Fördelar med ångfaslödning

I första processsteget hamnar det kalla kretskortet i en kammare i vilken finns ånga från en speciell vätska (medium) för processen - perfluorpolyeter (PFPE). Vätskan är kemiskt inert och har en densitet som är nästan dubbelt så hög som vatten. På grund av temperaturskillnaden mellan kretskortet och ångan kondenserar ångan till vätska omedelbart på båda sidor av mönsterkortet. Den kondenserade vätskan bildar en tunn hinna som täcker hela kretskortet. Vätskans höga ytspänning gör det möjligt att noggrant täcka alla kritiska delar på kretskortet - såsom utrymmen under BGA:er, tätt placerade eller konstigt formade komponenter, etc. På grund av ångans höga täthet tränger vätskefilmen bort syre. Därför sker lödningen i en syrefri miljö. Eftersom filmen leder värme ganska bra, fördelas värmen jämnt över kretskortet. Vätskan värms upp av elektriska värmeelement. När kokpunkten har uppnåtts, kommer vätskan inte att fortsätta att värmas upp ytterligare. All ytterligare energi kommer att åtgå för att producera mer ånga (förångningsentalpi). Mängden kondenserad vätska på kretskortet beror på hur mycket ånga det finns i kammaren. Om mer värme tillförs så ökar mängden ånga. Genom att kontrollera värmetillförseln från värmaren till vätskan i kammaren kan mängden kondenserad vätska på kretskortet ändras - vilket gör att det går att förändra uppvärmningen av kretskortet efter att det har införts i kammaren. Kondensering av ånga upphör när kretskortets temperatur når ångans temperatur. Därför definierar vätskans kokpunkt den högsta temperatur som kretskortet utsätts för. För blyfri lödning rekommenderas en vätska med en kokpunkt på 230 °C, för Sn/Pb lödning gäller 200 ºC. När lodpastan är helt smält tas kretskortet bort från processkammaren. Efter att det lämnat ångzonen avdunstar resterande kondenserad vätska på grund av restvärme i kortet. I det sista processteget kyls det färdiglödda och torra kortet i en nedkylningszon. Många undersökningar visar att antalet voids efter ångfaslödning är färre jämfört med convection reflow-lödning. För att minska mängden hålrum ytterligare har Tyskland-baserade Asscon utvecklat en vakuummodul som kan monteras i en del ångfasugnar. Bilden nedan till höger visar en minskning av voids när denna modul använts på samma komponent under samma förhållanden, jämfört med standard ångfaslödning (bilden till vänster). De viktigaste fördelarna med ångfaslödning: - Lödning i syrefri miljö (eliminerar behovet av att använda kväve). - Lägre topptemperatur som gör det möjligt att minska kostnaderna för mönsterkort med 10-15% och att undvika överhettning av komponenter. Garanterad kontroll av maximal temperatur i ugnen på grund av de fysiska egenskaperna hos den vätska som används - normalt 230 ºC för blyfritt och 200 °C i Sn/Pb-kort. Bättre värmeöverföring till kretskortet på grund av användningen av vätska och inte luft eller kväve. Detta återspeglas i en betydande minskning av den elektriska effektförbrukningen. Toppvärde för elförbrukningen för en typsikt mindre ugn är 3,5 kW, medan den genomsnittliga förbrukningen under lödning är 1,5 kW. Toppväret för elförbrukningen för en typsik stor inlineugn är 12 kW, medan den genomsnittliga förbrukningen under lödning är 6 kW. - Flexibel och enkel kontroll av kretskortstemperaturen tills den nått reflowvärdet. - Snabbare och enklare profilering. - Mindre footprint i jämförelse med konvektorugnar. - En minskning av håligheter i tennlödningarna. För ytterligare minskad mängd av håligheter kan en vakuummodul användas till ångfassystemet. - Mycket komplexa och krävande kretskort kan lödas. - Antalet lödningsfel är oftast färre. Författare: Marek Petryk, Amtest Polen