โปรไฟล์การทำงานซ้ำ BGA
1. ตั้งค่าโปรไฟล์อุณหภูมิได้มากเท่าที่คุณต้องการ
2. ระบบจัดตำแหน่งง่าย
3. หยิบหรือเปลี่ยนกลับอัตโนมัติ
4. ไฟคู่และ 3 พื้นที่ทำความร้อน
คำอธิบาย
การทำงานซ้ำของ BGA จำเป็นต้องตั้งค่าเส้นโค้งอุณหภูมิตามเส้นโค้งการวางประสานที่แตกต่างกัน เพื่อให้เส้นโค้งอุณหภูมิที่แผ่นใกล้เคียงกับเส้นโค้งการวางประสาน โดยทั่วไป จะใช้วิธีการทำความร้อนแบบหลายโซนอุณหภูมิที่แสดงใน (รูปที่ 1) และเส้นโค้งอุณหภูมิจะแบ่งออกเป็นโซนอุ่น โซนแอคทีฟ โซนรีโฟลว์ และโซนทำความเย็น
รูปภาพที่ 1
1. โซนอุ่น
ขั้นตอนการอุ่น (Preheating stage) หรือที่เรียกว่าโซนลาด เพิ่มอุณหภูมิจากอุณหภูมิโดยรอบเป็นอุณหภูมิกระตุ้นการบัดกรี ทำลายฟิล์มโลหะออกไซด์และทำความสะอาดพื้นผิวของผงโลหะผสมประสาน ซึ่งเอื้อต่อการแทรกซึมของโลหะบัดกรีและ การก่อตัวของโลหะผสมประสาน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในบริเวณนี้ควรควบคุมให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม หากเร็วเกินไป จะเกิดความร้อนช็อก วัสดุพิมพ์และอุปกรณ์อาจเสียหาย ถ้ามันช้าเกินไป จะมีเวลาไม่พอสำหรับ PCB ในการเข้าถึงอุณหภูมิที่ใช้งานอยู่ ส่งผลให้การระเหยของตัวทำละลายไม่เพียงพอ ส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อม โดยทั่วไป อุณหภูมิสูงสุดจะกำหนดไว้ที่ 4 องศา/วินาที และอัตราอุณหภูมิมักจะอยู่ที่ 1 ถึง 3 องศา/วินาที
2. พื้นที่ใช้งาน
โซนใช้งาน (Soak stage) บางครั้งเรียกว่าโซนเก็บรักษาความร้อน หมายถึงกระบวนการที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 140 องศาเป็น 170 องศา จุดประสงค์หลักคือการทำให้อุณหภูมิของส่วนประกอบ PCB มีแนวโน้มที่จะสม่ำเสมอและลดความแตกต่างของอุณหภูมิ เพื่อเปิดใช้งานฟลักซ์ แผ่นอิเล็กโทรด การกำจัดออกไซด์บนลูกประสานและสายส่วนประกอบ พื้นที่นี้โดยทั่วไปคิดเป็น 33~50 เปอร์เซ็นต์ของช่องทำความร้อน และขั้นตอนนี้ใช้เวลา 40~120 วินาที
3. โซน reflow
จุดประสงค์หลักของขั้นตอนการรีโฟลว์คือเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะบัดกรีหรือโลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ต่อไป เพิ่มความลื่นไหลของโลหะบัดกรี ปรับปรุงความสามารถในการเปียกระหว่างโลหะบัดกรีกับแพด และเพิ่มอุณหภูมิของส่วนประกอบ PCB จากอุณหภูมิที่ใช้งาน ถึงอุณหภูมิค่าสูงสุดที่แนะนำ การไหลย้อนในระยะนี้ไม่ควรนานเกินไป โดยทั่วไป 30-60s จะมีอุณหภูมิสูง อัตราอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 3 องศา/วินาที อุณหภูมิสูงสุดโดยทั่วไปคือ 205-230 องศา และเวลาถึงจุดสูงสุดคือ 10-20 วินาที อุณหภูมิจุดหลอมเหลวของโลหะบัดกรีต่างๆ จะแตกต่างกัน เช่น 63Sn37Pb คือ 183 องศาเซลเซียส และ 62Sn/36Pb/2Ag คือ 179 องศาเซลเซียส ดังนั้นควรคำนึงถึงประสิทธิภาพของยาประสานเมื่อตั้งค่าพารามิเตอร์ อุณหภูมิในการเปิดใช้งานจะต่ำกว่าอุณหภูมิจุดหลอมเหลวของโลหะผสมเล็กน้อยเสมอ และอุณหภูมิสูงสุดจะอยู่ที่จุดหลอมเหลวเสมอ
4. โซนระบายความร้อน
ขั้นตอนการหล่อเย็น (Cooling stage) ผงตะกั่วดีบุกในส่วนนี้ของการบัดกรีประสานได้ละลายและเปียกพื้นผิวที่จะเชื่อมต่ออย่างเต็มที่ ควรทำให้เย็นลงโดยเร็วที่สุดซึ่งจะช่วยให้ได้รอยต่อประสานที่สดใส และมี ความสมบูรณ์ที่ดีและมุมสัมผัสต่ำ อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนที่เร็วเกินไปจะนำไปสู่การไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างส่วนประกอบและวัสดุพิมพ์ที่สูงเกินไป ส่งผลให้การขยายตัวทางความร้อนไม่ตรงกัน ส่งผลให้เกิดการแตกของรอยต่อประสานและแผ่นรอง และทำให้วัสดุพิมพ์ผิดรูป โดยทั่วไป อัตราการทำความเย็นสูงสุดที่อนุญาตจะพิจารณาจากการตอบสนองของส่วนประกอบต่อความร้อน ขึ้นอยู่กับความทนทานต่อการกระแทก จากปัจจัยข้างต้น อัตราการทำความเย็นในเขตทำความเย็นโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 4 องศา/วินาที
เส้นโค้งที่แสดงในรูปที่ 1 ถูกใช้อย่างแพร่หลายและสามารถเรียกได้ว่าเป็นเส้นโค้งประเภทการกักเก็บความร้อน น้ำยาประสานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากอุณหภูมิเริ่มต้นจนถึงอุณหภูมิอุ่นในช่วง 140-170 องศา และคงไว้ประมาณ 40-120 วินาทีเป็นการรักษาความร้อน จากนั้นให้ความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงโซน reflow และในที่สุดก็ทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วและเข้าสู่โซนทำความเย็นเพื่อทำการบัดกรีให้เสร็จ
โปรไฟล์ reflow เป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันคุณภาพของการบัดกรี BGA ก่อนที่จะกำหนดเส้นโค้งการไหลกลับ จำเป็นต้องชี้แจง: น้ำยาประสานที่มีปริมาณโลหะต่างกันจะมีเส้นโค้งอุณหภูมิต่างกัน ประการแรก ควรตั้งค่าตามเส้นโค้งอุณหภูมิที่แนะนำโดยผู้ผลิตน้ำยาประสาน เนื่องจากโลหะผสมประสานในน้ำยาประสานจะเป็นตัวกำหนดจุดหลอมเหลว และฟลักซ์จะเป็นตัวกำหนดเส้นโค้งอุณหภูมิ อุณหภูมิในการเปิดใช้งาน นอกจากนี้ ควรปรับเส้นโค้งการวางประสานในพื้นที่ตามประเภทวัสดุ ความหนา จำนวนชั้น และขนาดของ PCB
ระบบควบคุมอุณหภูมิของสถานีปรับปรุง BGA จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบที่จะทำใหม่ ส่วนประกอบหรือส่วนประกอบโดยรอบ และแผ่น PCB จะไม่เสียหายระหว่างการถอดประกอบและการบัดกรี โดยทั่วไปวิธีการให้ความร้อนด้วยการบัดกรีแบบ Reflow สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: การทำความร้อนด้วยลมร้อนและการให้ความร้อนด้วยอินฟราเรด อากาศร้อนจะสม่ำเสมอในพื้นที่ขนาดเล็ก และจะมีพื้นที่เย็นในพื้นที่ขนาดใหญ่ ในขณะที่การให้ความร้อนด้วยอินฟราเรดจะสม่ำเสมอในพื้นที่ขนาดใหญ่ ข้อเสียคือ เนื่องจากความลึกของสีของวัตถุ ความร้อนที่ดูดซับและสะท้อนออกมาจึงไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากเวิร์กสเตชันการปรับปรุง BGA มีปริมาณจำกัด ระบบควบคุมอุณหภูมิจึงต้องใช้การออกแบบพิเศษ
