Como escolher o forno de refluxo correto para soldadura com chumbo e sem chumbo

Está em frente a duas folhas de especificações.
Um trabalho ainda é solda com chumbo.
O próximo grande cliente quer RoHS sem chumbo.

E só queres um forno de refusão, e não dois monstros que consomem espaço e energia.

Vamos ver como escolher um forno de refusão que possa funcionar tanto com chumbo como sem chumbo, sem transformar a sua linha SMT num espetáculo diário de combate a incêndios.

Ligas de solda com chumbo vs. sem chumbo e temperatura de refluxo

Em primeiro lugar, esqueça por um momento as marcas. Pense nos metal e o calor.

• Pasta com chumbo típica: Sn63/Pb37, derrete à volta 183 °C.
• Pasta típica sem chumbo: SAC305, derrete à volta 217-219 °C.

Para obter uma boa humidificação, o temperatura máxima deve situar-se acima do ponto de fusão:

É possível ver o padrão:

Se o forno não puder confortavelmente Se o perfil for limpo e sem chumbo, a sensação será sempre de fraqueza, mesmo com chumbo.

Assim, escolhe-se o forno de refusão pelo mais difícil trabalho: sem chumbo.

Principais caraterísticas do forno de refluxo para perfis com e sem chumbo

Temperatura máxima e estabilidade da temperatura

Para a produção mista, o forno deve:

• Alcance pelo menos 260 °C de pico na zona de soldadura com alguma margem de manobra.
• Manter um perfil estável para que a diferença de temperatura da placa se mantenha pequena, sem saltar para todos os lados.

Se o seu forno mal atinge os 245 °C quando é novo, num ano, com pó, filtros e ventoinhas meio bloqueadas, pode não atingir o calor suficiente para um trabalho apertado sem chumbo. Então, os operadores começam a “afinar pelo tato” e a qualidade da linha diminui.

Quer o forno que continuar a sentir-se relaxado no pico sem chumbo.

Zonas de aquecimento e velocidade do transportador

Mais zonas = mais controlo.

Para quem não precisa de chumbo:

• Objetivo 7-10 zonas de aquecimento para a produção em série.
• Certifique-se de que a velocidade do tapete rolante tem um ampla gama ajustável, Assim, é possível ajustar o perfil para placas finas, cobre espesso, grandes dissipadores de calor, o que quer que o cliente envie.

Com muito poucas zonas, está sempre a fazer compromissos:

• Se fixar o perfil para uma placa grande e pesada, a pequena placa de controlo de um sistema de refrigeração pode sobreaquecer.
• Se fizer a correção para a placa pequena, a sua placa grande sai com juntas frias e filetes sem chumbo.

Na vida real, o seu engenheiro NPI não tem tempo para lutar contra o forno sempre que surge um novo projeto.

Capacidade de refluxo de nitrogénio para soldadura sem chumbo

A solda sem chumbo oxida mais. É por isso que muitas fábricas falam muito sobre refluxo de azoto:

• O azoto pode melhorar a humidade para QFP de passo fino, BGA, QFN.
• Pode reduzir a formação de bolas de solda e pontes aleatórias em almofadas apertadas.

Mas o azoto não é gratuito. O custo do gás + a manutenção são reais. Muitas fábricas utilizam uma estratégia simples:

• Produtos de consumo, passo padrão → o refluxo de ar está OK.
• Placas de controlo automóvel, médico e de cadeia de frio → azoto nas linhas críticas.

Por isso, quando olhar para um forno de refusão, pergunte:

• O azoto é uma opção se o cliente exigir o nível AEC-Q ou semelhante?
• É possível activá-lo apenas quando um produto específico precisa realmente dele?

Conceção da zona de arrefecimento e controlo do empeno

Para os produtos sem chumbo, o pico é elevado. O arrefecimento é muito importante:

• Demasiado rápido: A placa de circuito impresso deforma-se, o BGA e os conectores sofrem tensão.
• Demasiado lento: a estrutura do grão de solda não é ideal e o rendimento da linha diminui.

Procurar:

• Zonas de arrefecimento separadas com ventiladores reguláveis.
• Inclinação de arrefecimento suave, não apenas “a todo o vapor” após um túnel quente.
• Possibilidade de utilizar transportadores ou paletes para pranchas longas.

Se construir eletrónica que funcione em conjunto com componentes de unidades de refrigeração e estruturas metálicas, é frequente montar relés pesados, terminais grandes e conectores na PCB. Estes tipos adoram torcer a placa se o arrefecimento for mau. Uma secção de arrefecimento decente evitará muitas falhas misteriosas mais tarde.

Cenários reais de fábrica: Um forno de refluxo, dois tipos de solda

Cenário 1: Trabalho antigo com chumbo + novo cliente sem chumbo

Isto é comum:

• O antigo cliente doméstico ainda utiliza SnPb.
• Novas forças de clientes de exportação RoHS sem chumbo na mesma linha SMT.

O que é necessário para o forno:

1. Receitas predefinidas
   • Um perfil para o chumbo e outro para o sem chumbo.
   • Os operadores selecionam a partir de um menu em vez de fazerem “engenharia manual” em cada lote.
2. Boa uniformidade térmica
   Quando se passa de uma pequena placa de controlo para uma placa de potência maior, não se quer refazer tudo do zero.
3. Regras de manuseamento limpo
   • Regras claras sobre que linha, que estêncil, que pasta é com ou sem chumbo.
   • Sem contaminação cruzada, especialmente nos seus trabalhos de exportação.

A vossa linha SMT parece estável e os responsáveis pela qualidade param de gritar.

Cenário 2: Eletrónica da cadeia de frio e de refrigeração

Digamos que a sua fábrica também constrói proteção da grelha do ventilador e outras peças metálicas para câmaras frigoríficas, e integra PCB de controlo para esses sistemas.

Agora:

• A direção vê condensação, vibrações, ciclos de temperatura.
• Pode ter conectores para grandes fãs e triacs/MOSFETs para controlo do compressor.

Aqui o forno de refusão desempenha um papel “silencioso” mas muito importante:

• As juntas sem chumbo têm de sobreviver a milhares de ciclos de ligar/desligar.
• Não há junta fria num condutor de ventoinha, ou a sua bonita proteção da ventoinha não protege nada porque a ventoinha nem sequer arranca.

Neste tipo de projeto, muitos compradores falam com frases como:

• “Precisamos de fiabilidade sólida no terreno, não apenas de beleza.”
• “A linha deve ser estável, sem dramas na época alta.”

Por isso, perguntam à sua equipa sobre:

• Registos de perfil de refluxo
• Gráficos SPC
• Como se verifica a janela de processo sem chumbo

Se o seu forno suportar o registo fácil de dados e a rastreabilidade, a sua equipa de vendas pode mostrar-lhes curvas reais em vez de dizer apenas “a nossa qualidade é muito boa”.

Lista de verificação simples para a escolha de um forno de refluxo

Quando se sentar com o fornecedor de fornos, mantenha esta pequena lista ao seu lado. Se a maioria das respostas for “sim”, está no bom caminho.

Lista de verificação de compra de forno de refluxo para chumbo e sem chumbo

• O forno de refusão pode executar um pico estável sem chumbo (cerca de 240-250 °C) com margem?
• Oferece 7 ou mais zonas de aquecimento, para poder ajustar diferentes designs de placas?
• Existe uma opção para refluxo de azoto para trabalhos de alta fiabilidade mais tarde?
• A secção de arrefecimento permite taxa de arrefecimento controlada para reduzir o empeno?
• O sistema pode armazenar vários perfis (com chumbo / sem chumbo / NPI) e parâmetros de bloqueio?
• É fácil ligar um perfilador e captar dados reais curvas de temperatura para os clientes?
• O fornecedor fornece apoio ao processo, e não apenas uma máquina e um manual em PDF?

Se a resposta for “não” muitas vezes, não espere que a linha funcione magicamente sem problemas quando mistura chumbo, sem chumbo, amostras, encomendas urgentes... a vida será mais difícil.

Como isto se relaciona com o seu negócio

Para uma empresa como a sua, oferecer serviços de fabrico de estantes metálicas por medida e peças de construção como prateleiras para congeladores, componentes de unidades de refrigeraçãoe câmara frigorífica hardware, a placa de circuito impresso é apenas uma peça do sistema.

Mas:

• Um processo de refusão fraco pode parar a câmara frigorífica completa.
• Um forno robusto com bons perfis faz com que a sua linha SMT corresponda à qualidade mecânica do seu estantes metálicas e conjuntos metálicos.