Horno de reflujo

En los hornos de reflujo infrarrojo , la fuente de calor suele ser calentadores infrarrojos cerámicos situados encima y debajo de la cinta transportadora, que transfieren el calor a las placas de circuito impreso mediante radiación .

Los hornos de convección calientan el aire en cámaras, transfiriéndolo a las placas de circuito impreso (PCB) mediante convección y conducción . Pueden incorporar un ventilador para controlar el flujo de aire dentro del horno. Este calentamiento indirecto mediante aire permite un control de temperatura más preciso que el calentamiento directo de las PCB por radiación infrarroja, ya que la absorbancia infrarroja de las PCB y sus componentes varía .

Los hornos pueden utilizar una combinación de calentamiento por radiación infrarroja y calentamiento por convección, y en ese caso se conocerían como hornos de "convección infrarroja".

Algunos hornos están diseñados para realizar el reflujo de PCB en una atmósfera libre de oxígeno. El nitrógeno (N₂ ₎ es un gas común utilizado para este fin. Esto minimiza la oxidación de las superficies a soldar. El horno de reflujo de nitrógeno tarda unos minutos en reducir la concentración de oxígeno a niveles aceptables dentro de la cámara. Por lo tanto, los hornos de nitrógeno suelen tener inyección continua de nitrógeno, lo que disminuye la tasa de defectos. ^{[ 1 ]}

El calentamiento de las placas de circuito impreso se produce por la energía térmica emitida por la transición de fase de un líquido de transferencia de calor (por ejemplo, PFPE ) que se condensa sobre ellas. El líquido utilizado se elige teniendo en cuenta el punto de ebullición deseado para que sea compatible con la aleación de soldadura que se va a soldar por reflujo.

Algunas ventajas de la soldadura en fase de vapor son:

• Alta eficiencia energética debido al elevado coeficiente de transferencia de calor de los medios en fase de vapor.
• La soldadura es un proceso libre de oxígeno. No se necesita ningún gas protector (por ejemplo, nitrógeno ).
• No se permite el sobrecalentamiento de los componentes. La temperatura máxima que pueden alcanzar los componentes está limitada por el punto de ebullición del medio.

Esto también se conoce como soldadura por condensación.

Los hornos de curado a presión, o autoclaves, se utilizan ampliamente para minimizar la formación de huecos y mejorar la fuerza de adhesión en los procesos de unión. Estos hornos se emplean habitualmente en aplicaciones de fijación de chips y encapsulado. El aumento de la presión durante el proceso de curado elimina los huecos.

En un proceso de curado a presión, se presuriza el aire en un recipiente o cámara rígida mientras se calienta o enfría mediante convección forzada. Calentadores, intercambiadores de calor y ventiladores se instalan dentro del recipiente a presión, haciendo circular el aire continuamente a través de la cámara, lo que proporciona una transferencia de calor uniforme al producto. Una vez finalizado el proceso de curado, se libera la presión y el producto se enfría.

Los hornos de curado a presión pueden utilizar aire o nitrógeno como agente presurizador.

El proceso de reflujo tradicional puede mejorarse añadiendo una cámara de vacío en la etapa final. La incorporación de una cámara de vacío al proceso de reflujo permite que escapen los huecos y las burbujas, reduciendo significativamente la formación de huecos en las uniones e interfaces de soldadura.

Durante el proceso de vacío, la placa de circuito impreso permanece inmóvil, lo que garantiza que no haya desplazamientos de piezas. Es fundamental que el desplazamiento dentro y fuera de la cámara de vacío sea suave, minimizando las vibraciones.

El uso de calor dentro de la cámara de vacío permite alcanzar temperaturas máximas durante el proceso, lo que garantiza un menor tiempo por encima del punto de fusión y una mayor flexibilidad del proceso. Las altas temperaturas de la cámara de vacío también evitan la acumulación de fundente en su interior.

Los hornos de reflujo al vacío avanzados emplean múltiples sistemas de transporte que permiten un mayor rendimiento al optimizar el tiempo de transferencia a la cámara de vacío, procesamiento de doble riel y bombas de vacío de circuito cerrado para evitar salpicaduras de soldadura y fundente.

Los hornos de reflujo de ácido fórmico funcionan de forma similar a un horno de reflujo tradicional, con la diferencia de que inyectan vapor de ácido fórmico en las zonas clave de inmersión para lograr un reflujo sin fundente y una soldadura por vapor. Tras la inyección, el ácido fórmico elimina los óxidos presentes en el metal antes del reflujo.

La concentración de ácido fórmico se mantiene mediante un sistema de burbujeo que se monitoriza en tiempo real para proporcionar concentraciones de ácido fórmico estables y constantes con una tolerancia del 0,5 % en la cámara de proceso.

Los hornos de reflujo de ácido fórmico emplean puertas dobles tanto en la entrada como en la salida para reducir drásticamente el consumo de gas de proceso. Durante la producción, solo se abre una puerta a la vez, aislando así la cámara de proceso y disminuyendo el consumo de nitrógeno y ácido fórmico.