Introdução
Para muitas empresas que estão apenas começando a criar umLinha de produção SMT, perguntas como "O que é soldagem por refluxo?", "Como deve ser definida a temperatura de soldagem por refluxo?" e "Por que os resultados da soldagem variam ao mudar para uma PCB diferente na mesma máquina?" muitas vezes merecem mais atenção do que a compra do equipamento em si.
Simplificando, a soldagem por refluxo é um processo de soldagem SMT que usa temperatura e tempo de permanência controlados para submeter a pasta de solda em uma PCB ao pré-aquecimento, ativação, fusão e resfriamento, formando juntas de solda estáveis.
O forno de solda por refluxo não é simplesmente uma questão de "aquecer o PCB até que a solda derreta". O que realmente determina a qualidade da soldagem é o perfil de temperatura que o PCB sofre em todo o forno – comumente chamado de perfil de temperatura de refluxo.
O que é forno de refluxo? Como funciona?
No processo SMT, a pasta de solda é primeiro impressa nas placas de PCB através de um estêncil de aço e, em seguida, umaescolha e coloquemáquinaposiciona componentes como resistores, capacitores, ICs, QFNs e BGAs em seus locais correspondentes. Nesta fase, os componentes estão apenas temporariamente aderidos à pasta de solda e ainda não formaram juntas de solda finais.
Uma vez que o PCB entra noforno de refluxo, a pasta de solda sofre uma série de alterações à medida que a temperatura aumenta gradualmente. Solventes e voláteis são liberados, o fluxo começa a ser ativado e a PCB e os componentes atingem gradualmente a temperatura ideal para soldagem. A pasta de solda então derrete, a solda derretida molha as almofadas e os terminais dos componentes e, finalmente, as juntas de solda solidificam após o resfriamento.
Portanto, um processo SMT típico pode ser resumido da seguinte forma:
Impressão em pasta de solda → Colocação de componentes→ Soldagem por refluxo → Formação de junta de solda →Inspeção
NeoDen IN12C é uma máquina de solda por refluxo automáticaprojetado especificamente para este processo. Possui 12 zonas de temperatura – 6 na parte superior e 6 na parte inferior – e usa convecção de ar quente para aquecer o PCB.
Qual é a diferença entre a máquina de solda por refluxo e a máquina de solda por onda?
Ambossoldagem por refluxomáquinaesoldagem por ondamáquinasão usados para soldagem de PCB, mas operam de maneira diferente.
A soldagem por refluxo depende principalmente de pasta de solda e de um perfil de temperatura controlada para soldar componentes de montagem em superfície, tornando-a uma das peças principais do equipamento em umLinha de produção SMT. A máquina de solda por onda, por outro lado, envolve a passagem do PCB através de uma onda de solda derretida e é mais comumente usada para componentes passantes ou processos específicos de montagem mista.
Se a produção envolver principalmente componentes de montagem em superfície, a soldagem por refluxo normalmente é uma peça de equipamento indispensável em uma linha de produção SMT.
Como funciona a soldagem por refluxo? Uma explicação detalhada dos 4 estágios de temperatura
O núcleo da máquina de solda por refluxo não é uma única temperatura fixa, mas sim uma curva de temperatura completa que o PCB segue ao longo do tempo. OManual do usuário NeoDen IN12Cdivide esse processo em vários estágios principais: pré-aquecimento, ativação, refluxo e resfriamento.
Etapa 1: Zona de pré-aquecimento
Quando o PCB entra pela primeira vez no forno de refluxo, a temperatura não deve aumentar acentuadamente ou repentinamente. O objetivo principal do estágio de pré-aquecimento é aquecer gradualmente a PCB, os componentes e a pasta de solda em preparação para a soldagem subsequente.
Se a temperatura subir muito rapidamente, o PCB e os componentes poderão sofrer choque térmico significativo, e a rápida evaporação dos solventes na pasta de solda também poderá aumentar a probabilidade de defeitos de soldagem.
Portanto, na zona de pré-aquecimento da soldagem por refluxo, deve-se prestar atenção não apenas à temperatura final, mas também à taxa de aumento da temperatura.
Estágio 2: Zona de Ativação e Retenção
Ao entrar na zona de ativação, a temperatura do PCB continua a aumentar ou permanece dentro de uma faixa relativamente estável. Uma das principais funções deste estágio é equalizar gradualmente a temperatura em diferentes áreas do PCB, permitindo que o fluxo na pasta de solda tenha efeito total.
Para PCBs com grandes áreas de superfície, camadas espessas de cobre ou alta densidade de componentes, a distribuição de calor pela placa não é totalmente uniforme. Se certas áreas aquecerem significativamente mais rápido do que outras, isso poderá afetar os resultados de soldagem subsequentes.
ONeoDen IN12CO módulo de aquecimento apresenta um design de compensação térmica e suporta velocidades de fluxo de ar ajustáveis em cada zona de temperatura, proporcionando flexibilidade para otimizar perfis de temperatura para diferentes PCBs.
Estágio 3: Zona de Refluxo
Assim que o PCB entra na zona de refluxo, a temperatura continua a subir e a solda na pasta de solda atinge seu ponto de fusão. A solda derretida molha as almofadas da PCB e os terminais dos componentes, formando juntas de solda.
É importante notar que na soldagem por refluxo, temperaturas mais altas não são necessariamente melhores.
Se a temperatura for insuficiente ou o tempo da fase líquida for muito curto, a pasta de solda pode não derreter completamente, resultando em juntas de solda incompletas; se a temperatura for muito alta ou a duração for muito longa, pode aumentar o risco de oxidação do PCB, dos componentes e da pasta de solda.
OManual do usuário NeoDen IN12afirma que a temperatura máxima deve geralmente ser determinada com base no ponto de fusão da pasta de solda e sublinha que o perfil real da temperatura de refluxo deve basear-se em parâmetros fornecidos pelo fabricante da pasta de solda, em vez de aplicar um valor fixo.
Estágio 4: Zona de Resfriamento
Após a conclusão do refluxo, a solda líquida começa a esfriar e formar as juntas de solda finais. O resfriamento é parte integrante do processo de soldagem por refluxo; não se trata simplesmente de “permitir que o conjunto esfrie naturalmente após a soldagem”.
O NeoDen IN12C está equipado com uma zona de resfriamento com design de circulação de ar independente, que minimiza o impacto do ambiente externo na câmara de temperatura interna, ao mesmo tempo que permite velocidade ajustável do fluxo de ar na zona de resfriamento.
O que é um perfil de temperatura de soldagem por refluxo? Por que é mais importante que a temperatura do forno?
Muitos iniciantes tendem a interpretar a “temperatura do forno de refluxo” como um único número, como “basta configurá-lo para 250 graus”. Na realidade, esse entendimento é impreciso.
A temperatura exibida no forno de refluxo não é necessariamente igual à temperatura real na superfície da PCB. OManual do usuário IN12C afirma especificamente que o display no painel do equipamento mostra a temperatura em tempo real da unidade de aquecimento, não a temperatura real na superfície do PCB. A temperatura real da PCB também é influenciada por fatores como velocidade do transportador, tamanho da PCB, espessura, material e densidade do componente.
Portanto, o que os engenheiros realmente precisam focar é no perfil de temperatura do PCB.
1. Como você testa o perfil real de temperatura de soldagem por refluxo de uma PCB?
Normalmente, os sensores de temperatura do termopar são montados em locais representativos na PCB. O PCB é então passado através do forno de refluxo através do sistema de transporte, e as temperaturas em tempo real em diferentes locais são registradas.
NeoDen IN12C está equipado com um sistema de monitoramento de temperatura de superfície de PCB de 4 canais que pode coletar dados reais de temperatura por meio de sensores e exibir o perfil de temperatura da PCB.
Uma vez obtido o perfil de temperatura inicial, ele deve ser comparado com o perfil recomendado fornecido pelo fabricante da pasta de solda para determinar se é necessário ajustar as temperaturas da zona ou a velocidade do transportador.NeoDen IN12C usuáriomanualtambém recomenda explicitamente a realização de testes e otimização do perfil de temperatura antes da produção real.
2. Por que a velocidade do transportador do forno de refluxo afeta os resultados da soldagem?
A velocidade do transportador determina quanto tempo uma PCB permanece em cada zona de temperatura.
Velocidades mais lentas aumentam o tempo de permanência do PCB dentro do forno, normalmente resultando em maior absorção de calor; velocidades mais rápidas, por outro lado, encurtam o tempo de aquecimento do PCB. Portanto, mesmo que as configurações de temperatura permaneçam inalteradas, a alteração apenas da velocidade do transportador pode causar alterações significativas no perfil de temperatura final.
Quais especificações devem ser consideradas ao selecionar um forno de refluxo?
Para aquisição de fábrica SMT, selecionando umforno de refluxonão deve limitar-se a comparar preços e o número de zonas de temperatura. Mais importante ainda, o equipamento deve ser capaz de atingir consistentemente o perfil de temperatura alvo para o PCB.
Primeiro, considere as dimensões máximas da PCB e o alcance do transportador do equipamento. NeoDen IN12C tem uma largura máxima de PCB de 300 mm e uma faixa de temperatura desde a temperatura ambiente até 300 graus.
A seguir estão os recursos de controle de temperatura e teste de curva. Se o equipamento puder exibir apenas a temperatura definida dentro do forno, mas não puder verificar convenientemente a temperatura real do PCB, os engenheiros enfrentarão limitações ao otimizar o processo.
Além disso, fatores como circulação de ar quente, controle de temperatura de zona independente, sistema de resfriamento, estabilidade do transportador, procedimentos de manutenção e condições de fornecimento de energia no local devem ser considerados.
Quais são os recursos da máquina de solda por refluxo NeoDen IN12C?
Aplicando os requisitos de processo mencionados acima ao equipamento real, os principais recursos do NeoDen IN12C podem ser resumidos como: controle de temperatura multizona, convecção de ar quente, monitoramento de temperatura real e recursos abrangentes de ajuste de perfil de temperatura.
A máquina possui um total de 12 zonas de aquecimento - 6 na parte superior e 6 na parte inferior - usando fio de nicromo e elementos de aquecimento de liga de alumínio. A velocidade do transportador varia de 50 a 600 mm/min, com largura máxima da PCB de 300 mm.
O sistema de controle suporta monitoramento de temperatura em quatro superfícies de PCB, exibe curvas de temperatura em tempo real e pode armazenar até 40 arquivos de trabalho. Para fábricas SMT que precisam alternar entre diferentes produtos de PCB, isso significa que os parâmetros de processo validados podem ser salvos e recuperados.
O IN12C também suporta ajuste de fluxo de ar em todas as zonas de temperatura e na zona de resfriamento, permitindo ajustes de processo com base nos requisitos de soldagem de diferentes PCBs. Seu sistema de controle emprega um algoritmo de controle PID, com precisão de controle de temperatura especificada em ±0,5%.
Para os fabricantes de eletrônicos, a importância desses recursos não reside em ter mais parâmetros, mas em ajudar os engenheiros a estabelecer, testar e replicar com mais facilidade um processo de soldagem por refluxo estável.
Perguntas frequentes
Q1. Qual é a função principal da soldagem por refluxo?
A função principal da soldagem por refluxo é derreter a pasta de solda, molhar as almofadas e os cabos dos componentes e, por fim, formar juntas de solda confiáveis por meio de temperatura e tempo controlados.
Q2. Qual temperatura geralmente é necessária para soldagem por refluxo?
Não existe uma temperatura fixa que se aplique a todos os produtos. Os parâmetros reais devem ser determinados com base no perfil de temperatura fornecido pelo fabricante da pasta de solda, na liga da pasta de solda, nas características da PCB e nos requisitos dos componentes.
Q3. Uma temperatura mais alta é sempre melhor para soldagem por refluxo?
Não. Uma temperatura muito baixa pode resultar no derretimento insuficiente da pasta de solda, enquanto uma temperatura muito alta ou tempo de exposição excessivo pode levar a problemas como oxidação do PCB, dos componentes e da pasta de solda. Em última análise, o perfil real de temperatura do PCB deve servir como base para julgamento.
Q4. Por que é necessário testar o perfil de temperatura de soldagem por refluxo?
Porque a temperatura exibida pelo equipamento não é igual à temperatura real da superfície do PCB. Somente medindo as mudanças reais de temperatura do PCB - usando métodos como termopares - é possível determinar se o processo realmente atende aos requisitos da pasta de solda.
Q5. Com que frequência a temperatura do forno de refluxo deve ser calibrada?
Os requisitos de manutenção variam dependendo do equipamento e do ambiente de produção. O manual do usuário do NeoDen IN12C não especifica um ciclo de calibração uniforme; portanto, não é recomendado simplesmente adotar um intervalo fixo como padrão para todas as linhas de produção. Uma abordagem mais razoável é realizar inspeções com base nos requisitos de manutenção do equipamento, na frequência de produção e nos resultados dos testes reais de perfil de temperatura.
Conclusão
Para fábricas SMT e empresas fabricantes de eletrônicos, as principais considerações são: se o equipamento pode controlar a temperatura de forma estável, se pode testar o perfil real de temperatura do PCB, se pode ajustar o processo para diferentes PCBs e se pode reproduzir parâmetros de produção previamente validados.
O NeoDen IN12C apresenta um design de convecção de ar quente de 12 zonas e está equipado com monitoramento de temperatura de superfície de PCB de 4 canais, teste de perfil de temperatura, armazenamento de arquivos de trabalho e velocidade de transportador e fluxo de ar ajustáveis. Ele fornece uma gama abrangente de opções de ajuste de parâmetros para desenvolvimento e produção de processos de soldagem por refluxo SMT.
Se você estiverconfigurando uma linha de produção SMTou procurando selecionar o forno de refluxo certo para sua produção de PCBA existente,convidamos você a explorar as especificações técnicas detalhadas e configurações do NeoDen IN12C. Para requisitos específicos de PCB, pasta de solda e capacidade de produção,você também pode entrar em contato diretamente com a equipe NeoDen para recomendações de seleção de equipamentos.