Thermische Profilierung – Bedeutung in Reflow-Öfen

Die Profilierung im Reflow-Ofen kann ein mühsamer, teurer und zeitaufwändiger Prozess sein. Reflow ist ein einstufiges Verfahren. Bei korrektem Bau, Planung und Wartung des Ofens unterliegt die gesamte Baugruppe den gleichen Ofeneinstellungen, unabhängig von der Position des Thermoelements (TC). Die thermische Trägheit der verschiedenen Heizzonen in einem Ofen mit Förderband hat keinen Einfluss auf die Leiterplatte, da diese sich physisch durch diese bewegt. Da sich eine Parameteränderung in einer Zone oft auf die Eigenschaften der anderen Zonen auswirkt, kann die Profilkalibrierung für einen Förderbandofen eine Herausforderung sein. Da die tatsächliche Temperaturkurve abweicht
vom theoretischen Temperaturprofil. Daher ist es wichtig, die Auswirkung der thermischen Trägheit auf das Temperaturprofil vorherzusehen.

Ein ideales Temperaturprofil für einen Lötprozess besteht aus vier Zonen: –

1. Vorheizen: Das Vorwärmen dient dazu, das Flussmittel in Gang zu bringen und die Lösungsmittel verdunsten zu lassen.
2. Einweichen: In der Warmhaltezone werden alle Platinen- und Bauteilbereiche auf die gleiche Temperatur erhitzt. Aufgrund unterschiedlicher thermischer Trägheit erwärmen sich die Bauteile nicht gleichmäßig. Dies gilt insbesondere für die Infrarotheizung, da Bauteile die Infrarotenergie ungleichmäßig absorbieren.
3. Reflow-Zone: In der Reflow-Zone benetzt die Lötpaste die Pads und Bauteilstifte besser und verschmilzt besser mit dem Kupfer, wenn sie heißer ist; bessere Verbindungen werden hergestellt, wenn die Spitzentemperatur der Reflow-Zone mindestens 25 °C über TAL (Temperatur über Liquidus) liegt.
4. Kühlzone: Eine Kühlung durch natürliche Konvektion ist ausreichend, allerdings darf die Abkühlgeschwindigkeit keine thermische Belastung der Lötverbindungen verursachen.

Das ideale Lötprofil sollte vom Lötpastenhersteller vorgegeben werden. Daher ist es wichtig, das tatsächliche Temperaturprofil des Lötprozesses im Trockenofen zu kennen. Oft wird die Materialtemperatur über die Heizzonentemperatur des Trockners überwacht. Diese Annahme der Löttemperatur aus der Heizzone ist jedoch falsch. Aufgrund von Konvektion, Strahlung und Wärmeverlusten variiert die tatsächliche Temperatur der Lötstellenkomponenten auf den Leiterplatten mit der Trocknertemperatur. Dies führt zu einer ungenauen Überwachung des Lötprozesses und damit zu einer schlechten Qualität der Lötstellen.

Von Tempsens bereitgestellte Lösung:

Diese Probleme lassen sich lösen, indem die Aushärtungstemperatur über einen bestimmten Zeitraum genau überwacht wird. Hier kommt unser in Indien entwickelter Smartack 10 Datenlogger und die dazugehörigen Thermobarrieren zum Einsatz. Mit diesen Temperaturprofilsystemen lassen sich Dauer und Temperatur des Lötprozesses genau überwachen und optimieren. Durch Anbringen eines Thermoelements an den Leiterplatten lässt sich ein Temperaturprofil des Lötprozesses erstellen. Der Datenlogger muss vor der herrschenden Temperatur im Trockenofen geschützt werden, was durch die Lagerung in der Thermobarriere gewährleistet wird.

Nach Abschluss des Prozesses können die Daten vom Datenlogger heruntergeladen und mit der von TEMPSENS entwickelten SmartLog-Software in aussagekräftige Informationen umgewandelt werden. Nach der Analyse der Informationen können schnelle und präzise Entscheidungen zur Lösung der Lötprobleme getroffen werden, was zu höherer Qualität und Produktivität führt.

Weitere Einzelheiten finden Sie unter https://tempsens.com/catalog/thermal-profiling-system.html