Tham chiếu hồ sơ Reflow

Các giai đoạn chính của hồ sơ hàn reflow là gì?

Hồ sơ hàn reflow xác định đường cong thời gian-nhiệt độ mà bảng mạch PCB đi qua lò reflow. Nó gồm bốn vùng quan trọng: gia nhiệt, ngâm, reflow (đỉnh) và làm mát. Mỗi vùng có phạm vi nhiệt độ và thời gian cụ thể do nhà sản xuất kem hàn và tiêu chuẩn J-STD-020 quy định.

Vùng gia nhiệt (tốc độ 1-3°C/s) tăng dần nhiệt độ để kích hoạt chất trợ dung và giảm sốc nhiệt. Vùng ngâm (thường 60-120 giây) cân bằng nhiệt độ trên toàn bảng, cho phép dung môi bay hơi. Thời gian ngâm không đủ gây bắn kem hàn; quá lâu làm giảm hoạt tính chất trợ dung.

Vùng reflow phải vượt quá nhiệt độ liquidus đủ lâu cho quá trình thấm ướt (thường 30-90 giây). SAC305 nóng chảy ở 217-220°C với đỉnh khuyến nghị 235-250°C. Vùng làm mát kiểm soát tốc độ đông đặc (thường 2-4°C/s); quá nhanh gây sốc nhiệt và nứt, quá chậm tạo cấu trúc hạt thô và yếu.

Formula: Các vùng hồ sơ: 1. Gia nhiệt: RT → 150°C ở 1-3°C/s 2. Ngâm: 150-200°C trong 60-120 giây 3. Reflow: Đỉnh 235-250°C (SAC), TAL 30-90 giây 4. Làm mát: 2-4°C/s đến <100°C

Ví dụ tính toán

Kem hàn SAC305 (liquidus 217°C): Gia nhiệt đến 150°C ở 2°C/s (65 giây), ngâm ở 150-200°C trong 90 giây, tăng đến đỉnh 245°C với 60 giây trên 217°C (TAL), làm mát ở 3°C/s. Tổng thời gian ≈ 65 + 90 + 50 + 50 = 255 giây (4 phút 15 giây).

Khi nào nên sử dụng máy tính này

• Thiết lập lò reflow cho loại kem hàn mới
• Khắc phục lỗi reflow bằng cách so sánh profile
• Xác nhận lò reflow mới
• Đánh giá kem hàn nhiệt độ thấp (SnBi)

Những sai lầm thường gặp

• Dùng cùng profile cho mọi thiết kế board
• Đặt nhiệt độ đỉnh mà không đo nhiệt độ bề mặt PCB
• Bỏ qua tốc độ làm mát
• Vượt giới hạn thời gian trên nhiệt độ nóng chảy (TAL)

Cách diễn giải kết quả

• Các vùng biên dạng (gia nhiệt sơ bộ, ngâm nhiệt, hồi hàn, làm nguội) được suy ra từ kem hàn đã chọn — SAC305 đạt đỉnh cao hơn (~245 °C) so với SnPb (~215 °C).
• Nhiệt độ đỉnh phải vượt điểm nóng chảy với biên đủ để thấm ướt nhưng vẫn dưới giới hạn hư hỏng của linh kiện và laminate (thường tối đa 250 °C với SAC).
• Thời gian trên đường lỏng (TAL) chi phối sự phát triển hợp chất liên kim: quá ngắn cho mối hàn yếu, quá dài gây hợp chất liên kim giòn và ứng suất bo.
• Tốc độ tăng nhiệt và làm nguội là giới hạn, không phải mục tiêu — vượt quá chúng có nguy cơ gây hiện tượng bia mộ, rỗng khí và sốc nhiệt; hãy kiểm chứng biên dạng lò thực tế bằng bo gắn cặp nhiệt điện.

Tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo

• J-STD-020 — Phân loại độ nhạy ẩm/reflow cho SMD
• IPC-7530 — Hướng dẫn đo nhiệt độ SMT
• IPC/JEDEC J-STD-075 — Phân loại khả năng hàn cho linh kiện không phải IC

Câu hỏi thường gặp

Điều gì xảy ra nếu nhiệt độ đỉnh quá cao hoặc quá thấp?

Nhiệt độ đỉnh quá thấp hoặc TAL quá ngắn gây thấm ướt không đầy đủ, dẫn đến mối hàn lạnh, lỗi head-in-pillow và hở mạch. Nhiệt độ đỉnh quá cao làm tăng hòa tan đồng, cháy chất trợ dung, tăng trưởng quá mức hợp chất liên kim loại và hư hại linh kiện nhạy nhiệt.

Hồ sơ không chì khác với hồ sơ có chì (SnPb) như thế nào?

Kem hàn không chì (SAC305, liquidus 217°C) cần nhiệt độ đỉnh 235-250°C, cao hơn SnPb (liquidus 183°C, đỉnh 210-225°C) khoảng 25-30°C. Hồ sơ không chì có cửa sổ công nghệ hẹp hơn và yêu cầu đồng đều nhiệt tốt hơn. Linh kiện phải đạt MSL theo J-STD-020 cho nhiệt độ đỉnh cao hơn.

Bầu khí quyển nitrogen reflow là gì và khi nào cần?

Nitrogen reflow thay thế oxy trong lò để ngăn oxy hóa. Khuyến nghị cho quy trình không chì, linh kiện fine-pitch và BGA. Cải thiện độ lan 10-20% và giảm void.