Детальний процес виробництва друкованих плат (включаючи весь процес DIP), заходьте та переконайтеся!
"Процес хвильової пайки"
Паяння хвилею паяння – це, як правило, процес зварювання для вставних пристроїв. Це процес, у якому розплавлений рідкий припій за допомогою насоса формує певну форму хвилі припою на поверхні рідини резервуара для припою, а друкована плата вставленого компонента проходить через пік хвилі припою під певним кутом та на певну глибину занурення в передавальному ланцюзі для досягнення зварювання паяного з'єднання, як показано на малюнку нижче.
Загальний процес виглядає наступним чином: вставка пристрою -- завантаження друкованої плати -- паяння хвилею пайки -- розвантаження друкованої плати -- обрізка DIP-виводів -- очищення, як показано на малюнку нижче.
1. Технологія введення ТГК
1. Формування штифтів компонентів
DIP-пристроям необхідно надати форму перед вставкою
(1) Формування компонента, обробленого вручну: Вигнутому штифту можна надати форму пінцетом або невеликою викруткою, як показано на малюнку нижче.
(2) Машинна обробка формоутворення компонентів: машинне формоутворення компонентів виконується за допомогою спеціального формоутворювального обладнання, принцип роботи якого полягає в тому, що подавач використовує вібраційну подачу для подачі матеріалів (наприклад, транзисторів, що вставляються) з роздільником для розташування транзистора, перший крок - зігнути контакти з обох боків лівого та правого боків; другий крок - зігнути середній контакт назад або вперед для формування. Як показано на наступному малюнку.
2. Вставка компонентів
Технологія вставки через отвір поділяється на ручну вставку та автоматичну вставку механічного обладнання
(1) Під час ручного введення та зварювання спочатку слід вставити ті компоненти, які потребують механічного закріплення, такі як стійка для охолодження, кронштейн, затискач тощо, силового пристрою, а потім вставити компоненти, які потребують зварювання та фіксації. Під час введення не торкайтеся безпосередньо контактів компонентів та мідної фольги на друкованій формі.
(2) Механічне автоматичне підключення (так званий ШІ) є найсучаснішою автоматизованою технологією виробництва для встановлення сучасних електронних виробів. Під час встановлення автоматичного механічного обладнання спочатку слід встановлювати компоненти меншої висоти, а потім компоненти більшої висоти. Важливі ключові компоненти слід встановлювати під час остаточного монтажу. Встановлення тепловідвідної стійки, кронштейна, затискача тощо має відбуватися найближче до процесу зварювання. Послідовність складання компонентів друкованої плати показана на наступному рисунку.
3. Хвилеве паяння
(1) Принцип роботи хвильової пайки
Хвилеве паяння – це вид технології, яка формує певну форму хвилі припою на поверхні розплавленого рідкого припою за допомогою тиску накачування та формує пляму припою в зоні зварювання штифтів, коли компонент збірки, вставлений разом з компонентом, проходить через хвилю припою під фіксованим кутом. Компонент спочатку попередньо нагрівається в зоні попереднього нагрівання зварювального апарату під час процесу передачі ланцюговим конвеєром (попереднє нагрівання компонента та досягнена температура все ще контролюються заданою температурною кривою). Під час фактичного зварювання зазвичай необхідно контролювати температуру попереднього нагрівання поверхні компонента, тому багато пристроїв додають відповідні пристрої виявлення температури (наприклад, інфрачервоні детектори). Після попереднього нагрівання збірка потрапляє в канавку для зварювання. Олов'яний резервуар містить розплавлений рідкий припій, а сопло в нижній частині сталевого резервуара розпилює фіксовану форму гребеня хвилі розплавленого припою, так що коли зварювальна поверхня компонента проходить через хвилю, вона нагрівається хвилею припою, а хвиля припою також зволожує зону зварювання та розширюється, щоб заповнити її, нарешті завершуючи процес зварювання. Принцип її роботи показано на малюнку нижче.
Хвильова пайка використовує принцип конвекційної теплопередачі для нагрівання зони зварювання. Хвиля розплавленого припою діє як джерело тепла, з одного боку, обтікаючи зону зварювання контактів, а з іншого боку, також відіграє роль теплопровідності, і зона зварювання контактів нагрівається під дією цієї дії. Для забезпечення нагрівання зони зварювання хвиля припою зазвичай має певну ширину, завдяки чому, коли поверхня зварювання компонента проходить через неї, відбувається достатній нагрів, зволоження тощо. У традиційній хвильовій пайці зазвичай використовується одна хвиля, яка є відносно плоскою. При використанні свинцевого припою в даний час використовується подвійна хвиля. Як показано на наступному малюнку.
Вивід компонента забезпечує шлях для занурення припою в металізований наскрізний отвір у твердому стані. Коли вивід торкається хвилі припою, рідкий припій піднімається по виводу та стінці отвору за допомогою поверхневого натягу. Капілярна дія металізованих наскрізних отворів покращує підйом припою. Після того, як припій досягає контактної площадки друкованої плати, він розтікається під дією поверхневого натягу площадки. Піднімаючийся припій виводить флюсовий газ і повітря з наскрізного отвору, таким чином заповнюючи наскрізний отвір і утворюючи паяне з'єднання після охолодження.
(2) Основні компоненти хвильового зварювального апарату
Зварювальний апарат хвилеподібного типу складається в основному з конвеєрної стрічки, нагрівача, резервуара для жерсті, насоса та пристрою для спінювання (або розпилення) флюсу. Він в основному поділяється на зону додавання флюсу, зону попереднього нагрівання, зону зварювання та зону охолодження, як показано на наступному рисунку.
3. Основні відмінності між хвильовою пайкою та зварюванням оплавленням
Основна відмінність між паянням хвилею та зварюванням оплавленням полягає в тому, що джерело нагрівання та метод подачі припою під час зварювання відрізняються. При паянні хвилею припій попередньо нагрівається та плавиться в резервуарі, а хвиля припою, що створюється насосом, відіграє подвійну роль джерела тепла та подачі припою. Хвиля розплавленого припою нагріває наскрізні отвори, контактні площадки та контакти компонентів друкованої плати, а також забезпечує припій, необхідний для формування паяних з'єднань. При паянні оплавленням припій (паяльна паста) попередньо розподіляється по зоні зварювання друкованої плати, а роль джерела тепла під час оплавлення полягає в повторному плавленні припою.
(1) 3 Вступ до процесу селективного паяння хвилею
Обладнання для хвильового паяння було винайдено понад 50 років тому та має переваги високої виробничої ефективності та великої продуктивності при виготовленні компонентів та друкованих плат з наскрізними отворами, тому колись воно було найважливішим зварювальним обладнанням в автоматичному масовому виробництві електронних виробів. Однак існують деякі обмеження в його застосуванні: (1) параметри зварювання різні.
Різні паяні з'єднання на одній платі можуть вимагати дуже різних параметрів зварювання через їхні різні характеристики (такі як теплоємність, відстань між контактами, вимоги до проникнення олова тощо). Однак характеристикою хвильового паяння є повне зварювання всіх паяних з'єднань на всій платі за однаковими встановленими параметрами, тому різні паяні з'єднання повинні "осідати" одне з одним, що ускладнює повне виконання вимог до зварювання високоякісних друкованих плат хвильовим паянням;
(2) Високі експлуатаційні витрати.
При практичному застосуванні традиційного хвильового паяння, напилення флюсу на всю пластину та утворення олов'яного шлаку призводять до високих експлуатаційних витрат. Особливо під час безсвинцевого зварювання, оскільки ціна безсвинцевого припою більш ніж у 3 рази вища, ніж у свинцевого, збільшення експлуатаційних витрат, спричинене олов'яним шлаком, є дуже дивним. Крім того, безсвинцевий припій продовжує плавити мідь на контактній площадкі, і склад припою в олов'яному циліндрі з часом змінюється, що вимагає регулярного додавання чистого олова та дорогого срібла для вирішення проблеми;
(3) Технічне обслуговування та проблеми з його обслуговуванням.
Залишковий флюс у виробництві залишатиметься в системі передачі хвильового паяння, а утворений олов'яний шлак необхідно регулярно видаляти, що ускладнює для користувача технічне обслуговування обладнання; саме з цих причин виникло селективне хвильове паяння.
Так звана селективна хвильова пайка друкованих плат все ще використовує оригінальну олов'яну піч, але різниця полягає в тому, що плату потрібно розміщувати в тримачі олов'яної печі, що ми часто кажемо про кріплення печі, як показано на малюнку нижче.
Деталі, що потребують паяння хвилею пайки, потім піддаються впливу олова, а інші деталі захищаються покриттям транспортного засобу, як показано нижче. Це трохи схоже на те, якби ви поставили рятувальний круг у басейні: місце, покрите рятувальним кругом, не потраплятиме вода, а якщо замінити його бляшаною плитою, то місце, покрите транспортним засобом, природно, не потраплятиме олово, і не виникне проблеми з повторним плавленням олова або падінням деталей.
"Процес зварювання оплавленням через отвір"
Зварювання оплавленням через отвір – це процес зварювання оплавленням для вставки компонентів, який в основному використовується у виробництві пластин для поверхневого монтажу, що містять кілька вставних елементів. Основою технології є метод нанесення паяльної пасти.
1. Вступ до процесу
Залежно від способу нанесення паяльної пасти, зварювання оплавленням наскрізних отворів можна розділити на три види: зварювання оплавленням з нанесенням паяльної пасти на отвір, зварювання оплавленням з нанесенням паяльної пасти на отвір та зварювання оплавленням литих жерстьових листів на отвір.
1) Трубчастий друк через отвір процес зварювання оплавленням
Процес зварювання оплавленням для трубчастого друку через отвір є найдавнішим застосуванням процесу зварювання оплавленням компонентів через отвір, який в основному використовується у виробництві кольорових телевізійних тюнерів. Основою процесу є пресування трубчастої паяльної пасти, процес показано на малюнку нижче.
2) Друк паяльної пасти через отвір, процес зварювання оплавленням
Процес зварювання оплавленням через отвір з використанням друку паяльної пасти наразі є найширше використовуваним процесом зварювання оплавленням через отвір, який в основному використовується для змішаних друкованих плат, що містять невелику кількість роз'ємів. Процес повністю сумісний зі звичайним процесом зварювання оплавленням, не потрібне спеціальне технологічне обладнання, єдина вимога полягає в тому, що зварені роз'ємні компоненти повинні бути придатними для зварювання оплавленням через отвір. Процес показано на наступному рисунку.
3) Процес зварювання оплавленням через отвір для лиття жерсті
Процес зварювання оплавленням через отвір у литих жерстяних листах в основному використовується для багатоконтактних роз'ємів. Припій виготовляється не з паяльної пасти, а з литих жерстяних листів, які зазвичай додаються безпосередньо виробником роз'єму, а монтаж можна лише нагрівати.
Вимоги до конструкції оплавлення наскрізного отвору
1. Вимоги до проектування друкованих плат
(1) Підходить для друкованих плат товщиною менше або дорівнює 1,6 мм.
(2) Мінімальна ширина контактної площадки становить 0,25 мм, а розплавлена паяльна паста «витягується» один раз, і олов'яна намистина не утворюється.
(3) Зазор між компонентами та платою (Stand-off) повинен бути більше 0,3 мм
(4) Відповідна довжина дроту, що стирчить з контактної площадки, становить 0,25~0,75 мм.
(5) Мінімальна відстань між компонентами з дрібним інтервалом, такими як 0603, та контактною площадкою становить 2 мм.
(6) Максимальний отвір сталевої сітки можна розширити на 1,5 мм.
(7) Апертура дорівнює діаметру грифеля плюс 0,1~0,2 мм. Як показано на наступному малюнку.
"Вимоги до сталевих сітчастих віконних отворів"
Загалом, для досягнення 50% заповнення отвору, вікно сталевої сітки необхідно розширити, а конкретну величину зовнішнього розширення слід визначати залежно від товщини друкованої плати, товщини сталевої сітки, зазору між отвором і виводом та інших факторів.
Загалом, якщо розширення не перевищує 2 мм, паяльна паста буде витягнута назад і заповнена в отвір. Слід зазначити, що зовнішнє розширення не може бути стиснуте корпусом компонента, або має оминати корпус компонента та утворювати олов'яну кульку з одного боку, як показано на наступному малюнку.
"Вступ до традиційного процесу складання друкованих плат"
1) Монтаж з одного боку
Схема процесу показана на малюнку нижче
2) Вставка з одного боку
Схема процесу показана на рисунку 5 нижче
Формування виводів пристрою при хвильовому паянні є однією з найменш ефективних частин виробничого процесу, що відповідно створює ризик електростатичних пошкоджень та подовжує час доставки, а також збільшує ймовірність помилок.
3) Двосторонній монтаж
Схема процесу показана на малюнку нижче
4) Одна сторона змішана
Схема процесу показана на малюнку нижче
Якщо компонентів з наскрізними отворами небагато, можна використовувати зварювання оплавленням та ручне зварювання.
5) Двостороннє змішування
Схема процесу показана на малюнку нижче
Якщо двосторонніх SMD-пристроїв більше, а компонентів THT менше, то вставні пристрої можуть бути оплавленням або ручним зварюванням. Блок-схема процесу показана нижче.
