Подробный процесс производства печатных плат (включая весь процесс DIP), заходите и смотрите!
«Процесс пайки волной припоя»
Пайка волной припоя — это, как правило, метод сварки для устройств с разъемным подключением. При этом расплавленный жидкий припой с помощью насоса формирует волну припоя заданной формы на поверхности жидкости в паяльной ванне, а печатная плата вставленного компонента проходит через пик волны припоя под определенным углом и на определенную глубину погружения по передающей цепи, обеспечивая сварку паяного соединения, как показано на рисунке ниже.
Общая последовательность процесса выглядит следующим образом: вставка устройства -- загрузка печатной платы -- пайка волной припоя -- извлечение печатной платы -- обрезка выводов DIP -- очистка, как показано на рисунке ниже.
1.Технология введения ТГК
1. Формовка штифта компонента
DIP-устройства необходимо формировать перед установкой.
(1) Формирование обработанного вручную компонента: изогнутый штифт можно сформировать с помощью пинцета или небольшой отвертки, как показано на рисунке ниже.
(2) Механическая обработка деталей: механическая обработка деталей выполняется с помощью специального формовочного оборудования. Принцип работы заключается в том, что питатель использует вибрационную подачу для подачи материалов (например, транзисторов) с разделителем для их размещения. Первым шагом является загибание выводов с обеих сторон (слева и справа); вторым шагом – загибание среднего вывода назад или вперед для придания формы, как показано на следующем рисунке.
2. Вставьте компоненты
Технология вставки через отверстия подразделяется на ручную вставку и автоматическую вставку с помощью механического оборудования.
(1) При ручной установке и сварке сначала следует установить компоненты, требующие механической фиксации, такие как охлаждающая решетка, кронштейн, зажим и т. д. силового устройства, а затем компоненты, требующие сварки и фиксации. При установке не прикасайтесь непосредственно к выводам компонентов и медной фольге на печатной плате.
(2) Механическая автоматическая сборка (далее – МА) – это самая передовая автоматизированная технология производства в области монтажа современных электронных изделий. При монтаже автоматического механического оборудования сначала следует установить компоненты меньшей высоты, а затем компоненты большей высоты. Важные ключевые компоненты должны быть установлены в процессе окончательной сборки. Установка стойки теплоотвода, кронштейна, зажима и т.д. должна осуществляться в непосредственной близости от процесса сварки. Последовательность сборки компонентов печатной платы показана на следующем рисунке.
3. Пайка волной припоя
(1) Принцип работы пайки волной припоя
Пайка волной припоя – это технология, при которой на поверхности расплавленного жидкого припоя с помощью нагнетательного давления формируется определённая форма волны припоя, а в зоне сварки контактного штифта образуется пятно пайки, когда компонент сборки, вставленный вместе с компонентом, проходит через волну припоя под фиксированным углом. Сначала компонент предварительно нагревается в зоне предварительного нагрева сварочного аппарата в процессе передачи по цепному конвейеру (предварительный нагрев компонента и достигаемая температура по-прежнему контролируются заданной температурной кривой). При реальной сварке обычно необходимо контролировать температуру предварительного нагрева поверхности компонента, поэтому многие устройства оснащены соответствующими датчиками температуры (например, инфракрасными датчиками). После предварительного нагрева сборка поступает в выводную канавку для сварки. В жестяной ванне находится расплавленный жидкий припой, а сопло в нижней части стальной ванны распыляет расплавленный припой в виде волны фиксированной формы. При прохождении волны через свариваемую поверхность детали она нагревается, а волна припоя также смачивает зону сварки и, расширяясь, заполняет её, в конечном итоге осуществляя процесс сварки. Принцип работы показан на рисунке ниже.
Пайка волной припоя использует принцип конвекционного переноса тепла для нагрева зоны сварки. Волна расплавленного припоя действует как источник тепла, с одной стороны, омывая зону сварки штифта, с другой стороны, также играет роль теплопроводности, и зона сварки штифта нагревается под этим воздействием. Для обеспечения нагрева зоны сварки волна припоя обычно имеет определённую ширину, чтобы при прохождении через неё свариваемой поверхности компонента обеспечивался достаточный нагрев, смачивание и т. д. При традиционной пайке волной припоя обычно используется одна волна, которая относительно плоская. При использовании свинцового припоя в настоящее время применяется двухволновая пайка, как показано на следующем рисунке.
Штифт компонента обеспечивает проникновение припоя в металлизированное сквозное отверстие в твёрдом состоянии. При соприкосновении штифта с волной припоя жидкий припой поднимается по штифту и стенке отверстия под действием поверхностного натяжения. Капиллярный эффект металлизированных сквозных отверстий улучшает проникновение припоя. Достигнув контактной площадки печатной платы, припой растекается под действием поверхностного натяжения. Поднимающийся припой удаляет флюс и воздух из сквозного отверстия, заполняя его и образуя паяное соединение после охлаждения.
(2) Основные компоненты аппарата волновой сварки
Аппарат для волновой сварки состоит из конвейерной ленты, нагревателя, бака для хранения расплавленного металла, насоса и устройства для вспенивания (или распыления) флюса. Он разделён на зону подачи флюса, зону предварительного нагрева, зону сварки и зону охлаждения, как показано на рисунке ниже.
3. Основные различия между пайкой волной припоя и сваркой оплавлением
Основное различие между пайкой волной припоя и сваркой оплавлением припоя заключается в различии источника нагрева и способа подачи припоя. При пайке волной припоя припой предварительно нагревается и расплавляется в ванне, а волна припоя, создаваемая насосом, выполняет двойную функцию: источника нагрева и подачи припоя. Волна расплавленного припоя нагревает сквозные отверстия, контактные площадки и выводы компонентов печатной платы, одновременно обеспечивая припой, необходимый для формирования паяных соединений. При пайке оплавлением припой (паяльная паста) предварительно распределяется по зоне сварки печатной платы, а роль источника нагрева во время оплавления заключается в его расплавлении.
(1) 3 Введение в процесс селективной пайки волной припоя
Оборудование для пайки волной припоя было изобретено более 50 лет назад и обладает такими преимуществами, как высокая эффективность производства и высокая производительность при изготовлении компонентов для сквозных отверстий и печатных плат, поэтому оно было важнейшим сварочным оборудованием в автоматизированном массовом производстве электронных изделий. Однако его применение имеет ряд ограничений: (1) параметры сварки отличаются.
Различные паяные соединения на одной и той же печатной плате могут потребовать существенно различающихся параметров сварки из-за их различных характеристик (таких как теплоёмкость, расстояние между выводами, требования к проплавлению олова и т. д.). Однако особенностью пайки волной припоя является полная сварка всех паяных соединений на всей печатной плате при одинаковых заданных параметрах, поэтому различным паяным соединениям требуется «притирка» друг к другу, что затрудняет полное удовлетворение требований к сварке высококачественных печатных плат с помощью пайки волной припоя.
(2) Высокие эксплуатационные расходы.
При практическом применении традиционной волновой пайки, распыление флюса по всей поверхности пластины и образование оловянного шлака приводят к высоким эксплуатационным расходам. Особенно при бессвинцовой сварке, поскольку стоимость бессвинцового припоя более чем в три раза превышает стоимость свинцового припоя, рост эксплуатационных расходов, вызванный оловянным шлаком, весьма неожиданный. Кроме того, бессвинцовый припой продолжает плавить медь на контактной площадке, и состав припоя в оловянном цилиндре со временем меняется, что требует регулярного добавления чистого олова и дорогостоящего серебра для решения этой проблемы.
(3) Проблемы с обслуживанием и ремонтом.
Остаточный флюс в процессе производства будет оставаться в системе передачи пайки волной припоя, а образующийся оловянный шлак необходимо регулярно удалять, что усложняет для пользователя работу по техническому обслуживанию и ремонту оборудования; по этим причинам и появилась селективная пайка волной припоя.
Так называемая селективная пайка волной припоя печатных плат по-прежнему использует оригинальную оловянную печь, но разница заключается в том, что плату необходимо поместить в держатель оловянной печи, что мы часто называем креплением печи, как показано на рисунке ниже.
Детали, требующие пайки волной припоя, затем покрываются оловом, а остальные детали защищаются автомобильной обшивкой, как показано ниже. Это немного похоже на установку спасательного круга в бассейне: место, закрытое кругом, не будет попадать под воду, а если поставить вместо него печь с оловом, то место, закрытое автомобилем, естественно, не будет попадать под олово, и не возникнет проблем с переплавкой олова или падением деталей.
«Процесс сварки оплавлением сквозных отверстий»
Сварка оплавлением припоя через отверстия — это метод сварки оплавлением припоя для установки компонентов, который в основном используется при изготовлении монтажных плат с несколькими разъемами. Суть технологии заключается в нанесении паяльной пасты.
1. Введение в процесс
В зависимости от способа нанесения паяльной пасты сварку оплавлением через отверстия можно разделить на три вида: процесс сварки оплавлением через отверстия для печати труб, процесс сварки оплавлением через отверстия для печати паяльной пасты и процесс сварки оплавлением через отверстия для формованных жестяных листов.
1) Трубчатая печать через отверстие методом сварки оплавлением
Процесс пайки оплавлением припоя в трубчатых отверстиях – это самое раннее применение пайки оплавлением припоя в трубчатых отверстиях, которое в основном используется при производстве цветных телевизионных тюнеров. Суть процесса заключается в прессовании паяльной пасты в трубчатых отверстиях, как показано на рисунке ниже.
2) Печать паяльной пасты через отверстия методом пайки оплавлением
Процесс печати паяльной пасты через отверстия для сварки оплавлением припоя в настоящее время является наиболее широко используемым процессом сварки оплавлением припоя через отверстия, в основном применяется для смешанных печатных плат, содержащих небольшое количество модулей; процесс полностью совместим с обычным процессом сварки оплавлением припоя, не требуется специального технологического оборудования, единственным требованием является то, что свариваемые компоненты модулей должны быть пригодны для сварки оплавлением припоя через отверстия; процесс показан на следующем рисунке.
3) Формование листовой жести через отверстие методом сварки оплавлением
Процесс сварки оплавлением припоя через отверстия из формованного олова в основном используется для многоконтактных разъемов, припой представляет собой не паяльную пасту, а формованный оловянный лист, обычно добавляемый непосредственно производителем разъема, сборку можно производить только с нагревом.
Требования к проектированию сквозного оплавления
1.Требования к проектированию печатной платы
(1) Подходит для печатных плат толщиной не более 1,6 мм.
(2) Минимальная ширина площадки составляет 0,25 мм, а расплавленная паяльная паста «вытягивается» один раз, и оловянный шарик не образуется.
(3) Зазор между компонентом и платой (Stand-off) должен быть больше 0,3 мм.
(4) Соответствующая длина вывода, выступающего из контактной площадки, составляет 0,25~0,75 мм.
(5) Минимальное расстояние между мелкоразмерными компонентами, такими как 0603, и площадкой составляет 2 мм.
(6) Максимальное отверстие стальной сетки может быть увеличено на 1,5 мм.
(7) Диаметр отверстия равен диаметру грифеля плюс 0,1–0,2 мм, как показано на следующем рисунке.
«Требования к проемам окон со стальной сеткой»
В общем случае, чтобы достичь 50% заполнения отверстия, окно стальной сетки должно быть расширено, конкретная величина внешнего расширения должна определяться в зависимости от толщины печатной платы, толщины стальной сетки, зазора между отверстием и выводом и других факторов.
Как правило, если расширение не превышает 2 мм, паяльная паста будет втянута обратно и заполнена отверстием. Следует отметить, что внешнее расширение не должно сжиматься корпусом компонента или должно обходить его корпус, образуя оловянный валик с одной стороны, как показано на рисунке ниже.
«Введение в традиционный процесс сборки печатных плат»
1) Односторонний монтаж
Последовательность процесса показана на рисунке ниже.
2) Односторонняя вставка
Поток процесса показан на рисунке 5 ниже.
Формование выводов устройства методом пайки волной припоя является одним из наименее эффективных этапов производственного процесса, что соответственно влечет за собой риск электростатического повреждения и увеличивает срок поставки, а также увеличивает вероятность ошибок.
3) Двусторонний монтаж
Последовательность процесса показана на рисунке ниже.
4) Одна сторона смешанная
Последовательность процесса показана на рисунке ниже.
Если количество сквозных компонентов невелико, можно использовать сварку оплавлением припоя и ручную сварку.
5) Двустороннее смешивание
Последовательность процесса показана на рисунке ниже.
Если имеется больше двухсторонних SMD-компонентов и мало THT-компонентов, то вставные компоненты можно монтировать методом оплавления или ручной сварки. Технологическая схема процесса представлена ниже.
