Автоматизированное моделирование процесса оплавления печатных плат


PDF версия

Введение

Цель этой статьи — протестировать процесс оплавления с помощью несмонтированных печатных плат в соответствии с методом IPC-TM-650 Test Method 2.6.27. Согласно этому стандарту, пробные образцы печатных плат проходят процесс оплавления шесть раз, после чего оценивается их качество. Все циклы оплавления должны быть практически идентичными друг другу, чтобы обеспечить соответствие указанным в стандарте допускам. Автоматизация циклов печи для пайки обеспечивает последовательность обработки, исключает возможность ошибок оператора и повышает эффективность процесса.

Запуск

Три образца тестируемых плат размерами 2,67×1,25×0,04 дюйма (см. рис. 1) с термопарами типа 30 AWG K были помещены в загрузочный лоток (см. рис. 2). Термопары позволили оператору отслеживать действительную температуру поверхности каждого образца платы в течение всех шести циклов.

 

Рис. 1. Пробные образцы плат

 

Процесс

После того как оператор выбрал предварительно установленный профиль на экране печи, он запустил процесс оплавления. Лоток автоматически был установлен внутрь камеры, где начался нагрев плат. Образцы, помещенные в печь PRO 1600, прошли шесть циклов нагрева без вмешательства оператора. Информация о каждом цикле, а также графики записывались в файл предварительных данных. На рисунке 3 представлен график всех шести циклов оплавления, полученный с помощью программного обеспечения установки.

 

Рис. 2. Пробные образцы плат на загрузочном лотке

Рис. 3. Скриншот графика, полученного после завершения шести циклов оплавления

Скриншоты каждого отдельного цикла оплавления представлены на рисунках 4–9. По оси Y отложена температура в градусах Цельсия, по оси Х — время в секундах. Кривая красного цвета (Int. TC) соответствует температуре окружающего воздуха в печи; зеленая (Ext. TC1), синяя (Ext. TC2) и желтая (Ext. TC3) кривые представляют температуру поверхности каждого из трех протестированных образцов.

 

 

Рис. 4. Цикл 1

Рис. 5. Цикл 2

Рис. 6. Цикл 3

 

Рис. 7. Цикл 4

Рис. 8. Цикл 5

Рис. 9. Цикл 6

 

Результаты

Предварительные данные о шести циклах оплавления были сохранены в одном файле для дальнейшего использования. Результаты тестирования трех образцов печатных плат (TC 1–3) показали, что каждый из них в течение шести циклов оплавления прошел термическую обработку в соответствии с требованиями стандарта IPC-TM-650 Test Method 2.6.27 (см. табл. 1–6).

 

Таблица 1. Время предварительного нагрева t1 = 210±15 c

TC1, с

TC2, с

TC3, с

Цикл 1

218

220

215

Цикл 2

213

214

206

Цикл 3

210

210

206

Цикл 4

209

210

207

Цикл 5

212

211

207

Цикл 6

208

207

207


Таблица 2. Время максимального нагрева t2 = 270±10 c

TC1, с

TC2, с

TC3, с

Цикл 1

280

279

280

Цикл 2

279

277

278

Цикл 3

277

278

276

Цикл 4

277

277

276

Цикл 5

280

278

278

Цикл 6

275

276

276


Таблица 3. Время начального периода охлаждения t3 = 330±15 c

TC1, с

TC2, с

TC3, с

Цикл 1

342

342

340

Цикл 2

340

340

338

Цикл 3

341

340

338

Цикл 4

340

340

340

Цикл 5

342

342

342

Цикл 6

338

338

338

Таблица 4. Время, в течение которого образцы находились при температуре выше T1 (230°C) = 120±30 c

TC1, с

TC2, с

TC3, с

Цикл 1

124

123

126

Цикл 2

127

128

133

Цикл 3

131

131

134

Цикл 4

131

130

134

Цикл 5

130

132

135

Цикл 6

130

131

131


Таблица 5. Температура оплавления T2 = 260±5°C

TC1, с

TC2, с

TC3, с

Цикл 1

258

257

260

Цикл 2

259

259

262

Цикл 3

260

260

261

Цикл 4

260

260

261

Цикл 5

260

260

261

Цикл 6

260

260

261


Таблица 6. Скорость охлаждения (макс.: –3,0°C/с, мин.: –1,0°C/с)

TC1, с

TC2, с

TC3, с

Цикл 1

–2,85

–2,38

–2,66

Цикл 2

–2,85

–2,43

–2,70

Цикл 3

–2,94

–2,35

–2,70

Цикл 4

–2,98

–2,35

–2,85

Цикл 5

–2,98

–2,40

–2,81

Цикл 6

–2,94

–2,46

–2,89

 

Выводы

Полученные результаты демонстрируют повторяемость каждого цикла оплавления в соответствии со стандартными допусками на профиль. На эти результаты может повлиять лишь значительное отклонение объема партии. В этих случаях могут потребоваться отдельные профили, учитывающие теплоемкость образцов печатных плат и объем партии. Автоматизированная печь PRO 1600 избавляет от необходимости вмешательства персонала в проведение шести процессов оплавления, обеспечивая последовательность выполнения операций, а также исключая возможные ошибки оператора и позволяя сохранить данные, полученные в ходе всех шести циклов оплавления, в одном файле.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *