Λεπτομερής διαδικασία παραγωγής PCBA (συμπεριλαμβανομένης ολόκληρης της διαδικασίας DIP), μπείτε και δείτε!
"Διαδικασία συγκόλλησης με κύματα"
Η συγκόλληση με κύματα είναι γενικά μια διαδικασία συγκόλλησης για συσκευές plug-in. Είναι μια διαδικασία κατά την οποία το τηγμένο υγρό συγκόλλησης, με τη βοήθεια της αντλίας, σχηματίζει ένα συγκεκριμένο σχήμα κύματος συγκόλλησης στην υγρή επιφάνεια της δεξαμενής συγκόλλησης και η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) του εισαγόμενου εξαρτήματος διέρχεται από την κορυφή του κύματος συγκόλλησης υπό συγκεκριμένη γωνία και ένα ορισμένο βάθος βύθισης στην αλυσίδα μετάδοσης για να επιτευχθεί συγκόλληση με κόλληση, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Η γενική ροή της διαδικασίας έχει ως εξής: εισαγωγή συσκευής --φόρτωση PCB -- συγκόλληση με κύματα --εκτόπιση PCB --κοπή ακίδων DIP -- καθαρισμός, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
1. Τεχνολογία εισαγωγής THC
1. Διαμόρφωση πείρου εξαρτήματος
Οι συσκευές DIP πρέπει να διαμορφώνονται πριν από την εισαγωγή τους
(1) Χειροκίνητη διαμόρφωση εξαρτημάτων: Η λυγισμένη καρφίτσα μπορεί να διαμορφωθεί με τσιμπιδάκι ή ένα μικρό κατσαβίδι, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
(2) Η μηχανική επεξεργασία της διαμόρφωσης εξαρτημάτων: η μηχανική διαμόρφωση των εξαρτημάτων ολοκληρώνεται με ένα ειδικό μηχάνημα διαμόρφωσης, η αρχή λειτουργίας του είναι ότι ο τροφοδότης χρησιμοποιεί τροφοδοσία με δόνηση για την τροφοδοσία υλικών (όπως τρανζίστορ plug-in) με έναν διαχωριστή για την τοποθέτηση του τρανζίστορ. Το πρώτο βήμα είναι η κάμψη των ακίδων και στις δύο πλευρές της αριστερής και της δεξιάς πλευράς. Το δεύτερο βήμα είναι η κάμψη του μεσαίου πείρου προς τα πίσω ή προς τα εμπρός για να σχηματιστεί. Όπως φαίνεται στην ακόλουθη εικόνα.
2. Εισαγωγή εξαρτημάτων
Η τεχνολογία εισαγωγής μέσω οπών χωρίζεται σε χειροκίνητη εισαγωγή και αυτόματη εισαγωγή μηχανικού εξοπλισμού
(1) Η χειροκίνητη εισαγωγή και συγκόλληση θα πρέπει πρώτα να εισάγονται τα εξαρτήματα που χρειάζονται μηχανική στερέωση, όπως η σχάρα ψύξης, η βάση, το κλιπ κ.λπ. της συσκευής ισχύος, και στη συνέχεια να εισάγονται τα εξαρτήματα που χρειάζονται συγκόλληση και στερέωση. Μην αγγίζετε απευθείας τις ακίδες των εξαρτημάτων και το φύλλο χαλκού στην πλάκα εκτύπωσης κατά την εισαγωγή.
(2) Η μηχανική αυτόματη σύνδεση (αναφέρεται ως AI) είναι η πιο προηγμένη αυτοματοποιημένη τεχνολογία παραγωγής στην εγκατάσταση σύγχρονων ηλεκτρονικών προϊόντων. Η εγκατάσταση του αυτόματου μηχανολογικού εξοπλισμού θα πρέπει πρώτα να εισάγει τα εξαρτήματα με χαμηλότερο ύψος και στη συνέχεια να εγκαθιστά τα εξαρτήματα με υψηλότερο ύψος. Τα πολύτιμα βασικά εξαρτήματα θα πρέπει να τοποθετηθούν στην τελική εγκατάσταση. Η εγκατάσταση της σχάρας απαγωγής θερμότητας, της βάσης, του κλιπ κ.λπ. θα πρέπει να γίνεται κοντά στη διαδικασία συγκόλλησης. Η ακολουθία συναρμολόγησης των εξαρτημάτων της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα.
3. Συγκόλληση με κύματα
(1) Αρχή λειτουργίας της συγκόλλησης με κύματα
Η συγκόλληση με κύματα είναι ένα είδος τεχνολογίας που σχηματίζει ένα συγκεκριμένο σχήμα κύματος συγκόλλησης στην επιφάνεια του τηγμένου υγρού συγκολλητικού μέσω πίεσης άντλησης και σχηματίζει μια κηλίδα συγκόλλησης στην περιοχή συγκόλλησης με πείρο όταν το εξάρτημα συναρμολόγησης που εισάγεται με το εξάρτημα διέρχεται από το κύμα συγκόλλησης υπό σταθερή γωνία. Το εξάρτημα προθερμαίνεται πρώτα στη ζώνη προθέρμανσης της μηχανής συγκόλλησης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μετάδοσης από τον μεταφορέα αλυσίδας (η προθέρμανση του εξαρτήματος και η θερμοκρασία που πρέπει να επιτευχθεί εξακολουθούν να ελέγχονται από την προκαθορισμένη καμπύλη θερμοκρασίας). Στην πραγματική συγκόλληση, είναι συνήθως απαραίτητο να ελέγχεται η θερμοκρασία προθέρμανσης της επιφάνειας του εξαρτήματος, επομένως πολλές συσκευές έχουν προσθέσει αντίστοιχες συσκευές ανίχνευσης θερμοκρασίας (όπως ανιχνευτές υπέρυθρων). Μετά την προθέρμανση, το συγκρότημα εισέρχεται στην αυλάκωση μολύβδου για συγκόλληση. Η δεξαμενή κασσίτερου περιέχει τηγμένο υγρό συγκόλλησης και το ακροφύσιο στο κάτω μέρος της χαλύβδινης δεξαμενής ψεκάζει μια σταθερής μορφής κορυφή κύματος του τηγμένου συγκολλητικού, έτσι ώστε όταν η επιφάνεια συγκόλλησης του εξαρτήματος διέρχεται από το κύμα, θερμαίνεται από το κύμα συγκόλλησης και το κύμα συγκόλλησης υγραίνει επίσης την περιοχή συγκόλλησης και επεκτείνεται για να γεμίσει, επιτυγχάνοντας τελικά τη διαδικασία συγκόλλησης. Η αρχή λειτουργίας της φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Η συγκόλληση με κύματα χρησιμοποιεί την αρχή της μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή για τη θέρμανση της περιοχής συγκόλλησης. Το τηγμένο κύμα συγκόλλησης λειτουργεί ως πηγή θερμότητας, αφενός ρέοντας για να πλύνει την περιοχή συγκόλλησης με πείρο, αφετέρου παίζει επίσης ρόλο αγωγιμότητας θερμότητας και η περιοχή συγκόλλησης με πείρο θερμαίνεται υπό αυτή την επίδραση. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η περιοχή συγκόλλησης θερμαίνεται, το κύμα συγκόλλησης έχει συνήθως ένα ορισμένο πλάτος, έτσι ώστε όταν η επιφάνεια συγκόλλησης του εξαρτήματος διέρχεται από το κύμα, να υπάρχει επαρκής θέρμανση, διαβροχή κ.λπ. Στην παραδοσιακή συγκόλληση με κύματα, χρησιμοποιείται γενικά ένα μονό κύμα και το κύμα είναι σχετικά επίπεδο. Με τη χρήση μολύβδου, υιοθετείται επί του παρόντος η μορφή διπλού κύματος. Όπως φαίνεται στην ακόλουθη εικόνα.
Η καρφίτσα του εξαρτήματος παρέχει έναν τρόπο για να βυθιστεί το συγκολλητικό υλικό στην μεταλλοποιημένη οπή σε στερεά κατάσταση. Όταν η καρφίτσα αγγίζει το κύμα συγκόλλησης, το υγρό συγκολλητικό υλικό ανεβαίνει στην καρφίτσα και το τοίχωμα της οπής μέσω της επιφανειακής τάσης. Η τριχοειδής δράση των μεταλλοποιημένων οπών βελτιώνει την αναρρίχηση του συγκολλητικού υλικού. Αφού το συγκολλητικό υλικό φτάσει στο επίθεμα PcB, απλώνεται υπό την επίδραση της επιφανειακής τάσης του επίθεματος. Το ανερχόμενο συγκολλητικό υλικό αποστραγγίζει το αέριο ροής και τον αέρα από την οπή, γεμίζοντας έτσι την οπή και σχηματίζοντας την ένωση συγκόλλησης μετά την ψύξη.
(2) Τα κύρια εξαρτήματα της μηχανής συγκόλλησης κύματος
Μια μηχανή συγκόλλησης με κύματα αποτελείται κυρίως από έναν ιμάντα μεταφοράς, έναν θερμαντήρα, μια δεξαμενή κασσιτέρου, μια αντλία και μια συσκευή αφρισμού (ή ψεκασμού) ροής. Χωρίζεται κυρίως σε ζώνη προσθήκης ροής, ζώνη προθέρμανσης, ζώνη συγκόλλησης και ζώνη ψύξης, όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα.
3. Κύριες διαφορές μεταξύ συγκόλλησης με κύματα και συγκόλλησης με επαναφορά
Η κύρια διαφορά μεταξύ της συγκόλλησης με κύματα και της συγκόλλησης με επανακυκλοφορία είναι ότι η πηγή θέρμανσης και η μέθοδος τροφοδοσίας συγκολλητικού υλικού κατά τη συγκόλληση είναι διαφορετικές. Στην συγκόλληση με κύματα, το συγκολλητικό υλικό προθερμαίνεται και τήκεται στη δεξαμενή, και το κύμα συγκόλλησης που παράγεται από την αντλία παίζει τον διπλό ρόλο της πηγής θερμότητας και της τροφοδοσίας συγκολλητικού υλικού. Το τηγμένο κύμα συγκόλλησης θερμαίνει τις διαμπερείς οπές, τα μαξιλαράκια και τους ακροδέκτες των εξαρτημάτων της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), παρέχοντας παράλληλα το συγκολλητικό υλικό που απαιτείται για τον σχηματισμό των αρμών συγκόλλησης. Στην συγκόλληση με επανακυκλοφορία, το συγκολλητικό υλικό (πάστα συγκόλλησης) προ-κατανέμεται στην περιοχή συγκόλλησης της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος και ο ρόλος της πηγής θερμότητας κατά την επανακυκλοφορία είναι η επαναλίκνιση του συγκολλητικού υλικού.
(1) 3 Εισαγωγή στη διαδικασία επιλεκτικής συγκόλλησης με κύματα
Ο εξοπλισμός συγκόλλησης με κύματα εφευρέθηκε για περισσότερα από 50 χρόνια και έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής παραγωγικής απόδοσης και της μεγάλης απόδοσης στην κατασκευή εξαρτημάτων διαμπερών οπών και πλακετών κυκλωμάτων, επομένως κάποτε ήταν ο πιο σημαντικός εξοπλισμός συγκόλλησης στην αυτόματη μαζική παραγωγή ηλεκτρονικών προϊόντων. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί στην εφαρμογή του: (1) οι παράμετροι συγκόλλησης είναι διαφορετικές.
Διαφορετικές συνδέσεις συγκόλλησης στην ίδια πλακέτα κυκλώματος ενδέχεται να απαιτούν πολύ διαφορετικές παραμέτρους συγκόλλησης λόγω των διαφορετικών χαρακτηριστικών τους (όπως θερμοχωρητικότητα, απόσταση μεταξύ των ακίδων, απαιτήσεις διείσδυσης κασσίτερου κ.λπ.). Ωστόσο, το χαρακτηριστικό της συγκόλλησης με κύματα είναι η ολοκλήρωση της συγκόλλησης όλων των συνδέσεων συγκόλλησης σε ολόκληρη την πλακέτα κυκλώματος υπό τις ίδιες καθορισμένες παραμέτρους, επομένως οι διαφορετικές συνδέσεις συγκόλλησης πρέπει να "σταθεροποιούνται" μεταξύ τους, γεγονός που καθιστά την συγκόλληση με κύματα πιο δύσκολη την πλήρη κάλυψη των απαιτήσεων συγκόλλησης των πλακετών κυκλωμάτων υψηλής ποιότητας.
(2) Υψηλό λειτουργικό κόστος.
Στην πρακτική εφαρμογή της παραδοσιακής συγκόλλησης με κύματα, ο ψεκασμός ολόκληρης της πλάκας ροής και η παραγωγή σκωρίας κασσιτέρου επιφέρουν υψηλό λειτουργικό κόστος. Ειδικά κατά τη συγκόλληση χωρίς μόλυβδο, επειδή η τιμή της συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο είναι περισσότερο από 3 φορές μεγαλύτερη από την τιμή της συγκόλλησης με μόλυβδο, η αύξηση του λειτουργικού κόστους που προκαλείται από τη σκωρία κασσιτέρου είναι πολύ εκπληκτική. Επιπλέον, η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο συνεχίζει να λιώνει τον χαλκό στο υπόστρωμα και η σύνθεση της συγκόλλησης στον κύλινδρο κασσιτέρου θα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που απαιτεί τακτική προσθήκη καθαρού κασσιτέρου και ακριβού αργύρου για τη διάλυση.
(3) Συντήρηση και προβλήματα συντήρησης.
Η υπολειμματική ροή στην παραγωγή θα παραμείνει στο σύστημα μετάδοσης της συγκόλλησης με κύματα και η σκωρία κασσίτερου που παράγεται πρέπει να απομακρύνεται τακτικά, γεγονός που συνεπάγεται πιο περίπλοκες εργασίες συντήρησης και συντήρησης του εξοπλισμού για τον χρήστη. Για αυτούς τους λόγους, δημιουργήθηκε η επιλεκτική συγκόλληση με κύματα.
Η λεγόμενη επιλεκτική συγκόλληση κύματος PCBA εξακολουθεί να χρησιμοποιεί τον αρχικό κλίβανο κασσιτέρου, αλλά η διαφορά είναι ότι η πλακέτα πρέπει να τοποθετηθεί στον φορέα του κλιβάνου κασσιτέρου, κάτι που λέμε συχνά για το εξάρτημα του κλιβάνου, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Τα εξαρτήματα που απαιτούν κυματοειδή συγκόλληση εκτίθενται στη συνέχεια στον κασσίτερο και τα άλλα εξαρτήματα προστατεύονται με επένδυση οχήματος, όπως φαίνεται παρακάτω. Αυτό μοιάζει λίγο με το να βάζεις ένα σωσίβιο σε μια πισίνα, το σημείο που καλύπτεται από το σωσίβιο δεν θα έχει νερό και αν αντικατασταθεί με μια σόμπα από κασσίτερο, το σημείο που καλύπτεται από το όχημα φυσικά δεν θα έχει κασσίτερο και δεν θα υπάρχει πρόβλημα επανατήξης του κασσίτερου ή πτώσης εξαρτημάτων.
"Διαδικασία συγκόλλησης με επανακυκλοφορία μέσω οπών"
Η συγκόλληση με επαναφορά διαμπερούς οπής είναι μια διαδικασία επαναφοράς συγκόλλησης για την εισαγωγή εξαρτημάτων, η οποία χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή πλακών επιφανειακής συναρμολόγησης που περιέχουν μερικά πρόσθετα εξαρτήματα. Ο πυρήνας της τεχνολογίας είναι η μέθοδος εφαρμογής πάστας συγκόλλησης.
1. Εισαγωγή στη διαδικασία
Σύμφωνα με τη μέθοδο εφαρμογής της πάστας συγκόλλησης, η συγκόλληση με επανακυκλοφορία οπών μπορεί να χωριστεί σε τρία είδη: διαδικασία συγκόλλησης με εκτύπωση σωλήνων μέσω επανακυκλοφορίας οπών, διαδικασία συγκόλλησης με εκτύπωση κολλητικής πάστας μέσω επανακυκλοφορίας οπών και διαδικασία συγκόλλησης με επανακυκλοφορία οπών από χυτευμένο φύλλο κασσίτερου.
1) Σωληνοειδής εκτύπωση μέσω της διαδικασίας συγκόλλησης επανακυκλοφορίας οπών
Η διαδικασία συγκόλλησης με επαναφορά οπών με σωληνωτή εκτύπωση είναι η πρώτη εφαρμογή της διαδικασίας συγκόλλησης με επαναφορά εξαρτημάτων οπών, η οποία χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή έγχρωμων τηλεοπτικών δέκτη. Ο πυρήνας της διαδικασίας είναι η σωληνωτή πρέσα συγκόλλησης με πάστα, η οποία φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
2) Εκτύπωση κόλλας συγκόλλησης μέσω της διαδικασίας συγκόλλησης επανακυκλοφορίας οπών
Η διαδικασία συγκόλλησης με επανακυκλοφορία οπών με εκτύπωση με συγκόλληση με πάστα συγκόλλησης είναι σήμερα η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη διαδικασία συγκόλλησης με επανακυκλοφορία οπών, που χρησιμοποιείται κυρίως για μικτά PCBA που περιέχουν μικρό αριθμό plug-ins, η διαδικασία είναι πλήρως συμβατή με τη συμβατική διαδικασία συγκόλλησης με επανακυκλοφορία, δεν απαιτείται ειδικός εξοπλισμός επεξεργασίας, η μόνη απαίτηση είναι ότι τα συγκολλημένα εξαρτήματα plug-in πρέπει να είναι κατάλληλα για συγκόλληση με επανακυκλοφορία οπών, η διαδικασία φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα.
3) Χύτευση φύλλου κασσίτερου μέσω της διαδικασίας συγκόλλησης επανακυκλοφορίας οπών
Η διαδικασία συγκόλλησης με χυτευμένο φύλλο κασσίτερου μέσω οπών επαναφοράς χρησιμοποιείται κυρίως για συνδετήρες πολλαπλών ακίδων, η συγκόλληση δεν είναι πάστα συγκόλλησης αλλά χυτευμένο φύλλο κασσίτερου, γενικά προστίθεται απευθείας από τον κατασκευαστή του συνδετήρα, η συναρμολόγηση μπορεί να θερμανθεί μόνο.
Απαιτήσεις σχεδιασμού επαναροής διαμπερούς οπής
1. Απαιτήσεις σχεδιασμού PCB
(1) Κατάλληλο για πλακέτα PCB με πάχος μικρότερο ή ίσο με 1,6 mm.
(2) Το ελάχιστο πλάτος του μαξιλαριού είναι 0,25 mm και η λιωμένη πάστα συγκόλλησης "τραβιέται" μία φορά και δεν σχηματίζεται η χάντρα κασσίτερου.
(3) Το κενό μεταξύ των εξαρτημάτων (Stand-off) πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 0,3 mm
(4) Το κατάλληλο μήκος του καλωδίου που προεξέχει από το μαξιλαράκι είναι 0,25~0,75 mm.
(5) Η ελάχιστη απόσταση μεταξύ των λεπτών αποστάσεων εξαρτημάτων όπως το 0603 και του μαξιλαριού είναι 2 mm.
(6) Το μέγιστο άνοιγμα του χαλύβδινου πλέγματος μπορεί να επεκταθεί κατά 1,5 mm.
(7) Το άνοιγμα είναι η διάμετρος του ακροδέκτη συν 0,1~0,2 mm. Όπως φαίνεται στην ακόλουθη εικόνα.
"Απαιτήσεις ανοίγματος παραθύρων από χαλύβδινο πλέγμα"
Γενικά, για να επιτευχθεί πλήρωση οπών 50%, το παράθυρο του χαλύβδινου πλέγματος πρέπει να επεκταθεί, η συγκεκριμένη ποσότητα εξωτερικής διαστολής θα πρέπει να προσδιορίζεται σύμφωνα με το πάχος της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), το πάχος του χαλύβδινου πλέγματος, το διάκενο μεταξύ της οπής και του αγωγού και άλλους παράγοντες.
Γενικά, εφόσον η διαστολή δεν υπερβαίνει τα 2 mm, η πάστα συγκόλλησης θα τραβηχτεί προς τα πίσω και θα γεμίσει την οπή. Πρέπει να σημειωθεί ότι η εξωτερική διαστολή δεν μπορεί να συμπιεστεί από τη συσκευασία του εξαρτήματος ή πρέπει να αποφεύγει το σώμα της συσκευασίας του εξαρτήματος και να σχηματίζει μια χάντρα κασσίτερου στη μία πλευρά, όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα.
"Εισαγωγή στη συμβατική διαδικασία συναρμολόγησης PCBA"
1) Τοποθέτηση σε μία πλευρά
Η ροή της διαδικασίας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα
2) Εισαγωγή από μία πλευρά
Η ροή της διαδικασίας φαίνεται στο Σχήμα 5 παρακάτω
Η διαμόρφωση των ακίδων της συσκευής στην κυματοειδή συγκόλληση είναι ένα από τα λιγότερο αποδοτικά μέρη της παραγωγικής διαδικασίας, γεγονός που συνεπάγεται αντίστοιχα τον κίνδυνο ηλεκτροστατικής βλάβης και παρατείνει τον χρόνο παράδοσης, ενώ παράλληλα αυξάνει την πιθανότητα σφάλματος.
3) Τοποθέτηση διπλής όψης
Η ροή της διαδικασίας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα
4) Μία πλευρά αναμεμειγμένη
Η ροή της διαδικασίας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα
Εάν υπάρχουν λίγα εξαρτήματα διαμπερών οπών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συγκολλήσεις με επαναφορά και χειροκίνητη συγκόλληση.
5) Διπλής όψης ανάμειξη
Η ροή της διαδικασίας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα
Εάν υπάρχουν περισσότερες συσκευές SMD διπλής όψης και λίγα εξαρτήματα THT, οι συσκευές σύνδεσης μπορούν να είναι επανακόλλησης ή χειροκίνητης συγκόλλησης. Το διάγραμμα ροής της διαδικασίας φαίνεται παρακάτω.
