Reflow soldering
রিফ্লো সোল্ডারিং এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে একটি সোল্ডার পেস্ট (গুঁড়ো সোল্ডার এবং ফ্লাক্সের একটি আঠালো মিশ্রণ) তাদের যোগাযোগ প্যাডের সাথে অস্থায়ীভাবে এক বা হাজার হাজার ক্ষুদ্র বৈদ্যুতিক উপাদান সংযুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়, যার পরে পুরো সমাবেশটি নিয়ন্ত্রিত তাপের অধীন হয়। সোল্ডার পেস্ট একটি গলিত অবস্থায় পুনরায় প্রবাহিত হয়, স্থায়ী সোল্ডার জয়েন্ট তৈরি করে। একটি রিফ্লো ওভেনের মাধ্যমে, একটি ইনফ্রারেড ল্যাম্পের নীচে, বা (প্রধানত প্রোটোটাইপিংয়ের জন্য) একটি গরম বায়ু পেন্সিল দিয়ে পৃথক জয়েন্টগুলিকে সোল্ডারিং করে উত্তাপ সম্পন্ন করা যেতে পারে। দীর্ঘ শিল্প পরিচলন চুল্লি সহ রিফ্লো সোল্ডারিং হল প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড বা পিসিবি-তে পৃষ্ঠ মাউন্ট প্রযুক্তি উপাদান বা এসএমটি সোল্ডারিংয়ের পছন্দের পদ্ধতি। প্রতিটি সমাবেশের নির্দিষ্ট তাপীয় প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী ওভেনের প্রতিটি অংশে একটি নিয়ন্ত্রিত তাপমাত্রা থাকে। রিফ্লো ওভেনগুলি বিশেষত পৃষ্ঠ মাউন্ট উপাদানগুলির সোল্ডারিংয়ের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে থ্রু-হোল উপাদানগুলির জন্য সোল্ডার পেস্ট দিয়ে গর্তগুলি পূরণ করে এবং পেস্টের মাধ্যমে উপাদানের সীসা সন্নিবেশ করে। তরঙ্গ সোল্ডারিং অবশ্য, পৃষ্ঠ-মাউন্ট উপাদানগুলির জন্য ডিজাইন করা একটি সার্কিট বোর্ডে মাল্টি-লিডেড থ্রু-হোল উপাদানগুলিকে সোল্ডার করার সাধারণ পদ্ধতি। এস. এম. টি এবং ধাতুপট্টাবৃত থ্রু-হোল (পি. টি. এইচ) উপাদানগুলির মিশ্রণযুক্ত বোর্ডগুলিতে ব্যবহার করা হলে, থ্রু-হোল রিফ্লো, যখন বিশেষভাবে পরিবর্তিত পেস্ট স্টেনসিল দ্বারা অর্জনযোগ্য হয়, তখন তরঙ্গ সোল্ডারিং পদক্ষেপটি সমাবেশ প্রক্রিয়া থেকে বাদ দেওয়ার অনুমতি দিতে পারে, সম্ভাব্যভাবে সমাবেশের খরচ হ্রাস করতে পারে। যদিও আগে ব্যবহৃত সীসা-টিন সোল্ডার পেস্টের ক্ষেত্রে এটি বলা যেতে পারে, এস. এ. সি-এর মতো সীসা-মুক্ত সোল্ডার মিশ্র ধাতু ওভেনের তাপমাত্রা প্রোফাইল সমন্বয় এবং বিশেষ থ্রু-হোল উপাদানগুলির প্রয়োজনীয়তার ক্ষেত্রে একটি চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে যা অবশ্যই সোল্ডার তারের সাথে হাতে সোল্ডার করা উচিত বা সার্কিট বোর্ডগুলিতে নির্দেশিত উচ্চ তাপমাত্রা যুক্তিসঙ্গতভাবে সহ্য করতে পারে না কারণ তারা রিফ্লো ওভেনের পরিবাহকটিতে ভ্রমণ করে। একটি পরিচলন ওভেন প্রক্রিয়ায় সোল্ডার পেস্ট ব্যবহার করে থ্রু-হোল উপাদানগুলির রিফ্লো সোল্ডারিংকে অনুপ্রবেশকারী সোল্ডারিং বলা হয়। রিফ্লো প্রক্রিয়ার লক্ষ্য হল সোল্ডার পেস্টটি ইউটেকটিক তাপমাত্রায় পৌঁছানো যেখানে নির্দিষ্ট সোল্ডার খাদটি তরল বা গলিত অবস্থায় একটি পর্যায়ের পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়। এই নির্দিষ্ট তাপমাত্রার পরিসরে, গলিত খাদ আঠালো বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। গলিত সোল্ডার খাদ অনেকটা জলের মতো আচরণ করে, সংযোগ এবং আঠালো বৈশিষ্ট্য সহ। পর্যাপ্ত প্রবাহের সাথে, তরল অবস্থায়, গলিত সোল্ডার মিশ্র ধাতু "ভিজা" নামক একটি বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করবে। নির্দিষ্ট ইউটেকটিক তাপমাত্রার সীমার মধ্যে থাকাকালীন মিশ্র ধাতুটির একটি বৈশিষ্ট্য হল আর্দ্রতা। সোল্ডার জয়েন্ট গঠনের জন্য আর্দ্রতা একটি প্রয়োজনীয় শর্ত যা "গ্রহণযোগ্য" বা "লক্ষ্য" শর্ত হিসাবে মানদণ্ড পূরণ করে, যেখানে আইপিসি অনুসারে "অ-সঙ্গতিপূর্ণ" ত্রুটিপূর্ণ বলে বিবেচিত হয়। রিফ্লো ওভেন তাপমাত্রা প্রোফাইল একটি নির্দিষ্ট সার্কিট বোর্ড সমাবেশের বৈশিষ্ট্য, বোর্ডের মধ্যে স্থল সমতল স্তরের আকার এবং গভীরতা, বোর্ডের মধ্যে স্তরের সংখ্যা, উপাদানগুলির সংখ্যা এবং আকারের জন্য উপযুক্ত। একটি নির্দিষ্ট সার্কিট বোর্ডের তাপমাত্রার রূপরেখা পার্শ্ববর্তী পৃষ্ঠগুলিতে সোল্ডারকে পুনরায় প্রবাহিত করার অনুমতি দেবে, অতিরিক্ত গরম না করে এবং বৈদ্যুতিক উপাদানগুলিকে তাদের তাপমাত্রা সহনশীলতার বাইরে ক্ষতিগ্রস্থ করবে না। প্রচলিত রিফ্লো সোল্ডারিং প্রক্রিয়ায়, সাধারণত চারটি পর্যায় থাকে, যাকে "জোন" বলা হয়, যার প্রত্যেকটির একটি স্বতন্ত্র তাপীয় প্রোফাইল থাকেঃ প্রিহিট, থার্মাল সোক (প্রায়শই কেবল ভিজিয়ে সংক্ষিপ্ত করা হয়), রিফ্লো এবং কুলিং। প্রিহিট জোন প্রিহিট হল রিফ্লো প্রক্রিয়ার প্রথম পর্যায়। এই রিফ্লো পর্যায়ে, পুরো বোর্ড অ্যাসেম্বলি একটি লক্ষ্যের দিকে আরোহণ করে বা তাপমাত্রাকে ভিজিয়ে রাখে। প্রিহিট পর্বের মূল লক্ষ্য হল পুরো সমাবেশকে নিরাপদে এবং ধারাবাহিকভাবে ভিজিয়ে রাখা বা প্রাক-প্রবাহের তাপমাত্রায় নিয়ে যাওয়া। প্রিহিট সোল্ডার পেস্ট থেকে আউটগ্যাসে উদ্বায়ী দ্রাবকগুলির জন্যও একটি সুযোগ। পেস্ট দ্রাবকগুলি সঠিকভাবে বের করে দেওয়ার জন্য এবং সমাবেশটি নিরাপদে প্রাক-প্রবাহের তাপমাত্রায় পৌঁছানোর জন্য পিসিবি অবশ্যই সামঞ্জস্যপূর্ণ, রৈখিক পদ্ধতিতে উত্তপ্ত করতে হবে। রিফ্লো প্রক্রিয়ার প্রথম পর্যায়ের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ মেট্রিক হল তাপমাত্রা ঢাল হার বা বৃদ্ধি বনাম সময়। এটি প্রায়শই ডিগ্রি সেলসিয়াস প্রতি সেকেন্ডে, ডিগ্রি সেলসিয়াস/সেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়। অনেক চলক একটি প্রস্তুতকারকের লক্ষ্য ঢাল হারকে প্রভাবিত করে। এর মধ্যে রয়েছেঃ লক্ষ্য প্রক্রিয়াকরণের সময়, সোল্ডার পেস্টের অস্থিরতা এবং উপাদান বিবেচনা। এই সমস্ত প্রক্রিয়া পরিবর্তনশীলগুলির জন্য হিসাব করা গুরুত্বপূর্ণ, তবে বেশিরভাগ ক্ষেত্রে সংবেদনশীল উপাদান বিবেচনাগুলি সর্বাগ্রে। "অনেক উপাদান ভেঙে যাবে যদি তাদের তাপমাত্রা খুব দ্রুত পরিবর্তন করা হয়। সর্বাধিক সংবেদনশীল উপাদানগুলি সহ্য করতে পারে এমন তাপীয় পরিবর্তনের সর্বোচ্চ হার সর্বাধিক অনুমোদিত ঢালে পরিণত হয়। যাইহোক, যদি তাপ সংবেদনশীল উপাদানগুলি ব্যবহার না করা হয় এবং থ্রুপুট সর্বাধিক করা বড় উদ্বেগের বিষয় হয়, তবে প্রক্রিয়াকরণের সময় উন্নত করার জন্য আগ্রাসী ঢালের হারগুলি তৈরি করা যেতে পারে। এই কারণে, অনেক নির্মাতারা এই ঢালের হারকে 3 ডিগ্রি সেলসিয়াস/সেকেন্ডের সর্বাধিক সাধারণ অনুমোদিত হারে ঠেলে দেয়। বিপরীতভাবে, যদি বিশেষভাবে শক্তিশালী দ্রাবকযুক্ত একটি সোল্ডার পেস্ট ব্যবহার করা হয়, তবে সমাবেশটি খুব দ্রুত গরম করা সহজেই একটি নিয়ন্ত্রণের বাইরে প্রক্রিয়া তৈরি করতে পারে। উদ্বায়ী দ্রাবকগুলি নির্গত হওয়ার সাথে সাথে তারা প্যাড থেকে এবং বোর্ডে সোল্ডার ছড়িয়ে দিতে পারে। প্রিহিট পর্যায়ে হিংস্র আউটগ্যাসিংয়ের প্রধান উদ্বেগের বিষয় হল সোল্ডার-বলিং। একবার প্রিহিট পর্যায়ে একটি বোর্ডকে তাপমাত্রা পর্যন্ত র্যাম্প করা হলে এটি ভিজিয়ে রাখা বা প্রাক-প্রবাহ পর্যায়ে প্রবেশ করার সময়। থার্মাল সোক জোন দ্বিতীয় বিভাগ, থার্মাল সোক, সাধারণত সোল্ডার পেস্টের উদ্বায়ী অপসারণ এবং ফ্লাক্সগুলি সক্রিয় করার জন্য 60 থেকে 120 সেকেন্ডের এক্সপোজার, যেখানে ফ্লাক্স উপাদানগুলি উপাদান সীসা এবং প্যাডগুলিতে অক্সাইড হ্রাস শুরু করে। খুব বেশি তাপমাত্রা সোল্ডার বিচ্ছুরণ বা বলিংয়ের পাশাপাশি পেস্টের জারণ, সংযুক্তি প্যাড এবং উপাদানগুলির সমাপ্তি ঘটাতে পারে। একইভাবে, তাপমাত্রা খুব কম হলে ফ্লাক্সগুলি সম্পূর্ণরূপে সক্রিয় নাও হতে পারে। সোয়াক জোনের শেষে পুরো সমাবেশের একটি তাপীয় ভারসাম্য রিফ্লো জোনের ঠিক আগে কাঙ্ক্ষিত। বিভিন্ন আকারের উপাদানগুলির মধ্যে বা পিসিবি সমাবেশ খুব বড় হলে যে কোনও ডেল্টা টি হ্রাস করার জন্য একটি সোক প্রোফাইলের পরামর্শ দেওয়া হয়। এরিয়া অ্যারে টাইপ প্যাকেজগুলিতে ভয়েডিং হ্রাস করার জন্য একটি সোক প্রোফাইলেরও পরামর্শ দেওয়া হয়। রিফ্লো জোন তৃতীয় বিভাগ, রিফ্লো জোনকে "রিফ্লোয়ের উপরে সময়" বা "তরলের উপরে তাপমাত্রা" (টিএএল) হিসাবেও উল্লেখ করা হয় এবং এটি সেই প্রক্রিয়ার অংশ যেখানে সর্বোচ্চ তাপমাত্রায় পৌঁছানো হয়। একটি গুরুত্বপূর্ণ বিবেচনার বিষয় হল সর্বোচ্চ তাপমাত্রা, যা সমগ্র প্রক্রিয়ার সর্বাধিক অনুমোদিত তাপমাত্রা। একটি সাধারণ সর্বোচ্চ তাপমাত্রা হল তরলের উপরে 20-40 ডিগ্রি সেলসিয়াস। এই সীমাটি উচ্চ তাপমাত্রার (তাপীয় ক্ষতির জন্য সবচেয়ে সংবেদনশীল উপাদান) জন্য সর্বনিম্ন সহনশীলতা সহ সমাবেশের উপাদান দ্বারা নির্ধারিত হয়। একটি আদর্শ নির্দেশিকা হল সর্বোচ্চ তাপমাত্রা থেকে 5 ডিগ্রি সেলসিয়াস বিয়োগ করা যা প্রক্রিয়াটির জন্য সর্বাধিক তাপমাত্রায় পৌঁছানোর জন্য সবচেয়ে দুর্বল উপাদানটি বজায় রাখতে পারে। এই সীমা অতিক্রম করা থেকে রক্ষা করার জন্য প্রক্রিয়াটির তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণ করা গুরুত্বপূর্ণ। উপরন্তু, উচ্চ তাপমাত্রা (260 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি) এস. এম. টি উপাদানগুলির অভ্যন্তরীণ ক্ষতির পাশাপাশি ফোস্টার ইন্টারমেটালিক বৃদ্ধির ক্ষতি করতে পারে। বিপরীতভাবে, যে তাপমাত্রা যথেষ্ট গরম নয় তা পেস্টটিকে পর্যাপ্ত পরিমাণে পুনরায় প্রবাহিত হতে বাধা দিতে পারে। তরলের উপরের সময় (টিএএল), বা রিফ্লো-র উপরের সময়, সোল্ডারটি কতক্ষণ তরল তা পরিমাপ করে। এই প্রবাহ ধাতুবিদ্যার বন্ধন সম্পন্ন করার জন্য ধাতুগুলির সন্ধিক্ষণে পৃষ্ঠের টান হ্রাস করে, যার ফলে পৃথক সোল্ডার পাউডার গোলকগুলি একত্রিত হতে পারে। যদি প্রোফাইলের সময়টি প্রস্তুতকারকের নির্দিষ্টকরণ অতিক্রম করে, তবে ফলাফলটি অকাল ফ্লাক্স অ্যাক্টিভেশন বা খরচ হতে পারে, কার্যকরভাবে সোল্ডার জয়েন্ট গঠনের আগে পেস্টটি "শুকিয়ে" যায়। অপর্যাপ্ত সময়/তাপমাত্রার সম্পর্ক ফ্লাক্সের পরিষ্কার করার ক্রিয়ায় হ্রাস ঘটায়, যার ফলে দুর্বল আর্দ্রতা, দ্রাবক এবং ফ্লাক্সের অপর্যাপ্ত অপসারণ এবং সম্ভবত ত্রুটিযুক্ত সোল্ডার জয়েন্টগুলি হয়। বিশেষজ্ঞরা সাধারণত সম্ভাব্য সংক্ষিপ্ততম টিএএল সুপারিশ করেন, তবে, বেশিরভাগ পেস্ট ন্যূনতম 30 সেকেন্ডের টিএএল নির্দিষ্ট করে, যদিও সেই নির্দিষ্ট সময়ের কোনও স্পষ্ট কারণ নেই বলে মনে হয়। একটি সম্ভাবনা হল যে পিসিবি-তে এমন কিছু জায়গা রয়েছে যা প্রোফাইলিংয়ের সময় পরিমাপ করা হয় না এবং তাই, ন্যূনতম অনুমোদিত সময় 30 সেকেন্ডে সেট করা একটি অপরিমেয় অঞ্চল পুনরায় প্রবাহিত না হওয়ার সম্ভাবনা হ্রাস করে। একটি উচ্চ ন্যূনতম রিফ্লো সময় ওভেনের তাপমাত্রার পরিবর্তনের বিরুদ্ধে সুরক্ষার একটি মার্জিনও সরবরাহ করে। আর্দ্রতার সময় আদর্শভাবে তরলের উপরে 60 সেকেন্ডের নিচে থাকে। তরলের উপরে অতিরিক্ত সময় অত্যধিক আন্তঃধাতু বৃদ্ধির কারণ হতে পারে, যা গাঁটের ভঙ্গুরতার কারণ হতে পারে। তরল পদার্থের উপর বর্ধিত তাপমাত্রায় বোর্ড এবং উপাদানগুলিও ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে এবং বেশিরভাগ উপাদানগুলির একটি সুনির্দিষ্ট সময়সীমা থাকে যে তারা কতক্ষণ নির্দিষ্ট সর্বোচ্চ তাপমাত্রার সংস্পর্শে থাকতে পারে। তরলের উপরে খুব কম সময় দ্রাবক এবং প্রবাহকে আটকে রাখতে পারে এবং ঠান্ডা বা নিস্তেজ জয়েন্টগুলির পাশাপাশি সোল্ডার শূন্যতার সম্ভাবনা তৈরি করতে পারে। শীতলকরণ অঞ্চল শেষ অঞ্চলটি একটি শীতলকরণ অঞ্চল যা ধীরে ধীরে প্রক্রিয়াজাত বোর্ডকে শীতল করে এবং সোল্ডার জয়েন্টগুলিকে দৃঢ় করে। সঠিক শীতলকরণ উপাদানগুলিতে অতিরিক্ত আন্তঃধাতু গঠন বা তাপীয় শককে বাধা দেয়। কুলিং জোনের সাধারণ তাপমাত্রা 30-110 °C (86-230 °F) থেকে শুরু হয়। একটি সূক্ষ্ম শস্য কাঠামো তৈরি করার জন্য একটি দ্রুত শীতল হার বেছে নেওয়া হয় যা যান্ত্রিকভাবে সবচেয়ে ভাল। সর্বোচ্চ র্যাম্প-আপ হারের বিপরীতে, র্যাম্প-ডাউন হার প্রায়শই উপেক্ষা করা হয়। নির্দিষ্ট তাপমাত্রার উপরে র্যাম্পের হার কম গুরুত্বপূর্ণ, তবে, যে কোনও উপাদানের জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত ঢাল প্রয়োগ করা উচিত যে উপাদানটি গরম হচ্ছে বা শীতল হচ্ছে কিনা। সাধারণত 4 ডিগ্রি সেলসিয়াস/সেকেন্ড শীতল হওয়ার পরামর্শ দেওয়া হয়। প্রক্রিয়াটির ফলাফল বিশ্লেষণ করার সময় এটি একটি পরামিতি যা বিবেচনা করা উচিত। ব্যুৎপত্তি "রিফ্লো" শব্দটি সেই তাপমাত্রাকে বোঝাতে ব্যবহৃত হয় যার উপরে সোল্ডার খাদটির একটি কঠিন ভর গলে যাওয়া নিশ্চিত (কেবল নরম হওয়ার বিপরীতে)। এই তাপমাত্রার নিচে ঠান্ডা করা হলে সোল্ডার প্রবাহিত হবে না। এর উপরে আরও একবার উষ্ণ হলে, ঝাল আবার প্রবাহিত হবে-তাই "পুনরায় প্রবাহিত" হবে। আধুনিক সার্কিট অ্যাসেম্বলি কৌশল যা রিফ্লো সোল্ডারিং ব্যবহার করে তা অবশ্যই সোল্ডারকে একাধিকবার প্রবাহিত হতে দেয় না। তারা গ্যারান্টি দেয় যে সোল্ডার পেস্টের মধ্যে থাকা দানাদার সোল্ডারটি জড়িত সোল্ডারের রিফ্লো তাপমাত্রা অতিক্রম করে। থার্মাল প্রোফাইলিং হল সোল্ডারিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তাপীয় ভ্রমণ নির্ধারণের জন্য একটি সার্কিট বোর্ডের বেশ কয়েকটি পয়েন্ট পরিমাপের কাজ। ইলেকট্রনিক্স উৎপাদন শিল্পে, এসপিসি (পরিসংখ্যানগত প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ) প্রক্রিয়াটি নিয়ন্ত্রণে আছে কিনা তা নির্ধারণ করতে সহায়তা করে, সোল্ডারিং প্রযুক্তি এবং উপাদানগুলির প্রয়োজনীয়তা দ্বারা সংজ্ঞায়িত রিফ্লো পরামিতিগুলির বিরুদ্ধে পরিমাপ করা হয়। আধুনিক সফ্টওয়্যার সরঞ্জামগুলি একটি প্রোফাইল ক্যাপচার করার অনুমতি দেয়, তারপর স্বয়ংক্রিয়ভাবে একটি গাণিতিক সিমুলেশন ব্যবহার করে অপ্টিমাইজ করা হয়, যা প্রক্রিয়াটির জন্য সর্বোত্তম সেটিংস স্থাপনের জন্য প্রয়োজনীয় সময়কে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। আরও দেখুন ওয়েভ সোল্ডারিং রিফ্লো ওভেন রিস্ট্রিক্শন অফ হ্যাজার্ডাস সাবস্ট্যান্সেস ডিরেক্টিভ (রোএইচএস) থার্মাল প্রোফাইলিং রেফারেন্স http://www.idc-online.com/technical_references/pdfs/electronic_engineering/Electronics_Manufacture_Intrusive_Reflow.pdf প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড ম্যানুফ্যাকচারিং সোল্ডারিং