Perfil de Temperatura de Refusão de Pasta de Solda

Trata-se da curva de Temperatura (°C) x Tempo (seg.), determinada para formar a junta de solda entre os componentes e o PCB.

É a curva ideal de aquecimento e resfriamento de cada produto ao passar pelo forno, é a principal ferramenta para controlar o processo de refusão.

Pode ser dividido em 05 fases principais:

1 - Pré-Aquecimento

2 - Equalização

3 - Refusão

4 - Temperatura de Pico

5 - Resfriamento

Para cada uma destas etapas, existem valores de referência, para os tempos e temperaturas, os quais são chamados de JANELA DE PROCESSO.

Esta Janela, pode ser definida / recomendada pelo designer do produto, fabricante da pasta de solda, IPC JSTD 020D, ou fabricante dos componentes mais críticos a serem montados na placa.

A técnica utilizada para verificar esta curva, é utilizando os traçadores de perfil, encontrados em diversos fabricantes e modelos, onde o mesmo é passado dentro do forno, com o perfil desejado carregado e estabilizado, conectado aos termopares que estão afixados nos pontos de medição da placa de perfil.

Ao sair, os dados de temperatura que foram coletados pelo traçador, são transferidos para o computador, e o software do mesmo, irá mostrar a curva com os resultados, para cada um dos parâmetros da janela de processo configurada.

A seguir, um detalhamento de cada um dos parâmetros críticos da curva, os quais devem ser ajustados em concordância com a janela de processo que irá garantir a adequada soldabilidade do produto:

Pre-Heat / Slope:

Fase preparatória

Todas as ações que levam a uma solda adequada são tomadas nela.

Consiste na fase de pré-aquecimento da placa.

Nesta fase os solventes evaporam da pasta de solda.

Se a temperatura subir muita rápida, surgirão problemas de qualidade

Parâmetro onde será controlado o gradiente de aquecimento da placa

Importante para evitar choques térmicos.

Soak Time:

Fase da equalização das temperaturas entre os termopares.

O propósito é ativar o fluxo e igualar as temperaturas no PCB.

Se a ativação não é alcançada nesta etapa, somente a limpeza parcial é executada e problemas de molhagem da solda podem acontecer.

Se a fase é curta, o resultado pode ser componentes parcialmente presos ao pad, ou seja, o contato mecânico não foi ideal.

Podem surgir Tombstoned também, devido a uma diferença no tempo de derretimento da pasta de solda nos dois pads.

Se o tempo de soak for longo, o fluxo utiliza todo seu potencial de limpeza antes da zona de refusão ser alcançada.

Reflow ou Time Above Liquidus (TAL):

O pico de temperatura do perfil é alcançado.

Os substratos, componentes e partículas da pasta de solda atingem a temperatura de soldagem e como resultado a junta de solda é formada.

Uma temperatura de cume alta resultará em uma superfície arenosa e enrugada da junta de solda devido à oxidação alta.

Se a temperatura for muito baixa ou um tempo insuficiente poderemos ter problemas na formação da junta em função da refusão da pasta não se completar totalmente.

Peak Temperature:

O controle desta etapa é muito importante, pois é um indicador que mostra as diferenças entre as temperaturas entre os terminais de um mesmo componente e a PCA, que deve ser em torno de 5 °C. Também aceita-se uma diferença de no máximo 10 °C para diferentes componentes devido ao tamanho.

Para componentes cujos terminais se fundem com a pasta, como BGA's, é importante este controle devido às questões que envolvem as tensões superficiais do metal líquido.

A temperatura de pico depende obviamente da composição da liga da pasta de solda.