Come funziona la saldatura a onda

Come funziona la saldatura a onda

Agli albori dell'industria elettronica, prima che la tecnologia SMT (surface mount technology) fosse pienamente sviluppata, quasi tutti gli assemblaggi di schede a circuito dovevano passare attraverso saldatura a onda per saldare i componenti elettronici al circuito stampato.

Indice dei contenuti
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    Che cos'è la saldatura a onda

    Il motivo per cui viene chiamata "saldatura a onda" è che durante la saldatura viene utilizzato un forno per lo stagno. Il forno di stagno viene riscaldato a una temperatura sufficiente per fondere la barra di stagno e formare un liquido di stagno fuso. Possiamo considerare questo liquido di stagno come una pozza di "acqua di lago". Quando è calmo e non ci sono onde, si chiama "onda di avvezione". Quando l'acqua del lago viene agitata per far muovere le onde, si parla di "onda turbolenta". 

    La barca scivola sulla superficie calma o leggermente ondulata del lago, permettendo al liquido di stagno di aderire tra i piedi delle parti elettroniche e il circuito stampato. Dopo aver attraversato il liquido di stagno, questo si raffredda rapidamente e la saldatura salda le parti elettroniche al circuito stampato.

    Perché la saldatura a onda non è stata sostituita totalmente da SMT

    Con il rapido sviluppo della tecnologia industriale, la maggior parte dei componenti elettronici sta diventando sempre più piccola, in grado di soddisfare i requisiti della saldatura a riflusso SMT (come le parti di piccole dimensioni e la resistenza alle alte temperature di riflusso), quindi la maggior parte dei produttori di PCB ha abbandonato il processo di saldatura a onda, anche per alcune parti che non possono essere ridotte di dimensioni, finché la resistenza alla temperatura del materiale può soddisfare i requisiti della saldatura a riflusso SMT, il processo (PIH) paste-in-hole può anche essere utilizzato per ottenere la saldatura utilizzando un forno a riflusso.

    Detto questo, c'è ancora un piccolo numero di componenti elettronici che non possono ancora soddisfare i requisiti del processo SMT, per cui in alcuni casi questo processo consuma molta saldatura.

    Processo SMT

    Il processo di saldatura a onda

    Zona di flusso

    Lo scopo dell'utilizzo del flussante è quello di migliorare la qualità della saldatura dei componenti, poiché i PCB, le parti elettroniche e persino il liquido di stagno possono essere inquinati nell'ambiente di stoccaggio e di utilizzo, causando l'ossidazione e compromettendo la qualità della saldatura. La funzione principale del "flussante" è quella di rimuovere gli ossidi e la sporcizia dalla superficie metallica, oltre a formare una sottile pellicola sulla superficie metallica per isolare l'aria durante le operazioni ad alta temperatura, in modo che la saldatura non si ossidi facilmente.

    Tuttavia, il processo di saldatura a onda deve utilizzare lo stagno fuso come mezzo di saldatura. Trattandosi di stagno liquido, la temperatura deve essere superiore al punto di fusione della saldatura. La temperatura attuale della saldatura senza piombo SAC305 è di circa 217°C; il flussante generale non può essere mantenuto a lungo a una temperatura così elevata, quindi se si desidera aggiungere del flussante, è necessario applicarlo prima che il circuito passi attraverso il liquido di stagno.

    In generale, esistono due modi per applicare il flussante. Uno è quello di utilizzare un flussante schiumogeno. Quando il circuito passa attraverso l'area del flussante, questo aderisce al circuito stesso. Lo svantaggio di questo metodo è che il flussante non può essere applicato in modo uniforme sulla scheda, con il risultato di una saldatura scadente delle parti non rivestite di flussante.

    Il secondo metodo di applicazione del flussante è quello a spruzzo

    Il secondo metodo di applicazione del flusso è quello a spruzzo. L'ugello viene posizionato nella parte inferiore della catena e, al passaggio del circuito stampato, viene spruzzato dal basso verso l'alto. Questo metodo presenta anche uno svantaggio: il flussante passa più facilmente attraverso la fessura del circuito stampato. A volte, il flussante può contaminare direttamente le parti sulla parte anteriore del circuito, o addirittura penetrare all'interno di alcune parti sensibili al flussante, causando una minaccia in futuro. Oppure rimane sulla parte superiore della saldatrice a onda.

    Se la macchina non viene pulita regolarmente, quando il flusso si accumula fino a una certa quantità, gocciola e un grosso grumo contamina direttamente la parte anteriore della scheda di circuito. Se il flusso cade direttamente sulla scheda di circuito senza essere trattato, è probabile che provochi problemi di qualità, come la corrosione della scheda di circuito o microcircuiti.

    Zona di preriscaldamento

    Proprio come il Linea di produzione SMTIl processo di saldatura a onda richiede anche il preriscaldamento del circuito stampato prima della saldatura vera e propria. Ciò serve a ridurre la deformazione del circuito stampato e a evitare l'umidità interna di alcune parti. In caso contrario, la scheda verrà riscaldata direttamente dalla temperatura ambiente a una temperatura superiore a 217°C, con il rischio di delaminazione.

    Zona di saldatura

    Molte barre di stagno vengono gettate nel serbatoio e poi riscaldate e fuse in stagno liquido, quindi questo processo richiede molto materiale di stagno. Trattandosi di stagno liquido, è possibile realizzare diverse superfici di stagno in base alle caratteristiche del liquido per soddisfare le esigenze di saldatura dello stagno.

    In generale, il bagno di stagno nel forno a stagno viene diviso in due fessure. La prima fessura è chiamata onda di truciolo e la seconda fessura è chiamata onda. Queste due fessure hanno funzioni diverse. Nella maggior parte dei casi vengono attivate solo le onde advettive.

    Onda di chip

    Parti SMD

    Utilizzare uno strumento per mescolare il liquido di stagno e formare un effetto a fontana. Lo scopo principale è quello di saldare le parti SMD, perché le parti SMD sono generalmente distribuite in modo denso in varie aree della scheda di circuito, e ci sono grandi e piccole, alte e basse, perché l'azione della scheda di circuito è simile allo scorrimento di un sampan. Immaginate che se c'è un oggetto grande sotto il sampan, il cosiddetto "effetto ombra" si formerà dietro l'oggetto grande durante lo scorrimento.

    Lo stesso vale per il liquido di stagno: se non c'è liquido di stagno, non può toccare queste parti o i giunti di saldatura in ombra, causando il problema della saldatura a vuoto. Tuttavia, poiché il liquido di stagno è sempre in movimento, a volte la saldatura non è sufficientemente uniforme e possono verificarsi persino ponti di saldatura o affilature, per cui l'onda viene generalmente aggiunta dopo l'onda turbolenta.

    Onda

    È in qualche modo simile a una superficie d'acqua ferma, ma in realtà si tratta di un liquido di stagno che scorre ininterrottamente, ma il flusso è molto regolare, il che consente di eliminare efficacemente alcune bave e problemi di saldatura a ponte e di cortocircuito causati dalle onde turbolente. Inoltre, l'onda di avvezione ha un ottimo effetto di saldatura sui componenti tradizionali a foro passante (lunghe gambe che sporgono dal circuito stampato). Se durante la saldatura a onda sono presenti solo componenti a foro passante, si può anche considerare di disattivare l'onda di spoiler e utilizzare solo l'avvezione per completare la saldatura.

    ponte di cortocircuito

    Zona di raffreddamento

    Una singola onda di avvezione aiuta anche a ridurre il problema del ponte di cortocircuito dei plug-in multipli, perché il flussante sarà evaporato nell'onda di turbolenza del processo a doppia onda, e quando si arriva all'onda di avvezione, c'è meno disossidazione e supporto di saldatura del flussante. Se la bagnabilità della saldatura diventa.

    Quest'area utilizza generalmente una ventola di raffreddamento all'uscita del forno a stagno, che ha il compito di raffreddare il circuito stampato che ha appena attraversato il liquido di stagno ad alta temperatura, perché ci saranno alcune operazioni di saldatura e riparazione da eseguire immediatamente. In genere, i circuiti stampati che passano attraverso il forno a stagno non utilizzano apparecchiature di raffreddamento rapido, probabilmente perché la maggior parte di essi è costituita da componenti tradizionali a foro passante o da parti SMD più grandi.

    Alcuni forni a onde aggiungono un ulteriore processo di pulizia alla fine, perché alcune schede di circuito passano comunque attraverso il processo di pulizia.

    Perché è necessario un angolo di inclinazione durante la saldatura a onda?

    La pista della "saldatura a onda" ha un certo angolo di inclinazione rispetto alla superficie dello stagno. In genere, l'angolo di inclinazione è di circa 3~7°. La ragione di questa leggera inclinazione è quella di facilitare la rimozione dello stagno quando il giunto di saldatura si separa dalla superficie di stagno. Questo angolo di inclinazione è chiamato anche "angolo di de-stagno". Quando si passa lo stagno, è necessario un angolo in cui la Scheda PCB e la superficie dello stagno liquido fuso sono separate. Se l'angolo di stagnatura è minore, il giunto di saldatura sarà maggiore e viceversa.

    Se la pista e la superficie di stagno non sono inclinate durante la "saldatura a onda" e non c'è un angolo di dissaldatura, i giunti di saldatura saranno troppo grandi e sarà facile che compaiano un gran numero di giunti di saldatura. Un certo angolo di dissaldatura durante la saldatura a onda può favorire la formazione di giunti di saldatura in eccesso. Il liquido di stagno fuso scorre per gravità nel forno di saldatura a onda lungo l'angolo di dissaldatura per controllare la quantità di stagno nel giunto di saldatura.

    Che cos'è la saldatura a onda selettiva

    Poiché non tutte le parti dei circuiti stampati richiedono la saldatura a onda, spesso ci sono centinaia di parti su una scheda, ma meno di 5 parti richiedono la saldatura a onda, è nata la saldatura a onda selettiva.
    Esistono due tipi di saldatura a onda selettiva:

    Il primo tipo di saldatura a onda selettiva consiste nell'utilizzare un supporto per forno di saldatura a onda per coprire le parti che non necessitano di saldatura a onda e il processo segue ancora il forno di stagno originale per la saldatura a onda. La seconda saldatura a onda selettiva prevede l'utilizzo di un piccolo forno a stagno. L'ugello di piccole dimensioni può essere spostato in modo da allinearsi alle parti da saldare, risparmiando così la saldatura.

    Conclusione

    Anche se con molti svantaggi rispetto all'SMT, la saldatura ad onda è stata ancora utilizzata nella Fabbrica di assemblaggio di PCB per le sue caratteristiche uniche e non può essere facilmente sostituito da altri processi produttivi.

    FAQ

    Il motivo per cui viene chiamata "saldatura a onda" è che durante la saldatura viene utilizzato un forno per lo stagno. Il forno di stagno viene riscaldato a una temperatura sufficiente per fondere la barra di stagno e formare un liquido di stagno fuso. Possiamo considerare questo liquido di stagno come una pozza di "acqua di lago". Quando è calmo e non ci sono onde, si chiama "onda di avvezione".

    Esiste ancora un piccolo numero di componenti elettronici che non possono ancora soddisfare i requisiti del processo SMT, per cui in alcuni casi questo processo consuma molta saldatura.

    Esistono due tipi di saldatura a onda selettiva: Il primo tipo di saldatura a onda selettiva consiste nell'utilizzare un supporto per forno di saldatura a onda per coprire le parti che non necessitano di saldatura a onda e il processo segue ancora il forno di stagno di saldatura a onda originale. La seconda saldatura a onda selettiva prevede l'utilizzo di un piccolo forno a stagno. L'ugello di piccole dimensioni può essere spostato in modo da allinearsi alle parti da saldare, risparmiando così la saldatura.

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