Höyryfaasijuottamisen edut ja Asscon VP800

Elektroniikan valmistuksessa juotosprosessin laatu ratkaisee lopputuotteen luotettavuuden. Perinteiset reflow-uunit ovat yleisiä, mutta höyryfaasijuottaminen (vapor phase soldering) tuo pöytään etuja, joita on vaikea sivuuttaa. Erityisesti Asscon VP800 -laitteen kohdalla puhutaan prosessista, joka minimoi virheet ja tekee juottamisesta toistettavaa ilman jatkuvaa säätämistä.

Miksi valita höyryfaasijuottaminen?

Höyryfaasijuottamisen suurin etu perustuu fysiikkaan. Toisin kuin kuumailmalla toimivissa uuneissa, tässä menetelmässä lämpötila ei voi nousta yli tietyn pisteen. Tässä tärkeimmät hyödyt selkokielellä:

• Juotos tapahtuu hapettomassa tilassa (ei juotospintojen oksidoitumista).
• Vakaa lämpötila eikä ylikuumentumisen vaaraa.
• Tasainen lämmitys kaikille komponenteille riippumatta komponentin massasta, muodosta tai väristä.
• Kuuma höyry tunkeutuu pienimpiinkin rakoihin alhaisen pintajännityksen johdosta (esim. BGA-piirit).
• Toistettava vakio juotosprofiili jota ei tarvitse säätää erilaisille piirilevyille.

Miten Asscon VP800 toimii?

Asscon VP800 on puoliautomaattisesti toimiva laite. Kortti asetetaan hissiin ja juotosohjelma käynnistetään manuaalisesti. Koneen pohjalla oleva Galden LS230 neste kuumennetaan kiehumispisteeseen joka on on 230 ℃. Nesteen yläpuolelle muodostuva höyrypatja on tismalleen saman lämpöinen kuin kiehuva neste. Kun piirilevy lasketaan tähän höyryyn, se lämpenee nopeasti ja turvallisesti juotoslämpötilaan. Koska nesteen kiehumispiste on on 230 ℃, ei höyryn lämpötila voi nousta tämän lämpötilan yli. Galden lämmönsiirtonesteitä on saatavilla myös eri kiehumispisteillä.

Oikean nesteen valinta

Jotta homma toimii, neste pitää valita käytettävän juotospastan mukaan. Tässä vaiheessa joudut kaivaa esiin juotospastan datalehden ja tarkistaa juotospastan sulamislämpötilan. Nyrkkisääntö on yksinkertainen: valitse neste, jonka kiehumispiste on noin 10–12°C korkeampi kuin juotospastan sulamispiste. Esimerkiksi SAC305 juotospastan sulamispiste on 217°C. Kun tähän lisätään varmuusvara 12°C niin saadaan tulokseksi 229°C ja tätä lähinnä on LS230 neste.

• Lyijyllinen juottaminen:
  • LS200: 200°C kiehumispiste
  • LS215: 215°C kiehumispiste
• Lyijytön juottaminen:
  • LS230: 230°C kiehumispiste
  • HS240: 240°C kiehumispiste

Juotosparametrit

Periaatteessa juotosprofiilia voisi muokata esilämmityksen ja reflow-juotoksen osalta muuttamalla parametreissa aikoja ja etäisyyksiä. Käytännössä kuitenkin Asscon VP800 mallissa ainoa juotosprofiiliin merkittävästi vaikuttava parametri on lämmitysteho. Mitä enemmän syötetään tehoa lämmityselementteihin, sitä nopeammin muodostuu kuumaa höyryä lämmittämään piirikorttia.

Jos esimerkiksi juotospastan suositeltu juotosprofiilin pituus on 300 sekuntia, päästään tähän noin 55 % lämmitysteholla. Kun piirikortti lasketaan reflow-alueelle niin piirikortin lämpötila nousee lineaarisesti ja tasaisesti 230 ℃ juotoslämpötilaan, eikä lämpötila ylity vaikka korttia pitäisi reflowalueella kuinka kauan tahansa.

Tärkeintä on ymmärtää, että vaikka lisäisit lämmitystehoa, piirilevy ei voi ylikuumeta yli nesteen kiehumispisteen (esimerkiksi 230 °C). Teho vaikuttaa vain siihen, kuinka nopeasti tähän lämpötilaan päästään.