Manual de Procesos BGAs

7/24/2019 Manual de Procesos BGAs

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Rec. Int. Zona FrancaEdif.. ATLAS

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ERSA IR650A / IR550 A plus

Recomendaciones de perfiles bsicos para IRSoft v4.5 o superiorPara aplicaciones SnPb y Lead-Free

Este documento contiene recomendaciones para los perfiles bsicos de losequipos de rework de ERSA:

Todos los perfiles estn basado en el uso de las siguientes aleaciones: Procesos con plomo: Sn63Pb37 (soldadura con plomo euttica) Tl= 183C Procesos sin plomo: Sn95.5Ag3.8Cu0.7 (Soldadura SAC), Tl= 217C 218C

En caso de utilizar otra aleacin con un punto de fusin diferente deber adaptar primero losperfiles (Tl, pico de temperatura, posicin de punto de ruptura o zona soak, etc)

Este documento no muestra perfiles de desoldadura

Un buen perfil de soldadura es el mejor perfil de desoldadura tambin. Simplementecambie el tipo de perfil de perfil de soldadura a perfil de desoldadura

Los requerimientos de la tarjeta son vlidos tambin para los procesos dedesoldadura.

Los perfiles bsicos no valen para todas las aplicaciones Estos perfiles proporcionan una estructura bsica para muchas aplicaciones

estndar. La idea es mostrar como configurar los diferentes perfiles. En muchos casos el perfil debe ser modificado para cumplir los requerimientos de

una tarjeta y un componente en concreto. En caso de dificultad recomendamos hacer una evaluacin con una tarjeta

especialmente preparada para mediciones.


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ERSA IR650A / IR550 A plusRecomendaciones de perfiles bsicos para IRSoft v4.5 o superiorPara aplicaciones SnPb y Lead-Free

Puntos importantes, vlidos para todos los perfiles:

ERSA IR650A e IR550Aplusson sistemas de bucle cerrado.

La tecnologa de refusin de ERSA basada en bucle cerrado permite el preajuste del perfilpara el componente en lugar de tener que ajustar las temperaturas en funcin de los

radiadores o resistencias. El principio IRdinmico de ERSA proporciona la cantidad justa deenerga para cada aplicacin de forma automtica y se compensa en funcin de otrosfactores ambientales. La base para el control de la curva de refusin es el registro detemperatura que obtenemos del sensor de control. Una medicin fiable y estable de latemperatura es una condicin importante para el control exacto del proceso de soldadura.

Imagen:Control de bucle

cerrado enIR650A conIRdinmico


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ERSA proporciona dos tecnologas diferentes para sensores de temperatura:

1. IRS- medicin sin contacto (medicin IR piromtrica)o El IRS (Sensor Infrarrojos) mide la temperatura en la superficie del

componentemediante un sensor piromtrico sin tocar la superficie delcomponente.

o El IRS tiene un campo de medida. Este campo NO se limita al tamao delpuntero lser. Asegrese de que el IRS tiene el campo libre sobre elcomponente a trabajar. Asegrese de que el campo de medida no pierde latarjeta, p.e. en tarjetas pequeas o si el componente se localiza cerca delborde de la PCB. En otro caso, el IRS podra registrar una medicin parcialdel radiador inferior.

o Superficies reflectantes en componentes o adyacentes pueden causarerrores en las mediciones de temperatura. Ejemplos de superficiesreflectantes:

DIE abierto de silicona (en chip o slo)

CPU

Esquema demedicin del IRS

Tamao del campo de medicin elptico


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oSuperficie metlica pulida,

o Otras superficies reflectantes (pintura brillante, etc)

o Si fuese necesario la lectura del IRS puede mejorarse cubriendo la superficieproblemtica con una cinta de fibra de vidrio (ref. 0IR6500-46). Esta cinta modificala estructura de la superficie del componente para el IRS al tiempo que permite latransferencia de calor al cuerpo del componente. Despus del proceso, la cintapuede retirarse sin dejar residuos.

Cinta de fibra de vidrio, ref. 0IR6500-46


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2. Medicin por contacto con termopar tipo Ko Para obtener los mejores resultados, utilice el Termopar AccuTC de ERSA

(0IR6500-01)

o La punta del sensor tiene que colocarse lo ms cerca posible del componenteobjetivo. Una distancia de 1-2 mm. se considera perfecta. Evite colocar lapunta del sensor tocando el componente o por debajo del mismo (excepto encaso de componentes TH)


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o La punta del sensor tiene que colocarse tan plana como sea posible sobre lasuperficie de la tarjeta. Esto mejora la transferencia trmica entre el lugar demedicin y el sensor. De esta forma, el TC debe proporcionar una lecturaptima. Al menos 3 mm del sensor desde la punta debe poder colocarseplano sobre la superficie de la tarjeta.

Ejemplo de colocacin correcta de un termopar AccuTC (0IR6500-01)o Atencin: No debe doblar o forzar el termopar excesivamente ya que

corremos el riesgo de que se rompa.

o Para facilitar la colocacin con precisin del termopar, recomendamos utilizarel Brazo articulado (0IR5500-35)

Brazo articulado en combinacin con termopar AccuTC


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En caso de utilizar hilos TC asegrese de que el TC est en ptimascondiciones. Tambin las fijaciones de la tarjeta es un punto a tener en cuenta.Dejar caer la punta del TC sobre la tarjeta no es suficiente. La punta del hilodebe fijarse a la superficie mediante algn adhesivo especfico (adhesivoconductivo trmico) o al menos debe asegurarse mediante una cinta deKapton. En cualquier caso, se recomienda el uso de un termopar con vaina.

Los dos hilos de un TC sin aislamiento no deben cruzarse ya que el ltimopunto de contacto podra convertirse en el punto de medicin.

Punto de medicin real


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Gradientes de temperatura y balance de energa. Gradientes rpidos causan estrs trmico sobre la superficie de la tarjeta y el

componente. Especialmente en las tarjetas y componentes de gran masa hay untiempo necesario para la distribucin del calor tanto en la tarjeta y el componentecomo entre ellos. Debe utilizarse un perfil THT sin el calefactor superior.

Modelo simplificado de transferencia de energa en un BGA:

Gradiente rpido de temp.

Poco tiempo de proceso

Mayor potencia decalentamiento

Mayor T entre la bola y lasuperficie del componente

Gradiente lento de temp. Mayor tiempo de proceso

Menor potencia decalentamiento

Menor T entre la bola y lasuperficie del componente

Conclusin:Los gradientes rpidos de temperatura nos dan mayor temperaturasuperficial que gradientes ms lentos en el mismo punto de ruptura

trmica de la bola de soldadura. Adems el lmite de temperatura de lasuperficie del componente puede superarse fcilmente especialmente

en aplicaciones de gran masa con requerimientos de gran energacalorfica.


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A mayor nivel de energa delcalefactor inferior, menor potencia decalentamiento desde la zona superior (mientras tengamos el mismogradiente) y lo mismo al revs. Esto se controla de forma automticamediante el control de bucle cerrado de ERSA con IRDinmico. As, medianteun alto nivel de energa, podemos proteger a un componente de la partesuperior de la tarjeta (Top). Pero tenga en cuenta que debemos seguirvigilando la temperatura en la parte inferior de la tarjeta. Despus de algunos

intentos, encontraremos el balance perfecto.

El Flat Peak time4despus de T3 proporciona una meseta ajustable en el pico desoldadura para balance de:

o La temperatura de los puntos de masa alta y baja tanto en tarjeta comocomponentes

o La temperatura entre tarjeta y componenteo La temperatura entre la superficie de la tarjeta y el centro de la misma


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o La temperatura entre la superficie del componente y el nivel de soldadura(bolas). Esto limita incluso la temperatura en la superficie del componente.


Perfiles lineales

Aplicacin con plomo

Aplicacin sin plomo

Ajustes claves del perfil: Gradiente constante y ajustable durante todo el proceso. Controlador para gradiente: time1

T1, T2 y T3 estn ajustados al pico de temperatura, Time2 y Time3 tienen que ajustarse a 0 s.Estos ajustes deshabilitan el rea entre T1 y T3.

Como en todos los perfiles, los niveles de energa deben ajustarse a valores adecuados paralas aplicaciones de forma individual.

Rango de aplicaciones: Principalmente para tarjetas y componentes de masa media o ligera y componentes (PBGA,

QFP, SOIC, ect) Con gradientes muy lentos tambin es til para tarjetas y componentes de gran masa.

Avisos especiales: En gradientes rpidos o medios se extiende la carga trmica a la superficie objetivo. Se necesita potencia adicional del calefactor inferior, especialmente en aplicaciones de gran

masa.


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Perfil lineal curvo (perfil lineal con un punto de ruptura)

Aplicacin con plomo

Aplicacin sin plomo

Ajustes claves del perfil: T2 y T3 estn ajustados a la temperatura pico; tiempo3 tiene que ajustarse a 0 s.. Estos

ajustes deshabilitan el rea entre T2 y T3. Punto de ruptura, primer y segundo gradiente pueden ser controlados por Tinit, T1, T2,

tiempo1 y tiempo2Rango de aplicaciones:

Perfecto para muchas aplicaciones, especialmente para tarjetas y componentes de granmasa (MBGA, CBGA, etc)

Tambin para superficies sensibles (componentes plsticos, etc)Avisos especiales:

Carga termal baja en la superficie en el rea objetivo despus de punto de ruptura T1. Una mayor temperatura-tiempo-coeficiente podra deberse por un segundo gradiente muy

lento. Compruebe el sistema de flux para ver compatibilidades.


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Perfil lineal de doble curva (perfil lineal con dos puntos de ruptura)

Aplicacin con plomo

Aplicacin sin plomo

Ajustes claves del perfil: Los dos puntos de ruptura, el primer, segundo y tercer gradiente pueden ser controlados por

Tinit, T1, T2, T3, time1, time2 y time3.Rango de aplicaciones:

Perfecto para aplicaciones de gran masa o muy sensibles, especialmente para tarjetas ycomponentes de gran masa (MBGA, CBGA, etc)

Tambin para superficies muy sensibles (componentes SMD plsticos, procesadores BGAetc)

Avisos especiales: Reduccin de la carga trmica en la superficie del componente objetivo despus de cada

punto de ruptura (T1, T2).

Precaucin en la transferencia de calor incluso cuando se requiera mucha energa.

Una mayor temperatura-tiempo-coeficiente podra deberse por un segundo gradiente muylento. Compruebe el sistema de flux para ver compatibilidades.


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Perfil de zona Soak:

Aplicacin con plomo

Aplicacin sin plomo

Ajustes claves del perfil:

Los dos puntos de ruptura, el primer, segundo y tercer gradiente pueden ser controlados porTinit, T1, T2, T3, time1, time2 y time3.

Rango de aplicaciones: Aplicaciones estndar de BGAs en tarjetas de masa media. Otros componentes estndar sin superficies sensibles.

Avisos especiales: Rampa T2-T3: el sistema trabaja con mayor potencia calorfica debido al mayor gradiente

(ajustable por time3). Esto provoca una mayor carga termal en la tarjeta y superficie delcomponente (dependiendo del ajuste del gradiente) Por esto el perfil de zona Soak NO esrecomendable para componentes muy sensibles y aplicaciones de gran masa.


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ERSA IR650A / IR550 Aplus

Recomendaciones de perfiles bsicos para IRSoft v4.5 o superiorPara aplicaciones SnPb y Lead-Free

Perfil especial para THT (Slo calentamiento inferior):

Aplicacin con plomo

Aplicacin sin plomo

Ajustes claves del perfil: Se deshabilita el control de gradientes (time1 time3 = 0s).

Rango de aplicaciones: Componentes THT que no permitn el calentamiento por la parte superior, p.e. enchufes

PTH, procesadores u muchos otros.Avisos especiales:

El radiador superior de IR650A tiene que estar completamente apagado en al configuracinde calefaccin. Toda la energa vendr de la parte inferior.

EL IR650A permite realizar el proceso de forma automtica. El IR550A plus puede trabajar slo de forma manual al activar el perfil y apagar el modo

stand by del calefactor inferior (parmetros/ajustes de sistema). No mueva el brazo superior no comience un proceso normal.

Tiene que utilizar el sensor Accu-TC en lugar del IRS. Tiene que colocarse debajo delcomponente si es posible.

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