เทคโนโลยีไร้สารตะกั่วที่เติบโตเต็มที่มากขึ้นจำเป็นต้องมีการบัดกรีแบบรีโฟลว์

ตามคำสั่ง RoHS ของสหภาพยุโรป (พระราชบัญญัติคำสั่งของรัฐสภายุโรปและสภาแห่งสหภาพยุโรปว่าด้วยการจำกัดการใช้สารอันตรายบางชนิดในอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์) คำสั่งดังกล่าวกำหนดให้มีการห้ามตลาดสหภาพยุโรปในการขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีสารอันตราย 6 ชนิด เช่น ตะกั่วเป็นกระบวนการ “การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” ไร้สารตะกั่ว ซึ่งกลายเป็นกระแสการพัฒนาที่ไม่อาจย้อนกลับได้ตั้งแต่วันที่ 1 กรกฎาคม 2549

เป็นเวลากว่าสองปีแล้วที่กระบวนการไร้สารตะกั่วเริ่มต้นตั้งแต่ขั้นตอนการเตรียมการผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์หลายรายในประเทศจีนสั่งสมประสบการณ์อันมีค่ามากมายในการเปลี่ยนแปลงจากการบัดกรีแบบไร้สารตะกั่วเป็นการบัดกรีแบบไร้สารตะกั่วขณะนี้กระบวนการไร้สารตะกั่วกำลังเติบโตเต็มที่มากขึ้นเรื่อยๆ จุดมุ่งเน้นในการทำงานของผู้ผลิตส่วนใหญ่ได้เปลี่ยนจากความสามารถในการใช้การผลิตไร้สารตะกั่วเพียงอย่างเดียว มาเป็นวิธีการปรับปรุงระดับการบัดกรีไร้สารตะกั่วอย่างครอบคลุมจากแง่มุมต่างๆ เช่น อุปกรณ์ วัสดุ คุณภาพ กระบวนการ และการใช้พลังงาน.

กระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ไร้สารตะกั่วเป็นกระบวนการบัดกรีที่สำคัญที่สุดในเทคโนโลยีการยึดพื้นผิวในปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม รวมถึงโทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ วงจรควบคุม และการสื่อสารอุปกรณ์ดั้งเดิมทางอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ถูกแปลงจากรูทะลุไปเป็นการติดตั้งบนพื้นผิว และการบัดกรีแบบรีโฟลว์แทนที่การบัดกรีแบบคลื่นในช่วงที่มากเป็นแนวโน้มที่ชัดเจนในอุตสาหกรรมการบัดกรี

ดังนั้นอุปกรณ์บัดกรีแบบรีโฟลว์จะมีบทบาทอย่างไรในกระบวนการ SMT ไร้สารตะกั่วที่เป็นผู้ใหญ่มากขึ้น?ลองดูจากมุมมองของสายการยึดพื้นผิว SMT ทั้งหมด:

โดยทั่วไปสายการยึดพื้นผิว SMT ทั้งหมดประกอบด้วยสามส่วน: เครื่องพิมพ์สกรีน เครื่องวางตำแหน่ง และเตาอบ reflowสำหรับเครื่องจัดวาง เมื่อเทียบกับเครื่องไร้สารตะกั่วแล้ว ไม่มีข้อกำหนดใหม่สำหรับตัวอุปกรณ์สำหรับเครื่องพิมพ์สกรีน เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพของสารบัดกรีไร้สารตะกั่วและสารตะกั่วมีความแตกต่างกันเล็กน้อย จึงมีการนำข้อกำหนดการปรับปรุงบางอย่างมาใช้กับตัวอุปกรณ์ แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพความท้าทายของแรงดันไร้สารตะกั่วอยู่ที่เตาอบแบบรีโฟลว์

ดังที่คุณทราบ จุดหลอมเหลวของตะกั่วบัดกรี (Sn63Pb37) คือ 183 องศาหากคุณต้องการสร้างข้อต่อบัดกรีที่ดี คุณต้องมีสารประกอบระหว่างโลหะที่มีความหนา 0.5-3.5um ในระหว่างการบัดกรีอุณหภูมิการก่อตัวของสารประกอบระหว่างโลหะอยู่ที่ 10-15 องศาเหนือจุดหลอมเหลว ซึ่งอยู่ที่ 195-200 สำหรับการบัดกรีด้วยตะกั่วระดับ.อุณหภูมิสูงสุดของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ดั้งเดิมบนแผงวงจรโดยทั่วไปคือ 240 องศาดังนั้นสำหรับการบัดกรีแบบตะกั่ว หน้าต่างกระบวนการบัดกรีในอุดมคติคือ 195-240 องศา

การบัดกรีแบบไร้สารตะกั่วทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในกระบวนการบัดกรี เนื่องจากจุดหลอมเหลวของสารบัดกรีไร้สารตะกั่วมีการเปลี่ยนแปลงสารบัดกรีไร้สารตะกั่วที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันคือ Sn96Ag0.5Cu3.5 โดยมีจุดหลอมเหลว 217-221 องศาการบัดกรีไร้สารตะกั่วที่ดีจะต้องสร้างสารประกอบระหว่างโลหะที่มีความหนา 0.5-3.5umอุณหภูมิการก่อตัวของสารประกอบระหว่างโลหะยังอยู่เหนือจุดหลอมเหลว 10-15 องศา ซึ่งอยู่ที่ 230-235 องศาสำหรับการบัดกรีไร้สารตะกั่วเนื่องจากอุณหภูมิสูงสุดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดั้งเดิมสำหรับการบัดกรีไร้สารตะกั่วไม่เปลี่ยนแปลง หน้าต่างกระบวนการบัดกรีในอุดมคติสำหรับการบัดกรีไร้สารตะกั่วคือ 230-240 องศา

การลดลงอย่างมากของกรอบกระบวนการทำให้เกิดความท้าทายอย่างมากในการรับประกันคุณภาพการเชื่อม และยังนำข้อกำหนดที่สูงขึ้นมาในด้านความเสถียรและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์บัดกรีไร้สารตะกั่วอีกด้วยเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิด้านข้างในตัวอุปกรณ์ และความแตกต่างในความจุความร้อนของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ดั้งเดิมในระหว่างกระบวนการทำความร้อน ช่วงหน้าต่างกระบวนการอุณหภูมิการบัดกรีที่สามารถปรับได้ในการควบคุมกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ไร้สารตะกั่วจะมีขนาดเล็กมาก .นี่เป็นปัญหาที่แท้จริงของการบัดกรีแบบรีโฟลว์แบบไร้สารตะกั่วการเปรียบเทียบหน้าต่างกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์แบบไร้สารตะกั่วและไร้สารตะกั่วเฉพาะจะแสดงในรูปที่ 1

โดยสรุป เตาอบหมุนเวียนมีบทบาทสำคัญในคุณภาพผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจากมุมมองของกระบวนการไร้สารตะกั่วทั้งหมดอย่างไรก็ตาม จากมุมมองของการลงทุนในสายการผลิต SMT ทั้งหมด การลงทุนในเตาบัดกรีไร้สารตะกั่วมักจะคิดเป็นเพียง 10-25% ของการลงทุนในสายการผลิต SMT ทั้งหมดนี่คือสาเหตุที่ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายรายเปลี่ยนเตาอบรีไซเคิลแบบเดิมของตนทันทีด้วยเตาอบ reflow คุณภาพสูงกว่าทันทีหลังจากเปลี่ยนมาใช้การผลิตไร้สารตะกั่ว