างกันจึงไม่สมบูรณ์หรือไม่มีเลย ผลลัพธ์คือการเชื่อมต่อที่ดูเหมือนจะเปียกชื้นแต่ lacks โครงสร้างความแข็งแรง ใต้การสวิงของความร้อนหรือแรงกดดันทางกล การเชื่อมต่อนี้จะแตกภายใน เมื่ออยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้า พวกมันจะแสดงความต้านทานสูงและสร้างความร้อน ซึ่งเร่งกระบวนการล้มเหลว

ภาพที่บอกถึงการถ่ายเทความร้อนที่ไม่ดีชัดเจน: พื้นผิวบัดกรีหยาบหรือหมองคล้ำ การสร้างขอบเชื่อมที่ไม่ดี และไม่มีส่วนโค้งเรียบลื่นของจุดบัดกรีที่ถูกชุ่มชื้นอย่างถูกต้อง นี่คือสัญลักษณ์ของบัดกรีที่แข็งตัวก่อนที่มันจะทำงานเสร็จ เรื่องนี้เป็นข้อกำหนดใน IPC-6012 สำหรับบอร์ดคลาส 2 และ 3 แต่ไม่ได้บอกว่าควรหลีกเลี่ยงอย่างไร ซึ่งต้องอาศัยการออกแบบกระบวนการเพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนความร้อน

ความท้าทายนี้ขยายตัวแบบไม่เชิงเส้น เช่น บอร์ดน้ำหนักสองออนซ์อาจรับมือกับโปรไฟล์การหลอมใหม่แบบมาตรฐานพร้อมการปรับแต่งเล็กน้อย แต่บอร์ดน้ำหนักสี่ออนซ์จะสร้างข้อบกพร่องเว้นแต่จะมีการออกแบบกระบวนการใหม่อย่างรากฐาน บอร์ดน้ำหนักหกออนซ์ หรือบอร์ดที่มีบัสบาร์ฝังใน สามารถเอาชนะการเปลี่ยนแปลงกระบวนการที่รุนแรงที่สุดได้ ขั้นตอนแรกคือการรับรู้ว่ามวลความร้อนไม่ใช่รายละเอียด มันเป็นข้อจำกัดกลาง

ข้อกำหนดน้ำหนักทองแดงและความหมายด้านความร้อน

น้ำหนักทองแดงถูกกำหนดในหน่วยออนซ์ต่อตารางฟุต ซึ่งเป็นการวัดความหนา ความหนาของทองแดงหนึ่งออนซ์ประมาณ 1.4 มิล (35 ไมครอน) สี่ออนซ์คือ 8.4 มิล ความแตกต่างดูเหมือนเล็กน้อย แต่ผลกระทบต่อมวลความร้อนนั้นใหญ่มาก เพราะมวลจะเพิ่มขึ้นตามปริมาตร แผ่นทองแดงหกออนซ์มีมวลหกเท่าของแผ่นหนึ่งออนซ์ในพื้นที่เท่ากัน มันมีความเฉื่อยทางความร้อนเป็นหกเท่ากันและต้องใช้พลังงานหกเท่าในการไปถึงอุณหภูมิเดียวกัน

สำหรับการประกอบในช่วงหนึ่งถึงสองออนซ์ กระบวนการหลอมใหม่มาตรฐานหรือการบัดกรีด้วยคลื่นมักให้ความร้อนพอเพียง มวลความร้อนสามารถจัดการได้ และบอร์ดก็ไปถึงจุดสมดุลภายในวงจรโดยปกติ อาจต้องมีการปรับแต่งเล็กน้อยในเวลาซึมซับหรืออุณหภูมิสูงสุด แต่กระบวนการยังคงเป็นรูปแบบเดิม

ในช่วงสามถึงสี่ออนซ์ ภูมิทัศน์ความร้อนเปลี่ยนไป ทองแดงเริ่มครอบงำงบประมาณความร้อนของการประกอบ และการให้ความร้อนด้วยธรรมดาไม่สามารถตามได้อีกต่อไป การอุ่นล่วงหน้าจำเป็นอย่างยิ่ง หากไม่ทำเช่นนั้น แผ่นจะเข้าสู่โซนหลอมใหม่ด้วยแนวความร้อนที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ; ทองแดงจะเย็นกว่ามากกว่าส่วนประกอบ ที่ไหลของบัดกรีละลาย แต่การเชื่อมต่อไม่สมบูรณ์เนื่องจากทองแดงด้านล่างไม่เคยไปถึงอุณหภูมิลิฟิคัส ในระดับนี้ การปรับเปลี่ยนกระบวนการไม่ได้เป็นเพียงการปรับแต่ง แต่เป็นข้อกำหนด

ในระดับหกออนซ์ขึ้นไป หรือในชุดประกอบที่มีบัสบาร์ขนาดใหญ่ มวลความร้อนกลายเป็นเรื่องสุดขีด กระบวนการหลอมใหม่และคลื่นแบบดั้งเดิม แม้จะมีการอุ่นล่วงหน้าที่ extended ก็ไม่สามารถให้พลังงานเพียงพอได้ ทองแดงทำหน้าที่เป็นแหล่งความร้อนที่ไม่มีที่สิ้นสุด ชุดประกอบเหล่านี้มักต้องการการบัดกรีเลือกแบบเลเยอร์เดียวด้วยเวลารอคอยที่นานขึ้น การบัดกรีด้วยมือด้วยเครื่องมือความร้อนสูง หรือเทคนิคทางเลือกเช่นการให้ความร้อนด้วยคลายเหนี่ยวนำ ความเข้าใจว่าการออกแบบของคุณอยู่บนสเปกตรัมนี้เป็นตัวกำหนดกลยุทธ์การผลิตทั้งกระบวนการ เริ่มตั้งแต่ขั้นตอนที่สำคัญที่สุด: การอุ่นล่วงหน้า

กลยุทธ์การอุ่นล่วงหน้าสำหรับข้อต่อที่มีมวลสูง

การอุ่นล่วงหน้าไม่ใช่แค่การทำให้บอร์ดอุ่นขึ้นเท่านั้น เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังที่สุดในการบริหารจัดการมวลความร้อน จุดประสงค์คือเพื่อบีบรอยร้าวความร้อนระหว่างทองแดงและอุณหภูมิการหลอมใหม่เป้าหมาย โดยลดพลังงานที่จำเป็นในขั้นตอนสุดท้ายของการบัดกรี ชุดประกอบมาตรฐานอาจถูกอุ่นล่วงหน้าถึง 120–140°C สำหรับทองแดงหนาหนัก เป้าหมายต้องสูงกว่านั้นมาก—บ่อยครั้งอยู่ที่ 160–180°C ขึ้นไป เพื่อให้แน่ใจว่าความเฉื่อยของทองแดงไม่สร้างการขาดสมดุลความร้อนที่ Zone หลอมใหม่ไม่สามารถเอาชนะได้ ซึ่งต้องการอุณหภูมิสูงขึ้นและเวลาซึมซับนานขึ้นเพื่อให้มวลสมดุล

การให้ความร้อนด้วยอินฟราเรด (IR) จากด้านล่าง และการพายลมบังคับเป็นวิธีที่ได้ผลที่สุด การให้ความร้อนด้วยอินฟราเรดส่งพลังงานเร่าร้อนโดยตรงไปยังพื้นผิวทองแดง ซึ่งดูดซึมได้ดีมาก นี้ช่วยให้พลังงานแทรกซึมเข้าไปในบอร์ดและให้ความร้อนกับชั้นภายในได้ดีกว่าการพายลมเท่านั้น การพายลมบังคับเสริม IR โดยการรับประกันอุณหภูมิอากาศที่สม่ำเสมอ ลดความเสี่ยงของจุดเย็น สำหรับงานทองแดงหนาหนัก ระบบการบัดกรีด้วยคลื่นต้องการ zone อุ่นล่วงหน้า extended ด้วยตัวปล่อย IR หลายตัว และเตาอบหลอมใหม่ต้องการ zone อุ่นล่วงหน้า extended หรืออัปเกรด IR elements

เวลาซึมซับ—เวลาที่บอร์ดใช้ในอุณหภูมิสูงสุดของการอุ่นล่วงหน้า—ไม่ใช่ความหรูหรา แต่เป็นความจำเป็น หากไม่มีการซึมซับอย่างเพียงพอ พื้นผิวและส่วนประกอบของบอร์ดอาจไปถึงอุณหภูเป้าหมาย แต่มวลทองแดงจะยังคงตามหลัง การซึมซับที่เหมาะสมช่วยให้ความร้อนนำพาไปทั่วทองแดง ป้องกันระดับความร้อนเหล่านี้ บอร์ดน้ำหนักสี่ออนซ์อาจต้องใช้เวลา 60 ถึง 90 วินาทีในการซึมซับที่ 160°C สำหรับชุดประกอบที่มีบัสบาร์ น้ำหนักหกออนซ์หรือมากกว่านั้น อาจต้องใช้เวลาถึงสองนาทีหรือมากกว่านั้น

การแลกเปลี่ยนกับการอุ่นล่วงหน้าที่รุนแรงคือความเสี่ยงต่อส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน เช่น ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรลิติก หรือเชื่อมต่อที่ใส่กล่องพลาสติก การเปิดเผยต่ออุณหภูมิ 180°C เป็นเวลานาน อาจทำให้ชิ้นส่วนเหล่านี้เสียหาย วิธีแก้ปัญหาคือการอุ่นล่วงหน้าที่ zoned preheating ซึ่งเน้นความร้อนในพื้นที่ทองแดงหนาแน่นในขณะที่ป้องกันส่วนประกอบที่อ่อนไหว นี่เป็นปัญหาที่แท้จริงของการบัดกรีแบบเลือก ซึ่งอาจต้องใช้ fixtures แบบกำหนดเองหรือยอมรับหน้าต่างกระบวนการที่แคบลง

หลายโรงงานพยายามใช้งานบอร์ดทองแดงหนาในเตาหลอมใหม่แบบมาตรฐาน ซึ่งเป็นไปได้สำหรับทองแดงปานกลาง (ประมาณสามออนซ์) แต่ต้องใช้การพัฒนาการตั้งโปรไฟล์อย่างพิถีพิถันและมักได้ผลผลิตต่ำ ข้อจำกัดหลักคือพลังงานการอุ่นล่วงหน้า เตามาตรฐานขาด IR เพียงพอที่จะนำทองแดงหนาไปสู่อุณหภูมิอย่างรวดเร็ว การชะลอสายพานช่วยได้แต่ก็ทำให้ผลผลิตลดลง หากเตาของคุณไม่สามารถให้ 160°C ขึ้นไปในทองแดงได้ด้วยการซึมซับอย่างเหมาะสม กระบวนการก็จะล้มเหลว ในจุดนั้น การบัดกรีแบบเลือกหรือการบัดกรีด้วยมือเป็นเส้นทางเดียวที่เชื่อถือได้

การเชื่อมแบบเลือกสำหรับการประกอบที่มีมวลความร้อนผสมกัน

การบัดกรีแบบเลือกใช้บัดกรี molten กับจุดเชื่อมต่อเฉพาะโดยใช้หัวฉีดขนาดเล็ก แทนที่จะจุ่มบอร์ดทั้งแผ่นในคลื่น ความแม่นยำนี้ทำให้มันมีค่ามากสำหรับการประกอบที่มีความหนาของทองแดงผสมกัน—ที่ซึ่งแผนพลังงานหนาแน่นอยู่ร่วมกับชั้นสัญญาณมาตรฐาน—or เมื่อส่วนประกอบผ่านรูในจุดที่มีมวลสูงต้องการบัดกรีโดยไม่ต้องทำให้ส่วนที่เหลือของแผ่นร้อนเกินไป ข้อได้เปรียบคือความแม่นยำ ข้อเสียคือความสามารถผลิต

การบัดกรีแบบเลือกเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องเมื่อมวลความร้อนแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทั่วทั้งแผ่น เมื่อส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อนไม่สามารถรับความร้อนล่วงหน้าแบบทั่วหมดได้ หรือเมื่อรูปแบบของบอร์ดทำให้การบัดกรีแบบคลื่นไม่สะดวก การมีแหล่งจ่ายไฟที่มีส่วนที่มีน้ำหนักหกออนซ์และส่วนควบคุมที่มีน้ำหนักสองออนซ์ ทำให้เกิด dilemma สำหรับการบัดกรีแบบคลื่น: โปรไฟล์ที่รุนแรงพอสำหรับทองแดงหนาจะทำให้ทองแดงเบากว่าร้อนมาก ในทางตรงกันข้าม โปรไฟล์ที่ระมัดระวังจะสร้างจุดเย็น การบัดกรีแบบเลือกแก้ปัญหานี้โดยการดูแลแต่ละโซนเป็นอิสระ ช่วงน้ำหนักหกออนซ์ได้รับการอุ่นล่วงหน้าที่จำเพาะเจาะจงและเวลาการสัมผัสที่นานขึ้น ในขณะที่พื้นที่สองออนซ์ได้รับการดูแลในแบบมาตรฐาน

กุญแจสำคัญคือการสร้างสมดุลความร้อนในโซนมวลสูงโดยไม่ทำให้โซนมวลต่ำเกินไป ซึ่งทำได้โดยการอุ่นล่วงหน้าที่เฉพาะเจาะจงใช้ IR หรือหัวฉีดอากาศร้อนที่วางอยู่เหนือพื้นที่เป้าหมาย การอุ่นล่วงหน้าสามารถเพิ่มขึ้นถึง 180°C สำหรับโซนทองแดงหนา ในขณะที่ส่วนที่เหลือของแผ่นยังคงอยู่ในอุณหภูมิต่ำกว่า ถังบัดกรีจะใช้ในการบัดกรีด้วยเวลาการอยู่ที่นานขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่าการเปียกชื้นสมบูรณ์ แม้ในทองแดง residual heat-sinking

การเลือกหัวฉีดและเวลาพักต้องเป็นสิ่งสำคัญ หัวฉีดต้องตรงกับรูปทรงของรอยต่อ สำหรับทองแดงหนา การใช้หัวฉีดขนาดใหญ่หรือคลื่นขนาดเล็กจะให้ปริมาณบะหมี่ร้อนที่มากขึ้น ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งเก็บความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิ การใช้เวลาพัก — ระยะเวลาของการสัมผัส — ก็ต้องขยายออกด้วย สำหรับรอยต่อมาตรฐานอาจต้องใช้เวลาหนึ่งหรือสองวินาที แต่รอยต่อทองแดงหนาอาจต้องใช้เวลาสามถึงห้ วินาทีหรือมากกว่า การจัดการฟลักซ์ก็ต้องระวัง เนื่องจากความร้อนที่แปลนและต่อเนื่องในท้องถิ่นสามารถลดกิจกรรมของมันและส่งผลให้การเปียกน้ำไม่ดี

การเชื่อมคลื่นสำหรับบอร์ดที่มีกระแสสูง

การบัดกรีด้วยคลื่นยังคงเป็นกระบวนการที่เหมาะสมสำหรับแผงทองแดงหนา แต่ต้องมีมวลความร้อนที่เท่าเทียมกัน จุดเด่นคือความสามารถในการผลิตเป็นจำนวนมาก ความท้าทายคือจะต้องปรับแต่งกระบวนการทั้งหมดให้เหมาะสมกับมวลความร้อนที่เลวร้ายที่สุดบนแผง ถ้าทองแดงเป็นหนาเท่าๆ กันก็สามารถใช้งานได้ ถ้าแตกต่างกัน คุณอาจเสี่ยงที่จะทำให้จุดที่เบาเกินไปได้รับความร้อนเกินหรือจุดที่หนักเกินไปไม่ได้รับความร้อนเพียงพอ

โซนที่เตรียมความร้อนล่วงหน้าที่ขยายออกเป็นสิ่งจำเป็น เครื่องบัดกรีคลื่นมาตรฐานอาจมีส่วนเตรียมความร้อนล่วงหน้าที่ยาว 1.5 เมตร; สำหรับทองแดงหนา ควรมีอย่างน้อย 2 เมตรหรือมากกว่านั้น พร้อมโซนอย่างน้อยสี่โซน ซึ่งให้เวลและพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเท่ากันของมวลทองแดง อุณหภูมิเป้าหมายที่ปลายของส่วนเตรียมความร้อนล่วงหน้าควรอยู่ที่ 160–180°C ซึ่งวัดโดยตรงบนพื้นผิวทองแดงด้วยเทอร์โมคัปเปิลสัมผัส ไม่ใช่ประมาณจากอุณหภูมิอากาศ

ความเร็วของสายพานลำเลียงกำหนดเวลาการสัมผัสกับคลื่นบะหมี่ร้อน ความเร็วมาตรฐานประมาณ 1 ถึง 1.5 เมตรต่อนาที มักเร็วเกินไปสำหรับทองแดงหนา ผลของความร้อนที่ส่งผลต่อทองแดงสามารถดึงอุณหภูมิของรอยต่อให้ต่ำกว่าจุดเป็นของเหลวได้เกือบในทันที การลดความเร็วสายพานลำเลียงลงเหลือ 0.6 ถึง 0.8 เมตรต่อนาที จะช่วยยืดเวลาการสัมผัส ให้รอยต่อได้เสถียรและสมบูรณ์แบบ การแลกเปลี่ยนคือการผลิตที่ต่ำลง การค้นหาอัตราที่เหมาะสมต้องทำการทดสอบซ้ำๆ พร้อมเทอร์โมคัปเปิลเพื่อยืนยันว่ารอยต่อถึงและรักษาอุณหภูมิเบื้องต้นเป้าหมาย

หลักการออกแบบโปรไฟล์ความร้อน

โปรไฟล์ความร้อนคือการเดินทางตามเวลาและอุณหภูมิของแผ่น PCB สำหรับทองแดงหนา คุณไม่สามารถปรับโปรไฟล์มาตรฐานให้เหมาะสมได้ คุณต้องสร้างโปรไฟล์ใหม่ที่คำนึงถึงความล่าช้าทางความร้อนที่มหาศาลของมวลทองแดง

โปรไฟล์ที่มีมวลสูงต้องการเวลาซึมที่นานขึ้นและอุณหภูมิสูงสุดที่อาจสูงขึ้น โซนซึมเมื่อแผ่นอยู่น้อยกว่าจุดหลอมละลายของบะหมี่ ช่วยให้ทองแดงเท่ากัน สำหรับแผ่นขนาดสี่ออนซ์อาจต้องใช้เวลาซึม 90 ถึง 120 วินาที อุณหภูมิซึมควรเป็นเท่าที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รับได้ — บ่อยครั้ง 160–170°C — เพื่อลดช่องว่างที่เหลือให้ใกล้ของเหลวที่สุด อุณหภูมิสูงสุดอาจต้องผลักไปใกล้ขีดจำกัดบนสุดของข้อกำหนดของอตอมิซซัลด์บะหมี่ เช่น 250°C สำหรับ SAC305 แบบไร้ตะกั่ว เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นที่ทองแดงที่หนาที่สุดสามารถถึงจุดของเหลวได้

การตรวจสอบโปรไฟล์ด้วยเทอร์โมคัปเปิลที่แนบโดยตรงกับพื้นผิวทองแดงหนาเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้ การวัดโปรไฟล์โดยใช้เทอร์โมคัปเปิลวัดจากอากาศหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นไม่มีความหมาย คุณต้องวัดทองแดงเอง จับแผ่นผ่านกระบวนการและวิเคราะห์ข้อมูล ต้องให้ทองแดงถึงจุดของเหลวและอยู่อย่างน้อย 45–60 วินาทีสำหรับบะหมี่ที่มีตะกั่ว หรือ 60–90 วินาทีสำหรับแบบไร้ตะกั่ว หากไม่เป็นเช่นนั้น ปรับโปรไฟล์เพิ่ม ความร้อนล่วงหน้า ขยายเวลาซึม หรือเพิ่มอุณหภูมิสูงสุด และทำการทดสอบอีกครั้ง

การไม่ให้เวลาที่เพียงพอเหนือจุดของเหลวเป็นความล้มเหลวที่พบได้บ่อยที่สุด ทองแดงจะเข้าสู่จุดของเหลวเป็นช่วงเวลาหนึ่ง แต่เนื่องจากอินาร์เชียความร้อนของมันเอง อุณหภูมิจะลดลงก่อนที่ปฏิกิริยาโลหะวิทยาจะเสร็จสมบูรณ์ ทำให้เกิดรอยต่อที่อ่อนแอ พร้อมชั้นโลหะผสมที่ไม่สมบูรณ์ ก็มีความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับโปรไฟล์ เช่น การลื่นไหล ซึ่งมักเกิดจากการขาดฟลักซ์จากการเตรียมความร้อนล่วงหน้ามากเกินไป และคราบฟลักซ์ที่มากเกินไปจากโปรไฟล์ที่ยาวเกินไปหรือร้อนเกินไปสำหรับเคมีฟลักซ์

การบูรณาการบัสบาร์และคุณสมบัติทองแดงสุดขีด

บัสบาร์เป็นบาร์ทองแดงที่แข็งแรง ใช้สำหรับนำไฟฟ้าจำนวนมาก เช่น หลายร้อยแอมแปร์ มวลความร้อนของมันมากกว่าพื้นผิวทองแดงที่หนาที่สุด กระบวนการบัดกรีบนบัสบาร์เกินกว่าความสามารถของกระบวนการรีโฟลว์หรือคลื่นแบบปกติ มันต้องการพลังงานความร้อนในท้องถิ่นและต่อเนื่องซึ่งสามารถเอาชนะความสามารถในการนำความร้อนออกไปได้

เทคนิคสำหรับบัสบาร์ได้แก่ การบัดกรีด้วยเตาไฟที่มีความสามารถความร้อนสูง การบัดกรีด้วยความต้านทาน และหม้อบัดกรีคลื่นขนาดเล็ก เตาไฟบัดกรีมาตรฐานจะล้มเหลว เนื่องจากบัสบาร์ดึงความร้อนออกไปเร็วกว่าที่เตาสามารถจ่ายให้ได้ เตาที่มีความสามารถสูง พร้อมปลายหัวที่มีมวลมากและกำลังไฟมากกว่า 150 วัตต์สามารถรักษาอุณหภูมิที่จำเป็นได้ เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการอุ่นล่วงหน้าบัสบาร์ด้วยเต้าก่อนที่จะใช้งานบัดกรี เป็นเวลา 10–20 วินาที และหม้อบัดกรีคลื่นขนาดเล็กหรือหัวฉีดน้ำพุจ่ายลำธารของบะหมี่ร้อนที่ทำหน้าที่เป็นวัสดุเชื่อมต่อและแหล่งเก็บความร้อน

การยึดชิ้นส่วนเป็นเรื่องสำคัญเพื่อป้องกันความผิดเพี้ยนจากการขยายตัวของความร้อน ตัวจับชิ้นส่วนแบบกำหนดเองที่คีบทั้งบัสบาร์และ PCB เป็นสิ่งจำเป็น การอุ่นแผ่นงานทั้งหมดในเตาก่อนบัดกรีในท้องถิ่นก็ช่วยลดความต่างของอุณหภูมิโดยรวม

การตรวจสอบรอยต่อสำหรับแอปพลิเคชันความน่าเชื่อถือสูงต้องเข้มงวด การตรวจสอบด้วยสายตาต้องยืนยันว่าการสร้างฟิลเล็ตสมบูรณ์ มี meniscus โค้งเรียบเนียน และพื้นผิวที่เงางาม สำหรับแอปพลิเคชันระดับ 3 การวิเคราะห์ตัดขวางมักจำเป็นบนชิ้นงานตัวอย่างแรกเพื่อแสดงหลักฐานที่แน่ชัดของชั้นโลหะผสมที่แข็งแรง

การหลีกเลี่ยงวงจรการแก้ไขซ้ำผ่านการตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการ

เป้าหมายของการทำงานทั้งหมดนี้ — การเพิ่มประสิทธิภาพการอุ่นล่วงหน้า การเลือกกระบวนการ และออกแบบโปรไฟล์ — คือการกำจัดข้อบกพร่องก่อนที่มันจะเกิดขึ้น การทำซ้ำใหม่มีค่าใช้จ่ายสูง เสี่ยง และเป็นสัญญาณว่ากระบวนการไม่สมบูรณ์ วิธีเดียวที่จะหลีกเลี่ยงคือการตรวจสอบกระบวนการโดยพ empirically ใช้บอร์ดทดสอบที่จำลองมวลความร้อนของการออกแบบการผลิตของคุณ

ฝังเทอร์โมคัปเปิลในพื้นที่ที่มีมวลสูงที่สุดของบอร์ดทดสอบเหล่านี้ ทำกระบวนการตามที่เสนอ จับข้อมูล และวิเคราะห์เส้นโค้ง ยืนยันว่ารอยต่อแต่ละจุดถึงและรักษาอุณหภูมิจุดของเหลวเป็นเวลาที่กำหนด ถ้าพื้นที่ใดไม่เป็นไปตาม ต้องปรับเปลี่ยนตัวแปรหนึ่ง — อุณหภูมิอุ่นล่วงหน้า เวลาซึม หรืออุณหภูมิสูงสุด — แล้วทำการทดสอบใหม่ ข้อมูลนี้คือการสร้างกระบวนการที่ทำงานได้ดี การลงทุนในบอร์ดทดสอบเป็นเรื่องเล็กน้อยเมื่อเทียบกับต้นทุนของการทำลายหน่วยผลิต

หลังจากการบัดกรี การตรวจสอบด้วยสายตาควรมุ่งเน้นที่สัญญาณบ่งชี้ว่ามีการถ่ายเทความร้อนอย่างถูกต้อง การเชื่อมต่อที่ดีจะแสดงให้เห็นการเปียกน้ำที่สมบูรณ์แบบ โดยมีการไหลของลวดเชื่อมเข้าสู่ร่องโค้งอย่างราบรื่น พื้นผิวจะเป็นประกายเงา ไม่หยาบกร้าน หรือแตกร้าว การเชื่อมต่อที่แย่ ซึ่งลวดเชื่อมรวมตัวเป็นเม็ดหรือดูเป็นน้ำแข็ง เป็นสัญญาณบ่งชี้ว่าความร้อนเพียงพอ พวกมันเป็นการทำนายความล้มเหลวในพื้นที่ การจับสังเกตพวกมันในขั้นตอนการตรวจสอบยืนยันช่วยให้คุณสามารถแก้ไขกระบวนการที่ต้นเหตุได้

การจัดการความร้อนที่ได้รับการยืนยันเป็นเส้นเชื่อมต่อทุกส่วนของคู่มือนี้ ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบกลยุทธ์การอุ่นล่วงหน้าหรือการบัดกรีเสาไฟฟ้า ความท้าทายเหมือนกันคือการส่งมอบพลังงานความร้อนให้เพียงพอแก่เนื้อทองแดงเพื่อสร้างพันธะรอยเชื่อมโลหะระหว่างกัน ขั้นตอนการยืนยันจะแน่ใจว่าคุณประสบความสำเร็จ เมื่อข้อมูลแสดงให้เห็นว่าทองแดงร้อนพอและการตรวจสอบแสดงให้เห็นว่ามีการเปียกน้ำอย่างถูกต้อง คุณมีกระบวนการที่จะขจัดการเชื่อมที่ไม่ดี กระบวนการทำซ้ำ และความล้มเหลวในสนาม