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.
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
|
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
|
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).
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 |
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 |
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.