موضوع مقاله: پروفایل حرارتی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # پروفایل حرارتی | مقدمه: پروفایل حرارتی اغلب در ابعاد مختلفی مانند شیب افزایش دما، مکث حرارتی، زمان بالای دمای ذوب (TAL) و پیک اندازه‌گیری می‌شود. | ## بخش 1: پروفایل حرارتی | مرکز پنجره فرآیند به عنوان صفر تعریف می‌شود و لبه‌های انتهایی پنجره فرآیند ±99٪ هستند. یک شاخص پنجره فرآیند (PWI) بزرگتر یا مساوی 100٪ نشان می‌دهد که پروفایل خارج از محدودیت‌های فرآیند است. PWI 99٪ نشان می‌دهد که پروفایل در محدوده محدودیت‌های فرآیند است، اما در لبه پنجره فرآیند اجرا می‌شود. برای مثال، اگر میانگین فرآیند روی 200 درجه سانتیگراد تنظیم شود و پنجره فرآیند به ترتیب روی 180 درجه سانتیگراد و 220 درجه سانتیگراد کالیبره شود، مقدار اندازه‌گیری شده 188 درجه سانتیگراد به شاخص پنجره فرآیند 60-٪ تبدیل می‌شود. لحیم کاری محصولات الکترونیکی یکی از کاربردهای اصلی این روش، لحیم‌کاری مجموعه‌های الکترونیکی است. در سیستم‌های مدرن، شیوه‌های مدیریت کیفیت در صنایع تولیدی، الگوریتم‌های فرآیند خودکار مانند PWI را ایجاد کرده‌اند، که در آن کوره‌های لحیم‌کاری از قبل با قطعات الکترونیکی گسترده و ورودی‌های قابل برنامه‌ریزی برای تعریف و اصلاح مشخصات فرآیند بارگذاری می‌شوند. با استفاده از الگوریتم‌هایی مانند PWI، مهندسان می‌توانند پارامترها را کالیبره و سفارشی کنند تا به حداقل واریالنس فرآیند و نرخ نقص نزدیک به صفر دست یابند. خمیر لحیم حاوی ترکیبی از فلز، شار و حلال‌ها است که به تغییر فاز خمیر از نیمه جامد به مایع به بخار و فلز از جامد به مایع کمک می‌کند. :14 رایج‌ترین حد فرآیند مورد استفاده 4 درجه سانتیگراد در ثانیه است، اگرچه بسیاری از تولیدکنندگان قطعات و خمیر لحیم مقدار 2 درجه سانتیگراد در ثانیه را مشخص می‌کنند. بسیاری از قطعات دارای مشخصاتی هستند که در آن افزایش دما نباید از دمای مشخصی در ثانیه، مانند 2 درجه سانتیگراد در ثانیه، تجاوز کند. تبخیر سریع روان‌ساز موجود در خمیر لحیم می‌تواند منجر به عیوبی مانند بلند شدن سرب، ایجاد برآمدگی و ایجاد توپ‌های لحیم شود. جرم برد مدار چاپی عامل دیگری است که باید برای مدت زمان مکث حرارتی در نظر گرفته شود. انتقال حرارت بیش از حد سریع می‌تواند باعث پاشش لحیم و تولید توپ‌های لحیم، پل زدن و سایر نقص‌ها شود. اگر انتقال حرارت خیلی کند باشد، غلظت شار ممکن است بالا باقی بماند و منجر به اتصالات لحیم سرد، حفره‌ها و جریان ناقص شود.:16 پس از بخش مکث حرارتی، پروفیل وارد بخش شیب به اوج پروفیل می‌شود که محدوده دمایی و زمان مشخصی بیش از دمای ذوب آلیاژ است. | ## بخش 2: پروفایل حرارتی | پروفیل‌های موفق در محدوده دمایی تا 30 درجه سانتیگراد بالاتر از لیکوئیدوس قرار دارند که تقریباً 183 درجه سانتیگراد برای یوتکتیک و تقریباً 217 درجه سانتیگراد برای بدون سرب است.:17-16 ناحیه نهایی این پروفیل، بخش خنک‌کننده است. همان ملاحظات در مورد نقص در یک پروفیل RSS در مورد یک پروفیل RTS نیز اعمال می‌شود.:18 هنگامی که PCB وارد بخش خنک‌کننده می‌شود، شیب منفی عموماً تندتر از شیب صعودی است.:18 اتصالات ترموکوپل ترموکوپل‌ها (TC) از دو فلز غیرمشابه تشکیل شده‌اند که توسط یک مهره جوش داده شده به هم متصل شده‌اند. برای اینکه یک ترموکوپل بتواند دما را در هر نقطه مشخص بخواند، مهره جوش داده شده باید در تماس مستقیم با جسمی که دمای آن باید اندازه‌گیری شود، قرار گیرد. در غیر این صورت، مقدار خوانده شده دیگر در مهره جوش داده شده نیست، بلکه در موقعیتی است که فلزات برای اولین بار با هم تماس پیدا می‌کنند و این باعث می‌شود مقدار خوانده شده نامعتبر باشد.:20 خواندن ترموکوپل به صورت زیگزاگ روی نمودار پروفیل، ترموکوپل‌های متصل شده شل را نشان می‌دهد. برای خواندن دقیق، ترموکوپل‌ها به مناطقی متصل می‌شوند که از نظر جرم، مکان و نقاط مشکل‌دار شناخته شده متفاوت هستند. در نهایت، برای بهترین شرایط نمونه‌برداری، قرار دادن چندین ترموکوپل باید از مناطق پرجمعیت تا مناطق کم‌جمعیت PCB باشد.:20 روش‌های مختلفی برای اتصال استفاده می‌شود، از جمله اپوکسی، لحیم دمای بالا، کپتون و نوار آلومینیومی، که هر کدام سطوح موفقیت مختلفی برای هر روش دارند.TC Attachment Methods "[4]" اپوکسی‌ها در اتصال رساناهای TC به تخته پروفیل خوب عمل می‌کنند تا از گیر کردن آنها در فر در حین پروفیل‌بندی جلوگیری شود. مشخصات باید بررسی شوند، در غیر این صورت یک عایق می‌تواند نقش منفی در جمع‌آوری داده‌های پروفیل داشته باشد. اندازه‌گیری توانایی اعمال این چسب در مقادیر و ضخامت‌های مشابه از نظر کمی دشوار است. اول، همان معایب اپوکسی را دارد - مقدار لحیم مورد نیاز برای چسباندن ترموکوپل به یک زیرلایه از مکانی به مکان دیگر متفاوت است. این ناحیه در معرض، همراه با جوش فیزیکی، نیروی محرکه الکتریکی (EMF) تولید می‌کند. هادی‌ها و جوش در یک محیط همگن در گرادیان دما قرار می‌گیرند تا اثرات EMF به حداقل برسد. نوار کاپتون یکی از پرکاربردترین نوارها و روش‌ها برای اتصال ترموکوپل و هادی ترموکوپل است. هنگامی که چندین لایه اعمال می‌شود، هر لایه اثر افزایشی روی عایق دارد و ممکن است بر روی پروفیل تأثیر منفی بگذارد. عیب این نوار این است که PCB باید بسیار تمیز و صاف باشد تا یک پوشش هوابندی شده روی جوش ترموکوپل و هادی‌ها ایجاد شود. | ## بخش 3: پروفایل حرارتی | عیب دیگر نوار کاپتون این است که در دماهای بالاتر از 200 درجه سانتیگراد، نوار الاستیک می‌شود و از این رو، ترموکوپل‌ها تمایل به بلند شدن از سطح زیرلایه دارند. نوار آلومینیومی سنگین‌تر می‌تواند انتقال حرارت از طریق نوار را خنثی کند و به عنوان عایق عمل کند. نوار آلومینیومی با چگالی کم، انتقال حرارت را به ناحیه تولید EMF ترموکوپل امکان‌پذیر می‌کند. رسانایی حرارتی نوار آلومینیومی، هنگامی که ضخامت نوار در ناحیه تولید EMF ترموکوپل نسبتاً ثابت باشد، امکان هدایت یکنواخت را فراهم می‌کند. پروفایل مجازی پروفایل مجازی روشی برای ایجاد پروفایل‌ها بدون اتصال ترموکوپل‌ها (TC) یا نیاز به ابزار دقیق فیزیکی PCB در هر بار اجرای پروفایل برای همان برد تولیدی است. تمام داده‌های معمول پروفایل مانند شیب، خیس شدن، TAL و غیره که توسط پروفایل‌های ابزار دقیق اندازه‌گیری می‌شوند، با استفاده از پروفایل‌های مجازی جمع‌آوری می‌شوند. مزایای نداشتن TCهای متصل، از راحتی عدم نیاز به ابزار دقیق PCB در هر بار نیاز به پروفایل جدید، پیشی می‌گیرد. برای اهداف مدل‌سازی، یک تنظیم اولیه دستورالعمل لازم است، اما پس از تکمیل، پروفایل‌سازی می‌تواند مجازی شود. از آنجایی که سیستم خودکار است، پروفایل‌ها می‌توانند به صورت دوره‌ای یا مداوم برای هر مونتاژ تولید شوند. نمودارهای SPC به همراه CpK می‌توانند به عنوان کمکی در هنگام جمع‌آوری انبوهی از داده‌های مربوط به فرآیند استفاده شوند. سیستم‌های پروفایل خودکار به طور مداوم فرآیند را رصد می‌کنند و پروفایل‌هایی را برای هر مونتاژ ایجاد می‌کنند. با رایج‌تر شدن بارکدگذاری با هر دو فرآیند reflow و wave، می‌توان این دو فناوری را برای ردیابی پروفایل ترکیب کرد و به هر پروفایل تولید شده اجازه داد تا توسط بارکد قابل جستجو باشد. با ایجاد یک پروفایل برای هر مجموعه، یک جستجوی سریع با استفاده از بارکد PCB می‌تواند پروفایل مورد نظر را پیدا کند و شواهدی ارائه دهد که نشان می‌دهد قطعه طبق مشخصات پردازش شده است. | ## جمع‌بندی | علاوه بر این، با ترکیب پروفایل خودکار با بارکدگذاری، می‌توان کنترل دقیق‌تری بر فرآیند به دست آورد، مانند تأیید اینکه فرآیند صحیح توسط اپراتور قبل از شروع تولید وارد شده است.