Podrobný proces výroby desek plošných spojů (včetně celého procesu DIP), přijďte se podívat!
"Proces pájení vlnou"
Pájení vlnou je obecně svařovací proces pro zásuvná zařízení. Je to proces, při kterém roztavená kapalná pájka pomocí čerpadla vytváří specifický tvar pájkové vlny na povrchu kapaliny v pájecí nádrži a deska plošných spojů vložené součástky prochází vrcholem pájkové vlny pod určitým úhlem a určitou hloubkou ponoru na přenosovém řetězci, čímž se dosáhne pájeného spoje, jak je znázorněno na obrázku níže.
Obecný postup je následující: vložení součástky -- vložení desky plošných spojů -- pájení vlnou -- vyjmutí desky plošných spojů -- ořezávání DIP pinů -- čištění, jak je znázorněno na obrázku níže.
1. Technologie vkládání THC
1. Tváření kolíků komponentů
DIP zařízení je třeba před vložením tvarovat
(1) Ručně opracované tvarování součásti: Ohnutý kolík lze tvarovat pinzetou nebo malým šroubovákem, jak je znázorněno na obrázku níže.
(2) Strojní zpracování tváření součástí: Strojní tváření součástí se provádí pomocí speciálního tvářecího stroje. Princip práce spočívá v tom, že podavač využívá vibrační podávání materiálů (například zásuvných tranzistorů) s děličem pro umístění tranzistoru. Prvním krokem je ohnutí pinů na obou stranách vlevo a vpravo. Druhým krokem je ohnutí prostředního pinu dozadu nebo dopředu, aby se vytvořil tvar. Jak je znázorněno na následujícím obrázku.
2. Vložení komponent
Technologie vkládání skrz otvor se dělí na ruční vkládání a automatické vkládání mechanického zařízení
(1) Ruční vkládání a svařování by mělo nejprve vložit ty součásti, které je třeba mechanicky upevnit, jako je chladicí rošt, držák, spona atd. napájecího zařízení, a poté vložit součásti, které je třeba svařit a upevnit. Při vkládání se nedotýkejte přímo kolíků součástek a měděné fólie na tiskové desce.
(2) Mechanické automatické zasouvání (označované jako AI) je nejpokročilejší automatizovanou výrobní technologií v instalaci současných elektronických výrobků. Instalace automatického mechanického zařízení by měla nejprve vložit komponenty s nižší výškou a poté instalovat komponenty s vyšší výškou. Cenné klíčové komponenty by měly být vloženy do finální instalace. Instalace držáku, úchytu atd. pro odvod tepla by měla probíhat co nejblíže procesu svařování. Pořadí montáže komponentů desky plošných spojů je znázorněno na následujícím obrázku.
3. Pájení vlnou
(1) Princip pájení vlnou
Pájení vlnou je druh technologie, která vytváří specifický tvar pájkové vlny na povrchu roztavené pájky pomocí pumpovacího tlaku a vytváří pájecí bod v oblasti svařování kolíků, když součástka vložená s součástí prochází pájecí vlnou pod pevným úhlem. Součástka se nejprve předehřeje v předehřívací zóně svářecího stroje během procesu přepravy řetězovým dopravníkem (předehřev součástky a dosažená teplota jsou stále řízeny předem stanovenou teplotní křivkou). Při skutečném svařování je obvykle nutné regulovat teplotu předehřevu povrchu součástky, takže mnoho zařízení má přidána odpovídající zařízení pro detekci teploty (například infračervené detektory). Po předehřátí se sestava zavádí do vodicí drážky pro svařování. Cínová nádržka obsahuje roztavenou pájku a tryska na dně ocelové nádrže stříká pevně tvarovaný vrchol vlny roztavené pájky, takže když svařovaný povrch součástky prochází vlnou, je zahříván pájecí vlnou a pájecí vlna také zvlhčuje svařovanou oblast a rozpíná se, aby ji vyplnila, čímž se nakonec dosáhne svařovacího procesu. Princip fungování je znázorněn na obrázku níže.
Pájení vlnou využívá princip konvekčního přenosu tepla k ohřevu svařované oblasti. Vlna roztavené pájky působí jako zdroj tepla, jednak proudí a omývá oblast svařování kolíků, a jednak hraje roli vedení tepla, čímž se oblast svařování kolíků zahřívá. Aby se zajistilo zahřátí svařované oblasti, má pájecí vlna obvykle určitou šířku, takže když svařovaný povrch součásti prochází vlnou, dochází k dostatečnému ohřevu, smáčení atd. Při tradičním vlnovém pájení se obvykle používá jednoduchá vlna, která je relativně plochá. Při použití olověné pájky se v současnosti používá dvojitá vlna. Jak je znázorněno na následujícím obrázku.
Pin součástky umožňuje pájce v pevném stavu proniknout do metalizovaného průchozího otvoru. Když se pin dotkne vlny pájky, tekutá pájka stoupá po pinu a stěně otvoru pomocí povrchového napětí. Kapilární působení metalizovaných průchozích otvorů zlepšuje stoupání pájky. Poté, co pájka dosáhne kontaktu s deskou plošných spojů, rozprostře se působením povrchového napětí plošky. Stoupající pájka odvádí tavidlo a vzduch z průchozího otvoru, čímž jej vyplní a po ochlazení vytvoří pájený spoj.
(2) Hlavní součásti vlnového svařovacího stroje
Vlnový svářecí stroj se skládá hlavně z dopravního pásu, ohřívače, plechové nádrže, čerpadla a zařízení pro napěňování (nebo rozprašování) tavidla. Dělí se hlavně na zónu pro přidávání tavidla, předehřívací zónu, svařovací zónu a chladicí zónu, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
3. Hlavní rozdíly mezi vlnovým pájením a reflow svařováním
Hlavní rozdíl mezi vlnovým pájením a reflow svařováním spočívá v tom, že se liší zdroj tepla a způsob přívodu pájky při svařování. Při vlnovém pájení se pájka předehřívá a taví v nádrži a vlna pájky vytvářená čerpadlem hraje dvojí roli: zdroje tepla a přívodu pájky. Vlna roztavené pájky ohřívá průchozí otvory, kontaktní plošky a piny součástek desky plošných spojů a zároveň poskytuje pájku potřebnou k vytvoření pájených spojů. Při reflow pájení je pájka (pájecí pasta) předem přiřazena do oblasti svařování desky plošných spojů a úlohou zdroje tepla během reflow je pájku znovu roztavit.
(1) 3 Úvod do procesu selektivního pájení vlnou
Zařízení pro vlnové pájení bylo vynalezeno před více než 50 lety a má výhody vysoké výrobní efektivity a velkého výkonu při výrobě součástek a desek plošných spojů s průchozími otvory, takže kdysi bylo nejdůležitějším svařovacím zařízením v automatické hromadné výrobě elektronických výrobků. Jeho použití však má určitá omezení: (1) parametry svařování se liší.
Různé pájené spoje na stejné desce plošných spojů mohou vyžadovat velmi odlišné parametry svařování kvůli jejich odlišným vlastnostem (jako je tepelná kapacita, rozteč pinů, požadavky na penetraci cínu atd.). Charakteristickým rysem vlnového pájení je však to, že se všechny pájené spoje na celé desce plošných spojů svařují za stejných nastavených parametrů, takže se různé pájené spoje musí vzájemně „usadit“, což ztěžuje vlnové pájení plné splnění požadavků na svařování vysoce kvalitních desek plošných spojů;
(2) Vysoké provozní náklady.
Při praktickém použití tradičního vlnového pájení s sebou nese stříkání tavidla na celou plochu a tvorba cínové strusky vysoké provozní náklady. Zejména při bezolovnatém svařování je cena bezolovnaté pájky více než trojnásobná oproti pájce s olovem, což vede k nárůstu provozních nákladů způsobených cínovou struskou. Kromě toho bezolovnatá pájka dále taví měď na podložce a složení pájky v cínovém válci se v průběhu času mění, což vyžaduje pravidelné přidávání čistého cínu a drahého stříbra k řešení problému.
(3) Údržba a problémy s údržbou.
Zbytkový tok z výroby zůstává v přenosovém systému vlnového pájení a vzniklá cínová struska musí být pravidelně odstraňována, což uživateli ztěžuje údržbu zařízení a údržbu; Z těchto důvodů vzniklo selektivní vlnové pájení.
Takzvané selektivní vlnové pájení desek plošných spojů (PCBA) stále používá původní cínovou pec, ale rozdíl je v tom, že deska musí být umístěna v nosiči cínové pece, což je to, co často říkáme o upínacím přípravku pece, jak je znázorněno na obrázku níže.
Díly vyžadující vlnové pájení se poté odkryjí cínem a ostatní díly se chrání opláštěním vozidla, jak je znázorněno níže. Je to trochu jako umístění záchranného kruhu do bazénu, místo zakryté záchranným kruhem se nedostane do vody, a pokud je nahradíte plechovým vařičem, místo zakryté vozidlem se přirozeně nedostane do cínu a nebude zde problém s opětovným tavením cínu nebo padajícími díly.
"Proces svařování reflow skrz otvor"
Svařování reflow skrz otvor je proces svařování reflow pro vkládání součástek, který se používá hlavně při výrobě povrchových montážních desek obsahujících několik zásuvných prvků. Jádrem technologie je metoda nanášení pájecí pasty.
1. Úvod do procesu
Podle způsobu nanášení pájecí pasty lze svařování reflow otvorem rozdělit na tři druhy: svařování reflow otvorem s potiskem trubek, svařování reflow otvorem s potiskem pájecí pasty a svařování reflow tvarovaných plechů otvorem.
1) Trubkový tisk skrz otvor proces svařování reflow
Proces svařování reflow pro trubkový tisk skrz otvor je nejstarší aplikací procesu svařování reflow pro součástky skrz otvor, který se používá hlavně při výrobě barevných televizních tunerů. Jádrem procesu je lisování trubkových pájecích past, proces je znázorněn na obrázku níže.
2) Tisk pájecí pasty skrz otvor procesem svařování reflow
Proces svařování reflow s potiskem pájecí pasty skrz otvor je v současnosti nejrozšířenějším procesem svařování reflow skrz otvor, který se používá hlavně pro smíšené desky plošných spojů obsahující malý počet zásuvných modulů. Proces je plně kompatibilní s konvenčním procesem svařování reflow, nevyžaduje žádné speciální procesní vybavení, jediným požadavkem je, aby svařované zásuvné komponenty byly vhodné pro svařování reflow skrz otvor. Proces je znázorněn na následujícím obrázku.
3) Proces svařování reflow pro vstřikování plechu skrz otvor
Proces svařování reflow z lisovaného plechu skrz otvor se používá hlavně pro vícepinové konektory. Pájka není pájecí pasta, ale lisovaný plech, obvykle přidáván přímo výrobcem konektoru a montáž je možná pouze zahřátím.
Požadavky na konstrukci pro přetavování skrz otvor
1. Požadavky na návrh desek plošných spojů
(1) Vhodné pro desky plošných spojů o tloušťce menší nebo rovné 1,6 mm.
(2) Minimální šířka plošky je 0,25 mm a roztavená pájecí pasta se jednou „natáhne“ a cínová kulička se netvoří.
(3) Vzdálenost mezi součástkami a deskou by měla být větší než 0,3 mm
(4) Vhodná délka vodiče vyčnívajícího z kontaktní plošky je 0,25~0,75 mm.
(5) Minimální vzdálenost mezi jemnými roztečovými komponenty, jako je 0603, a podložkou je 2 mm.
(6) Maximální otvor ocelové sítě lze rozšířit o 1,5 mm.
(7) Clona je průměr tuhy plus 0,1~0,2 mm. Jak je znázorněno na následujícím obrázku.
"Požadavky na otvory pro okna z ocelového pletiva"
Obecně platí, že pro dosažení 50% vyplnění otvoru je nutné rozšířit ocelové síťové okno. Konkrétní množství vnějšího roztažení by mělo být stanoveno podle tloušťky desky plošných spojů, tloušťky ocelové sítě, mezery mezi otvorem a vývodem a dalších faktorů.
Obecně platí, že pokud roztažnost nepřesáhne 2 mm, pájecí pasta se stáhne zpět a naplní otvor. Je třeba poznamenat, že vnější roztažnost nemůže být stlačena pouzdrem součástky, nebo se musí vyhnout tělu pouzdra součástky a na jedné straně vytvořit cínovou kuličku, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
"Úvod do konvenčního procesu montáže desek plošných spojů"
1) Montáž na jednu stranu
Průběh procesu je znázorněn na obrázku níže.
2) Vkládání z jedné strany
Průběh procesu je znázorněn na obrázku 5 níže.
Tvarování pinů zařízení při vlnovém pájení je jednou z nejméně efektivních částí výrobního procesu, což s sebou nese riziko elektrostatického poškození, prodlužuje dodací lhůtu a také zvyšuje pravděpodobnost chyby.
3) Oboustranná montáž
Průběh procesu je znázorněn na obrázku níže.
4) Jedna strana smíšená
Průběh procesu je znázorněn na obrázku níže.
Pokud je k dispozici málo průchozích otvorů, lze použít svařování reflow a ruční svařování.
5) Oboustranné míchání
Průběh procesu je znázorněn na obrázku níže.
Pokud je použito více oboustranných SMD součástek a méně THT součástek, mohou být zásuvné součástky reflow nebo ručně svařované. Vývojový diagram procesu je uveden níže.
