مقدمة
في عمليات التصنيع الحديثة عالية الكثافة التي يتم تركيبها على السطح، أدى الاعتماد الواسع النطاق للحام الخالي من الرصاص إلى رفع نطاق درجة الحرارة بشكل كبير في الداخلأفران إنحسر، حيث تصل درجات الحرارة القصوى عادة إلى 240 إلى 250 درجة. عند درجات الحرارة المرتفعة هذه، يتفاعل الأكسجين الموجود في الهواء بعنف مع اللحام المنصهر والوسادات النحاسية الموجودة على لوحة PCB، مما يتسبب في تدهور قابلية بلل وصلة اللحام. لتقليل الأكسدة إلى الحد المادي، أصبح إدخال جو وقائي من النيتروجين إجراءً أساسيًا في تصنيع PCBA عالي الدقة. ومع ذلك، مجرد إدخال النيتروجين لا يضمن لحام عالي الجودة؛ فقط من خلال التحكم الدقيق في تركيز الأكسجين داخل الفرن إلى مستوى جزء في المليون (أجزاء في المليون) يمكن تحقيق قيمة عملية الغلاف الجوي النيتروجيني بالكامل.
آلية الضرر الناجم عن الأكسجين للبنية المجهرية المشتركة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية
منطقة التسخين ومنطقة اللحام داخلفرن إنحسرهي مناطق عالية الخطورة لتفاعلات الأكسدة. عندما يذوب معجون اللحام الموجود على لوحة الدائرة الكهربائية عند درجات حرارة عالية، تبدأ المكونات النشطة الموجودة في قناع اللحام الموجود على سطح المسحوق المعدني في التطاير، مما يكشف السطح شديد التفاعل للمعدن المنصهر. عند هذه النقطة، إذا كان تركيز الأكسجين المتبقي في الفرن مرتفعًا جدًا، فسوف تتفاعل جزيئات الأكسجين على الفور مع العناصر المعدنية مثل القصدير والنحاس، وتشكل طبقة كثيفة من أكسيد القصدير (SnO أو SnO₂) على سطح وصلة اللحام. يعمل فيلم الأكسيد ذو نقطة الانصهار العالية هذا على زيادة التوتر السطحي للحام المنصهر بشكل كبير، مما يعيق انتشاره وانتشاره إلى الخارج، مما يؤدي بشكل مباشر إلى زيادة زاوية التلامس لمفاصل اللحام. على المستوى المجهري، تتداخل الأكسدة أيضًا مع النمو الطبيعي للمركبات المعدنية (IMCs) بين وسادات النحاس وسبائك القصدير، مما يجعلها خشنة ومتقطعة. عندما يتعرض PCBA النهائي للإجهاد الحراري أو الاهتزاز الميكانيكي أثناء التشغيل اللاحق، فإن هذه الواجهات المجهرية - التي أصبحت هشة بسبب الأكسدة - معرضة بشدة للتشقق الناتج عن الإجهاد، مما يؤدي إلى فشل متقطع في الاتصال الكهربائي.
عتبات مستوى جزء في المليون لتركيز الأكسجين بناءً على حزم الأجهزة المختلفة
يتطلب التحكم الدقيق في تركيز الأكسجين تحديد قيم عتبة متباينة بناءً على الخصائص الفيزيائية للوحة الدائرة ونوع حزمة الجهاز. يؤدي السعي الأعمى لتركيزات الأكسجين المنخفضة للغاية إلى زيادة هائلة في تكاليف استهلاك النيتروجين؛ ولذلك، يجب إنشاء نافذة عملية سليمة علميا. بالنسبة لمكونات المقاومة والمكثفات المثبتة على السطح القياسية 0402 و0603، بالإضافة إلى أجهزة QFP ذات خطوة دقيقة، فإن التحكم في تركيز الأكسجين ضمن نطاق من 1000 إلى 1500 جزء في المليون يمنع بشكل فعال أكسدة السطح ويضمن زيادة الترطيب الأساسي. ومع ذلك، عند التعامل مع شبكات QFN التي تتميز بوسادات سفلية كبيرة المساحة، أو مكونات 01005 فائقة الصغر، أو BGAs، وCSPs، وأجهزة الرقاقة المزدحمة بكثافة، يجب تشديد الخطوط الحمراء للعملية بشكل صارم. تتطلب مشاريع تصنيع PCBA عالية الدقة هذه الحفاظ على تركيز الأكسجين في منطقة اللحام بشكل صارم بين 200 جزء في المليون و500 جزء في المليون. في بيئة خاملة للغاية أقل من 500 جزء في المليون، تخضع قدرة ترطيب اللحام لقفزة نوعية، ليس فقط تقليل معدل الفراغ بشكل كبير داخل BGAs ولكن أيضًا القضاء تمامًا على عيوب تجسير اللحام بين المسامير فائقة الدقة.
التحكم الرقمي عبر أخذ العينات ذات الحلقة المغلقة متعددة النقاط وتنظيم تدفق النيتروجين
لا يمكن أن يعتمد تحقيق الاستقرار طويل المدى لتركيز الأكسجين على مستوى جزء في المليون داخل فرن إعادة التدفق على الاختبار اليدوي الدوري دون اتصال بالإنترنت؛ يجب أن يعتمد على نظام تحليل تركيز الأكسجين متعدد النقاط المدمج في فرن إعادة التدفق وخوارزميات التحكم في الحلقة المغلقة. عادةً ما يتم تجهيز أفران إنحسر عالية الجودة بأجهزة استشعار أكسجين زركونيا عالية الدقة في مناطق التسخين المسبق والمعادلة واللحام والتبريد، على التوالي. تقوم هذه المستشعرات باستمرار باختبار غاز الفرن في الوقت الفعلي بتردد ثانية واحدة لمراقبة التقلبات المحلية في تركيز الأكسجين. يلتقط نظام التحكم الرقمي (SPC) تدفقات البيانات المنفصلة هذه ديناميكيًا. إذا انحرف تركيز الأكسجين في منطقة اللحام إلى 450 جزء في المليون - وهو ما يتجاوز الحد الأعلى للعملية المحدد وهو 400 جزء في المليون - بسبب الهواء الداخل عند دخول الألواح إلى الفرن أو الخروج منه، تصدر وحدة التحكم الخلفية على الفور أمرًا لتوجيه صمام التنظيم الذي يتم التحكم فيه بالضغط في تلك المنطقة لزيادة معدل تدفق النيتروجين عالي النقاء. في الوقت نفسه، تعمل ستائر الغاز وأنظمة العادم عند طرفي الفرن بشكل متضافر لضبط توازن تدفق الهواء، وطرد الهواء المتسلل بسرعة وإعادة تركيز الأكسجين إلى الحدود الآمنة خلال 20 ثانية، مما يضمن مرور كل لوح عبر بيئة ثابتة منخفضة للغاية من الأكسجين.
يضمن التنسيق الشامل دمج نقاء النيتروجين وإدارة محكم الغلق في مواصفات العملية
يعد التحكم في الأكسجين على مستوى PPM مسعى منهجيًا لا يعتمد فقط على التحكم في الحلقة المغلقة لفرن إعادة التدفق ولكن أيضًا على الإدارة الموحدة لأنظمة الدعم الخارجية. يجب أن تستوفي نقاء إمدادات النيتروجين عند المصدر معيار "خمسة تسعة" وهو 99.999%. وهذا هو الشرط المادي الأساسي لضمان إمكانية خفض مستويات الأكسجين داخل الفرن إلى أقل من 200 جزء في المليون. أثناء الصيانة الروتينية، يجب على الفنيين التحقق بشكل دوري من إحكام حشية الغطاء العلوي للفرن، وزجاج النوافذ، والوصلات الميكانيكية لآليات ضبط حاجز التوجيه لمنع تسرب الغاز الناتج عن الفجوات المجهرية الناتجة عن التمدد الحراري والانكماش بشكل صارم. علاوة على ذلك، أثناء مرحلة تخطيط الإنتاج قبل تجميع PCBA على السطح، يجب على مهندسي المواد تحسين اختيار معجون اللحام لبيئة النيتروجين عن طريق اختيار معجون لحام منخفض المخلفات، عالي التفاعل، وخالي من الهالوجين ومناسب لظروف الأكسجين المنخفض. من خلال الاستفادة من التغليف الواقي للنيتروجين للمواد المتطايرة المنشطة، يتم تنقية واجهة اللحام بشكل أكبر، مما يؤدي إلى تكوين وصلة لحام خالية من العيوب عبر اللوحة بأكملها.
ملف الشركة
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD.، التي تأسست في عام 2010، هي شركة مصنعة محترفة متخصصة في آلة اختيار ووضع SMT، وفرن إعادة التدفق، وآلة طباعة الاستنسل، وخط إنتاج SMT ومنتجات SMT الأخرى. لدينا فريق البحث والتطوير الخاص بنا والمصنع الخاص بنا، مع الاستفادة من البحث والتطوير ذو الخبرة الغنية، والإنتاج المدرب جيدًا، وحصل على سمعة كبيرة من العملاء في جميع أنحاء العالم.
في هذا العقد، قمنا بشكل مستقل بتطوير NeoDen4، NeoDen IN6، NeoDen K1830، NeoDen FP2636 ومنتجات SMT الأخرى، والتي تباع بشكل جيد في جميع أنحاء العالم. حتى الآن، قمنا ببيع أكثر من 10,000 قطعة من الآلات وقمنا بتصديرها إلى أكثر من 130 دولة حول العالم، وحققنا سمعة طيبة في السوق. في نظامنا البيئي العالمي، نتعاون مع أفضل شريك لدينا لتقديم خدمة مبيعات أكثر إغلاقًا ودعم فني عالي الاحترافية والفعالية.
نحن نؤمن بأن الأشخاص والشركاء العظماء يجعلون من NeoDen شركة عظيمة وأن التزامنا بالابتكار والتنوع والاستدامة يضمن أن أتمتة SMT متاحة لكل الهاوي في كل مكان.