Žádost o cenovou nabídku

Home / Blog

Kompletní průvodce po dvojitých vlnových pájecích strojích

Od jedné vlny ke dvěma vlnám: zásadní vývoj v oblasti pájení

Vlnové pájení je hromadný pájecí proces používaný při výrobě desek plošných spojů (PCB). Spočívá v průchodu desky plošného spoje nad pánví s roztavenou pájkou, kde čerpadlo vytváří vzestupný proud pájky, který vypadá jako stojatá vlna. Jak deska plošného spoje prochází přes tuto vlnu, elektronické součástky se připájí k desce. Tato metoda je zvláště účinná pro pájení průchozích součástek a některých součástek pro povrchovou montáž. Podrobnější informace o tomto procesu naleznete v našem podrobný návod k procesu pájení vlnou. Celý proces je automatizovaný a umožňuje rychlé pájení mnoha desek, což z něj činí nákladově efektivní řešení pro hromadnou výrobu. Abyste pochopili, zda je tento proces pro vás vhodný, je důležité jej porovnat s jinými metodami pájení, jako je například pájení přetavením, o kterém se můžete dozvědět více v našem článku. Vlnové pájení vs. reflow pájení: komplexní srovnání.

Původní metoda pájení jednou vlnou, která byla účinná pro tradiční součástky s průchozími otvory, však začala vykazovat své limity s příchodem složitějších a hustěji osazených desek plošných spojů. Hlavním problémem byla její neschopnost účinně pájet povrchově montované součástky (SMD) a součástky s jemným roztečem na stejné desce jako součástky s průchozími otvory. Jedna hladká (nebo laminární) vlna často měla potíže proniknout do těsných prostorů, což vedlo k “stínování”, kdy součástky blokovaly tok pájky a způsobovaly chybějící spoje nebo “vynechání”.” [Zdroj: CHUXIN SMT] Plynulý tok nebyl dostatečně silný, aby zajistil, že se pájka dostala do všech pokovených průchozích otvorů a kolem všech povrchových montážních podložek, což ohrozilo integritu spojení. Neúplné pájecí filety a pájecí můstky byly častými vadami, které vedly ke zvýšenému počtu oprav a nižšímu výtěžku výroby.

Aby se překonaly tyto významné omezení, byl vyvinut systém dvojitého pájení. Tento inovativní přístup využívá dvě odlišné vlny, aby zajistil komplexní a spolehlivé pájení, zejména u desek se smíšenou technologií.

  1. Bouřlivá vlna: První vlna, se kterou se PCB setkává, je turbulentní vlna neboli čipová vlna. Tato vlna je záměrně rozvířená a silná, vytváří tak čisticí účinek, který vtlačuje pájku i do těch nejhůře přístupných míst. Účinně tak působí proti stínovému efektu a zajišťuje, že všechny vývody a pady součástek, včetně těch na zadní straně SMD, jsou důkladně pokryty pájkou.
  2. Laminární vlna: Bezprostředně po turbulentní vlně prochází deska druhou, hladší laminární vlnou. Účelem této vlny je zdokonalit pájené spoje vytvořené první vlnou. Její jemný, stabilní tok odstraní veškerou přebytečnou pájku, eliminuje potenciální můstky a rampouchy a zajistí čistý, vysoce kvalitní povrch každého spoje.

Přechod na systém s dvojitou vlnou byl nezbytným krokem k uspokojení požadavků moderní výroby elektroniky. Kombinací agresivního pronikání turbulentní vlny s kvalitou povrchové úpravy laminární vlny mohou výrobci dosáhnout vysokého výtěžku a vysoké spolehlivosti, které jsou vyžadovány pro složité sestavy desek plošných spojů. Pro základní pochopení tohoto procesu si přečtěte našeho průvodce na téma co je to vlnové pájení.

Anatomie dvojitého vlnového pájecího stroje

Duální vlnový pájecí systém je pokročilá metoda pájení desek plošných spojů, jejíž účinnost spočívá v koordinovaném fungování jejích klíčových komponent.

1. Dopravníkový systém
Proces začíná Dopravní systém, který je páteří stroje. Přepravuje desky plošných spojů konstantní rychlostí přes všechny fáze procesu pájení. Rychlost dopravníku je kritickým parametrem, který musí být pečlivě kontrolován, aby bylo zajištěno správné nanesení tavidla, předehřátí a doba kontaktu pájky.

2. Tavidlo
Po umístění na dopravník prochází deska plošných spojů tavidlem. Tavidlo nanáší na spodní stranu desky tenkou, rovnoměrnou vrstvu tavidla. Tato chemická látka je nezbytná pro odstranění oxidů a nečistot z kovových povrchů, což zajišťuje pevné metalurgické spojení s pájkou. Mezi běžné metody tavení patří stříkání, pěna nebo tryskové tavidlo, přičemž stříkací tavidla jsou díky své přesnosti nejčastěji používaná v moderních systémech.

3. Zóna předehřívání
Z tavidla vstupuje deska do předhřívací zóny. V této fázi se postupně zvyšuje teplota celé sestavy desky plošných spojů. Předhřívání má dva hlavní účely: aktivuje tavidlo, aby zahájilo proces čištění, a co je ještě důležitější, minimalizuje teplotní šok pro desku plošných spojů a její součásti předtím, než přijdou do styku s roztavenou pájkou. Prevence tepelného šoku je nezbytný pro zachování integrity komponentů a zabránění deformaci desky.

4. Dvojité pájecí vlnové nádoby
Srdcem systému jsou dvě odlišné pájecí vlny, které daly stroji jeho jméno:

  • Turbulentní vlna: První vlna, se kterou se PCB setkává, je turbulentní vlna, neboli čipová vlna. Jedná se o dynamickou, rozvířenou vlnu pájky, která je navržena tak, aby tekla všemi směry. Jejím účelem je zajistit úplné pokrytí pájkou na složitých deskách s vysokou hustotou, zejména pro smáčení podložek a vývodů povrchově montovaných zařízení (SMD), které by jinak mohly být vynechány.
  • Laminární vlna: Bezprostředně po turbulentní vlně následuje laminární vlna. Tato vlna je hladká, stabilní a proudí v jednom směru. Jejím účelem je odstranit přebytečnou pájku, eliminovat můstky a rampouchy, které se mohly vytvořit během turbulentní vlny, a vytvořit dokonalý a spolehlivý pájený spoj. Hladký povrch laminární vlny umožňuje povrchovému napětí odstranit přebytečnou pájku a zanechat pouze to, co je nezbytné pro čisté spojení. [Zdroj: Chuxin SMT].

Proces Dual Wave krok za krokem

Proces dvojitého vlnového pájení lze rozdělit do tří klíčových fází, kterými prochází deska s plošnými spoji, aby bylo dosaženo dokonalého pájeného spoje.

Krok 1: Nanášení tavidla

První a nejdůležitější fází je tavení. Než může deska plošných spojů vytvořit spolehlivé elektrické spoje, musí být její povrchy pečlivě připraveny. Zde hraje klíčovou roli pájecí tavidlo, chemický čisticí prostředek. Hlavní funkcí tavidla je odstranění všech oxidů, které se přirozeně vytvořily na měděných površích desky plošných spojů a vývodech elektronických součástek. Tyto vrstvy oxidů představují významnou překážku, která brání pájce v řádném smáčení kovu a vytvoření silného, trvalého metalurgického spojení. [Zdroj: Kester]. V typickém případě proces pájení vlnou, tavidlo se nanáší na spodní povrch desky plošných spojů pomocí spreje nebo pěnového tavidla. Po nanesení tavidlo nejen čistí stávající oxidy, ale také poskytuje ochrannou bariéru proti opětovné oxidaci během předehřívání. Tím je zajištěno, že povrchy zůstanou čisté a připravené k pájení. Z důvodu ochrany životního prostředí a bezpečnosti se mnoho zařízení rozhoduje pro Tavidlo bez VOC snížit škodlivé emise. Správné výběr tavidla je zásadní, protože má přímý vliv na spolehlivost produktu.

Krok 2: Turbulentní vlna

První vlna je turbulentní vlna, silný příval roztavené pájky, který zajišťuje úplné pokrytí i těch nejsložitějších desek plošných spojů. Tato počáteční vlna je navržena tak, aby byla pronikavá, s dynamickým tokem, který může dosáhnout do těsných prostorů, kolem povrchově montovaných součástek a přes pokovené průchozí otvory. Jejím primárním úkolem je zajistit, aby se každý vývod a podložka součástky dostaly do kontaktu s pájkou, což je proces známý jako smáčení. Energetická povaha turbulentní vlny je zásadní pro překonání povrchového napětí a jakýchkoli potenciálních nečistot, které by jinak mohly vést k vadám pájení. Více o základech se dozvíte v našem průvodci co je to vlnové pájení. Tento agresivní proud odstraní veškeré zbytky tavidla a oxidů a připraví povrch pro pevné pájené spoje. Podrobný popis fyzikálních jevů najdete v našem článku na téma dynamika pájecí vlny.

Krok 3: Laminární vlna

Po turbulentní vlně PCB okamžitě prochází druhou, klidnější vlnou známou jako laminární nebo dokončovací vlna. Tato vlna se vyznačuje hladkým, sklovitým povrchem, který je nezbytný pro dokonalé spájky. Primární úlohou laminární vlny je odstranit veškerý přebytečný pájecí materiál, který se mohl nahromadit, což je zásadní pro prevenci vad, jako jsou můstky a rampouchy. Pro hlubší pochopení fungování pájecích vln si přečtěte náš článek, Podrobný pohled na dynamiku pájecí vlny. Laminární vlna navíc pomáhá vytvořit finální pájecí filet, což je malý konkávní spoj spojující vývod součástky s ploškou desky plošných spojů. Povrchové napětí roztavené pájky v kombinaci se smáčivostí vytáhne pájku do dokonale tvarovaného spoje, který zajišťuje jak mechanickou pevnost, tak vynikající elektrickou vodivost. Řízením výšky a toku této vlny mohou výrobci dosáhnout konzistentních výsledků vysoké kvality, jak je podrobně popsáno v našem průvodci na snížení tvorby pájek.

Hlavní výhody dvojitého vlnového pájení

Systémy dvojitého vlnového pájení nabízejí významné výhody v moderní výrobě elektroniky, především díky zvýšení kvality pájených spojů a zlepšení efektivity výroby.

Zlepšená kvalita a spolehlivost pájených spojů

Dvoustupňový proces výrazně zvyšuje kvalitu pájených spojů a dlouhodobou spolehlivost. První vlna, turbulentní vlna, vytváří agresivní vzestupný proud pájky, který zajišťuje úplné smáčení a pronikání do pokovených průchozích otvorů a kolem zakončení povrchově montovaných součástek. To je zásadní pro vytvoření silné intermetalické vazby. [Zdroj: CHUXIN SMT]. Hlavní funkcí této počáteční vlny je zajistit, aby každá spojka dostala dostatečné množství pájky, a zabránit tak běžným vadám, jako jsou vynechávky nebo nedostatečné vyplnění. [Zdroj: Selektivní pájení]. Po turbulentní vlně prochází deska plošných spojů druhou, hladší laminární vlnou. Účelem této vlny je odstranit přebytečnou pájku, což pomáhá předcházet vadám, jako jsou pájecí můstky a rampouchy. [Zdroj: CHUXIN SMT]. Toto pečlivé odstranění přebytečné pájky je klíčem k dosažení vysoce kvalitních spojů bez vad, které obvykle vedou k dlouhodobému selhání produktu.

Ideální pro desky s kombinovanou technologií

Jednou z nejvýznamnějších výhod technologie dvojité vlny je její účinnost při pájení. desky se smíšenou technologií, které obsahují jak povrchově montované součástky (SMD), tak i součástky s průchozími otvory. Turbulentní vlna zajišťuje vynikající vyplnění otvorů pro součástky s průchozími otvory, přičemž silný proud směrem nahoru zajišťuje, že pájka plně pronikne do pokovených průchozích otvorů. [Zdroj: Global SMT & Packaging]. Lze jej přesně ovládat tak, aby se pájka nanášela na vývody průchozích otvorů, aniž by došlo k narušení okolních SMD, které jsou obvykle pájeny předem. proces pájení přetavením. Laminární vlna poté odstraní veškerou přebytečnou pájku nebo můstky, což vede k čistému a vysoce kvalitnímu pájenému spoji. Díky této schopnosti je dvojité vlnové pájení vysoce účinnou metodou pro masová výroba složitých elektronických sestav.

Nákladová efektivita ve velkovýrobě

Dvojité vlnové pájení vyniká jako vysoce nákladově efektivní řešení pro hromadnou výrobu díky své vysoké propustnosti. Jako automatizovaný proces umožňuje nepřetržité pájení desek plošných spojů, což výrazně zkracuje dobu montáže ve srovnání s ručními metodami. Dalším klíčovým faktorem je snížení počtu oprav. Proces dvojitého vlnového pájení vede k vyšší výtěžnosti při prvním průchodu a minimalizuje potřebu nákladných a časově náročných ručních oprav. Díky konzistentní výrobě kvalitnějších pájených spojů mohou výrobci výrazně snížit své provozní náklady. Chcete-li se dozvědět více o maximalizaci vaší návratnosti, prozkoumejte naše Kompletní průvodce cenově dostupným pájení vlnou pro maximální návratnost investic.

Kritické parametry: teplotní profil a rychlost dopravníku

Při pájení vlnou je dosažení dokonalého pájeného spoje otázkou vyvážení tepla a času. Dvěma nejdůležitějšími proměnnými jsou teplotní profil zón předehřevu a pájecí vlny a rychlost dopravníku. Správné řízení těchto prvků je zásadní pro zajištění vysoce kvalitních a opakovatelných výsledků.

Na stránkách teplotní profil je pečlivě naplánovaná sekvence fází ohřevu. Zahrnuje fáze předehřevu, udržování teploty a dosažení maximální teploty. Předehřev postupně zvyšuje teplotu sestavy, aby se zabránilo tepelnému šoku a aktivoval se tavidlo. Zóna udržování teploty stabilizuje teplotu a maximální teplota na pájecí vlně zajišťuje správný tok pájky. Nesprávný profil může vést k řadě problémů. Prozkoumání toho, jak teplotní profily reflow pece ovlivňují kvalitu pájení desek plošných spojů nabízí cenné poznatky, které jsou použitelné i v tomto případě.

Rychlost dopravníku určuje dobu, po kterou se deska plošných spojů nachází v každé teplotní zóně. Nižší rychlost prodlužuje dobu zdržení, což umožňuje větší absorpci tepla, zatímco vyšší rychlost ji zkracuje. Optimalizace rychlost dopravníku pro kvalitu pájených spojů je zásadní pro prevenci problémů, jako jsou tepelné poškození nebo nekvalitní pájení. Vzájemné působení těchto dvou proměnných je místem, kde dochází k opravdové optimalizaci procesu. Konkrétní teplotní profil je platný pouze při konkrétní rychlosti dopravníku; pokud upravíte jednu proměnnou, musíte zvážit i druhou. Ovládnutí této rovnováhy vyžaduje hluboké porozumění proces pájení vlnou jako celek. Pro ty, kteří chtějí zdokonalit svůj proces, ovládání teplotního profilu desky plošných spojů je klíčová dovednost.

Běžné aplikace pro pájení dvojitou vlnou

Dvojité vlnové pájení je nejčastěji používanou metodou pro velkosériovou výrobu desek plošných spojů (PCB) kombinujících různé technologie – tedy desek obsahujících jak součástky pro povrchovou montáž (SMD), tak tradiční součástky pro montáž do otvorů (THT). Ačkoli se SMT stala převládající technologií, THT zůstává nezbytná pro součástky vyžadující silné mechanické spoje, jako jsou konektory. Smíšené technologie PCB využívají výhody obou metod a dvojité vlnové pájení je primární metodou pro dokončení montáže po reflow pájení SMT součástek. Podrobné srovnání metod najdete v našich článcích na vlnové pájení vs. pájení přetavením a vlnové pájení vs. selektivní pájení.

Díky dvojitému přístupu je tato metoda v těchto scénářích lepší volbou než jiné metody:

  • Smíšené technologie PCB: První turbulentní vlna vytváří silný tlak směrem nahoru, aby se pájka dostala ke všem spojům, i k těm, které jsou zakryty SMD, zatímco druhá laminární vlna zajišťuje čistý povrch. Jedná se tedy o komplexní řešení, které jeden vlnový stroj nemůže poskytnout. Více informací naleznete v našem průvodce smíšenými montážními linkami.
  • Velkoobjemová výroba: Toto nastavení je ideální pro dlouhé, nepřetržité výrobní cykly, kde je nejdůležitější efektivita a konzistence. Pro menší, specializovanější zakázky, selektivní pájení může být vhodnější.

Stručně řečeno, pokud vyrábíte ve velkém množství desky plošných spojů s kombinovanou technologií, je dvojité pájení vlnou nejspolehlivější a nejhospodárnější metodou. Další informace o základních principech najdete v našem průvodci na adrese co je to vlnové pájení a postup krok za krokem.

Řešení běžných závad při pájení vlnou

I dobře nastavený proces pájení vlnou může vést k vadám, pokud dojde k odchylkám parametrů. Porozumění základním příčinám běžných problémů je prvním krokem k prevenci a udržení vysoké kvality výstupu.

Pájecí můstky

K propojení pájky dochází, když pájka vytvoří nežádoucí spojení mezi dvěma nebo více sousedními vodiči nebo podložkami, čímž vznikne zkrat. Hlavní příčiny často souvisejí s řízením procesu, včetně nesprávného použití tavidla, nesprávných teplot předehřevu ovlivňujících viskozitu pájky nebo neoptimalizované rychlosti dopravníku. Důležitou roli hraje také samotný návrh desky plošných spojů, například rozestupy mezi podložkami. Podrobnější informace o strategiích zmírňování rizik najdete v našem průvodci na adrese osvědčené postupy pro omezení tvorby pájených můstků.

Rampouchy a hroty

Obecně platí, že pokud je teplota pájky příliš nízká, pájka nebude dostatečně tekutá, aby se dala čistě stáhnout. Podobně nesprávný úhel výstupu nebo příliš vysoká rychlost dopravníku mohou bránit správnému odtoku pájky. K tomuto problému může přispět také nedostatečné množství tavidla nebo nedostatečné předehřátí. Další informace o prevenci tohoto problému naleznete v našem kompletní průvodce pájení vlnou icicles.

Prázdná místa

Dutiny jsou prázdné dutiny nebo otvory v pájeném spoji, které narušují jeho strukturální integritu a elektrickou vodivost. Nejčastější příčinou je odplyňování těkavých látek z tavidla nebo vlhkosti zachycené v materiálu desky plošných spojů, které uvíznou v tuhnoucí pájce. To často poukazuje na nedostatečnou fázi předehřívání, která má tyto sloučeniny odpařit předtím, než deska dopadne na pájecí vlnu. Ačkoli se o tom často hovoří v souvislosti s pájení reflow, zásady správného předehřívání jsou zde stejně důležité. Další informace najdete v našich tipech na jak snížit množství dutin v procesu pájení.

Osvědčené postupy údržby pro pájecí stroje s dvojitou vlnou

Bez pravidelné údržby může dojít ke zhoršení výkonu dvojitého vlnového pájecího stroje. Vytvoření harmonogramu údržby je nejúčinnějším způsobem, jak předcházet poruchám, minimalizovat prostoje a prodloužit životnost vašeho zařízení.

Denní údržbářské práce

  • Zkontrolujte a vyčistěte trysky tavidla: Zajistěte, aby trysky byly zbaveny krystalizovaného tavidla, aby byla zaručena rovnoměrná aplikace.
  • Ověřte teplotu pájecí lázně: Ověřte, zda je teplota v rámci stanoveného rozsahu. Viz naše průvodce teplotou pájení vlnou pro podrobnosti.
  • Odstranění nečistot z pájecí nádoby: Odstraňte oxidy a nečistoty z povrchu pájky, aby nedošlo ke kontaminaci spoje.
  • Kontrola dopravníkového systému: Zkontrolujte dopravní řetězy a prsty, zda neobsahují nečistoty nebo nejsou poškozené. Viz naše denní průvodce údržbou dopravníku PCB.

Týdenní údržbové úkoly

  • Důkladně vyčistěte tavicí zařízení a předehřívače: Odstraňte všechny nahromaděné zbytky, abyste zabránili nerovnoměrnému zahřívání a nebezpečí požáru.
  • Analyzujte pájecí slitinu: Odeberte vzorek pájky k analýze. Důsledně. řízení hladiny mědi je rozhodující pro kvalitu.
  • Čistěte prsty a kolejnice dopravníku: K odstranění připáleného tavidla použijte rozpouštědlo.

Měsíční údržbové úkoly

  • Kalibrace nastavení stroje: Ověřte a kalibrujte klíčové parametry, jako je rychlost dopravníku, regulátory teploty a výška vln.
  • Kontrola mechanických součástí: Zkontrolujte opotřebení všech motorů, řetězů, řemenů a ložisek a zajistěte jejich správné mazání.
  • Čistý výfukový systém: Zkontrolujte a vyčistěte odtahové potrubí, aby bylo zajištěno správné větrání.
  • Přehled profilů pájení: Pravidelně kontrolujte své teplotní profily vlnového pájení aby zůstaly optimalizované.

Budoucnost technologie vlnového pájení

Vlnové pájení se neustále vyvíjí, poháněné poptávkou po menších, složitějších a vysoce spolehlivých elektronických součástech. Klíčové trendy utvářejí jeho budoucnost a zaměřují se na přesnost, snižování počtu vad a integraci do inteligentních továren.

Jedním z nejvýznamnějších trendů je rostoucí využívání selektivní pájení. Vzhledem k tomu, že desky plošných spojů jsou stále hustěji osazeny, selektivní pájení nabízí přesnou metodu pájení pouze nezbytných oblastí, čímž se zabrání poškození citlivých SMT komponentů teplem – což je běžný problém při tradičním pájení vlnou. Dalším významným pokrokem je široké použití inertizace dusíkem. Vytvořením inertní dusíkové atmosféry se výrazně snižuje oxidace, což zlepšuje smáčení pájky a kvalitu spojů. To vede k znatelnému snížení vad, jako jsou můstky a rampouchy, a zároveň minimalizuje tvorbu strusky.

A konečně, integrace strojů pro pájení vlnou do systémy inteligentních továren (Průmysl 4.0) mění řízení procesů. Moderní zařízení se mohou připojit k výrobním systémům (MES) a v reálném čase sledovat kritické parametry, jako jsou teploty předehřevu a rychlost dopravníku. Tato konektivita umožňuje automatické úpravy procesů a poskytuje úplnou sledovatelnost každé desky, což je nezbytné pro zajištění kvality v odvětvích s vysokými nároky na spolehlivost. Tento trend směrem k automatizaci a výměně dat činí proces vlnového pájení inteligentnějším a spolehlivějším než kdykoli předtím.

Zdroje

 

Copyright © 2024 Shenzhen Chuxin Electronic Equipment Co., Ltd 粤ICP备09167204号

Přejít nahoru