Запрос Цитировать

Запись: The Anatomy Of A Wave Soldering Machine

Главная / Блог

Анатомия волновой паяльной машины

 

Основная структура производственной линии SMT

Производственная линия SMT (технология поверхностного монтажа) - это автоматизированная сборочная система, предназначенная для точного и крупносерийного производства печатных плат (ПП). Понимание ее основной структуры имеет решающее значение для освоения эффективного монтажа и пайки электронных компонентов. Весь процесс состоит из ряда тщательно скоординированных этапов, каждый из которых выполняется специализированным оборудованием. Основу автоматизированной производственной линии обычно составляют несколько ключевых машин, соединенных для обеспечения плавного перехода от голой платы к готовому изделию.

В основе структуры производственной линии SMT лежат следующие основные компоненты:

  • Загрузчик печатных плат: Процесс начинается с загрузчиком печатных плат , который автоматически подает голые платы из кассет в производственную линию. Этот начальный этап исключает ручную обработку и снижает риск загрязнения и повреждения. На другом конце разгрузчик печатных плат собирает готовые печатные платы и складывает их для следующего этапа производства или тестирования. Автоматизация производственной линии имеет решающее значение для поддержания непрерывного и высокоскоростного производства . [Источник: Electronic Design]
  • Принтер для паяльной пасты: После того как плата загружена, она отправляется в принтер для нанесения паяльной пасты. Эта машина с помощью трафарета и скребка наносит точный слой паяльной пасты на специальные площадки, где размещаются компоненты. Точность на этом этапе крайне важна, поскольку недостаточное или избыточное количество паяльной пасты может привести к таким дефектам пайки, как разрывы или мостики припоя. . [Источник: Epec Engineered Technologies]
  • Машины для укладки стружки: Они являются сердцем производственной линии SMT. Они собирают отдельные компоненты для поверхностного монтажа с катушек или лотков и точно размещают их на площадках. Современные машины работают на чрезвычайно высоких скоростях и способны размещать тысячи компонентов в час с высокой точностью, что имеет решающее значение для эффективности SMT-сборки.
  • Паяльная машина (пайка оплавлением или волновая пайка): После размещения компонентов печатную плату необходимо нагреть, чтобы расплавить паяльную пасту, создав постоянное электрическое соединение. Наиболее распространенным методом, используемым в SMT, является пайка оплавлением . Плита перемещается на конвейере через несколько зон нагрева, следуя определенному температурный профиль для обеспечения правильного формирования всех паяных соединений без повреждения компонентов [источник: PCB Technologies] . Для плат со сквозными отверстиями, пайка волной Используется машина, пропускающая плату через волну расплавленного припоя.
  • Конвейеры для печатных плат: Все эти машины соединяет Конвейер для печатных плат система . Эти автоматизированные конвейеры транспортируют печатные платы от одного рабочего места к другому. Скорость и стабильность конвейера имеют решающее значение для оптимизация рабочего процесса и предотвращения образования узких мест или смещения компонентов во время транспортировки. Более сложные линии могут также включать буферные конвейеры или челночные ворота для динамического управления производственным процессом.

Подготовка платы: Зоны флюсования и предварительного нагрева

Когда сборка печатной платы проходит через машину для пайки волной, она сначала попадает в зоны нанесения флюса и предварительного нагрева. Эти начальные этапы имеют решающее значение для подготовки платы к успешному формированию паяного соединения. Пропуск этих этапов или неправильное управление ими может привести к многочисленным дефектам пайки.

Роль флюсовой зоны

Прежде чем печатная плата вступит в контакт с расплавленным припоем, она проходит через зону флюса, где на нее наносится слой флюса. Основная функция флюса - очистить металлическую поверхность и подготовить ее к пайке. Он делает это тремя основными способами:

  • Удаление оксида: На металлических поверхностях (включая выводы компонентов и площадки печатных плат) под воздействием воздуха естественным образом образуются оксидные слои. Эти оксидные слои препятствуют образованию хорошего металлического соединения с припоем. Флюс содержит химические активаторы, которые эффективно удаляют эти окислы . [Источник: AIM Solder]
  • Улучшенное смачивание: Флюс очищает поверхность, позволяя расплавленному припою "смачиваться", или равномерно распределяться, по металлическим площадкам и выводам. Такое смачивание имеет решающее значение для формирования прочных и надежных паяных соединений.
  • Предотвращает повторное окисление: Флюс образует защитный барьер на очищенных поверхностях, предотвращая их повторное окисление во время прохождения платы через зону нагрева машины до достижения волны припоя.

Флюс может наноситься различными методами, включая распыление, вспенивание или окунание, при этом распыление флюса является наиболее распространенным методом в современном оборудовании благодаря высокой точности и контролю. Для получения более подробной информации, смотрите наш руководство по выбору и обслуживанию флюса.

Критическая фаза разминки

После нанесения флюса печатная плата сразу же попадает в зону предварительного нагрева. На этом этапе происходит постепенное повышение температуры всего узла. Процесс предварительного нагрева не просто нагревает плату, но и выполняет несколько важных функций:

  • Активация потока: Тепло активирует химические вещества в составе флюса, повышая его способность очищать металлические поверхности. Различные флюсы имеют определенные температурные диапазоны активации, поэтому контроль температуры критический параметр . [Источник: EpecTec]
  • Испарение растворителя: Жидкий флюс содержит растворители, которые должны испариться до того, как плата будет подвергнута воздействию волны припоя. Если растворители не удалить, то при контакте с расплавленным припоем они будут бурно кипеть, вызывая такие дефекты, как шарики припоя и пустоты.
  • Уменьшение теплового удара: Наиболее важная роль предварительного нагрева заключается в минимизации теплового удара. Под тепловым ударом понимается напряжение, возникающее на печатной плате и ее компонентах при быстром изменении температуры. В зоне предварительного нагрева компоненты медленно нагреваются до определенной температуры (обычно от 100 до 130 °C), чтобы разница температур между платой и волной припоя (около 250 °C) не была слишком большой. Такое постепенное повышение температуры предотвращает такие повреждения, как коробление платы и растрескивание или расслоение компонентов. . [Источник: PCB Technologies]

Правильное выполнение этапов флюсования и предварительного нагрева закладывает основу для всего процесса пайки волной Обеспечение химической и термической подготовки компонентов к заключительным этапам пайки.

Сердце машины: паяльные горшки и волновая механика

Паяльный котел - это сердце любой машины для пайки волной, служащее резервуаром для расплавленного припоя. В кастрюле начинается процесс пайки путем нагрева твердого сплава припоя (обычно бессвинцового состава, такого как олово-серебро-медь (SAC)) до точного жидкого состояния. Поддержание постоянной температуры в кастрюле имеет решающее значение для получения надежных паяных соединений. Как уже говорилось в нашей статье руководство по температуре пайки волной Даже незначительные колебания могут привести к таким дефектам, как тепловой удар или неполное смачивание. Со временем поверхность расплавленного припоя вступает в реакцию с воздухом, образуя слой окислов и примесей, называемый окалиной. Регулярное удаление этой окалины имеет решающее значение, поскольку она может вносить загрязнения в процесс пайки и вызывать такие дефекты, как обледенение и образование мостиков. [источник: Kester]. .

Из этой тщательно контролируемой емкости с припоем расплавленный припой подается вверх через сопло, образуя волну припоя - сердце всего процесса пайки. Современные системы пайки волной почти повсеместно используют двухволновой процесс для работы со сложными, смешанными технологическими печатными платами. Понимание уникальной роли каждой волны является ключом к освоению процесса пайки, и эту тему мы рассмотрим в следующих разделах глубже изучите динамику паяльной волны .

  1. Турбулентная волна (Волна чипов): Первая волна, с которой сталкивается печатная плата, - это турбулентный поток, обычно двунаправленный. Его агрессивный, перемешивающийся поток предназначен для обеспечения полного покрытия припоем, заставляя припой проникать в узкие места, такие как сквозные отверстия с гальваническим покрытием и под компоненты поверхностного монтажа. Это действие позволяет преодолеть затенение компонентов и способствует хорошему смачиванию всех паяемых поверхностей . [Источник: Epec Engineered Technologies]
  2. Ламинарная (гладкая) волна: После турбулентной волны ПКЛ проходит через вторую, более гладкую волну. Ламинарная волна течет в одном направлении, образуя спокойную и стабильную поверхность. Ее цель - выпрямить и придать форму: она удаляет излишки припоя, отложенного турбулентной волной, устраняет мостики припоя между близко расположенными контактами и в конечном итоге создает идеальную паяльную галтель.

Эффективность всей системы зависит от точной калибровки динамических характеристик паяльной волны. Критические параметры, такие как высота волны Скорость конвейера (которая определяет время контакта) и угол наклона конвейера должны быть идеально синхронизированы. Цель состоит в том, чтобы обеспечить достаточное время контакта для адекватного смачивания печатной платы, не подвергая компоненты чрезмерному тепловому напряжению. Этот баланс между стабильной паяльной ванной и динамичной паяльной волной в конечном итоге определяет качество и надежность конечного продукта.

Окончательная сборка: охлаждение, очистка и проверка

Процесс пайки печатных плат (ПП) не заканчивается, когда припой расплавляется. Фаза охлаждения - это критически важный и контролируемый этап, который позволяет расплавленному припою затвердеть, образуя прочное и надежное электрическое соединение. Если этот этап выполняется в спешке или неправильно, то кропотливая работа по предварительному нагреву и расплавлению может быть сведена на нет, что приведет к множеству дефектов.

Ключевая роль скорости охлаждения

После того как печатная плата достигает пиковой температуры в процессе пайки, она переходит в состояние зона охлаждения . Основная цель здесь - снизить температуру компонента с контролируемой скоростью. Эта скорость является, пожалуй, наиболее критичным параметром на данном этапе, поскольку она напрямую влияет на микроструктуру паяного соединения, тем самым влияя на его механическую прочность и долговременную надежность.

Оптимальная скорость охлаждения (обычно около -4°C в секунду) имеет решающее значение для формирования мелкозернистой микроструктуры в припое [источник: CircuitNet]. . Такая мелкозернистая структура повышает усталостную прочность и общую долговечность соединения. Однако отклонение от оптимальной скорости охлаждения может привести к серьезным проблемам:

  • Слишком быстрое охлаждение: Резкое падение температуры может вызвать тепловой удар, создающий напряжение, которое может привести к растрескиванию подложки печатной платы или самих компонентов. Это особенно опасно для чувствительных керамических конденсаторов.
  • Слишком медленное охлаждение: Слишком медленное охлаждение может привести к чрезмерному росту интерметаллических соединений (IMC) на границе паяльник-компонент-свинец. В то время как тонкий слой IMC желателен для хорошего соединения, толстый, хрупкий слой IMC может нарушить целостность соединения, делая его восприимчивым к разрушению под действием напряжения или вибрации. . [Источник: Bel Power Solutions]

Мастеринг система охлаждения для пайки оплавлением является ключом к предотвращению этих проблем и обеспечению стабильных и высококачественных результатов.

Послесварочная очистка и контроль

После охлаждения платы и застывания паяных соединений сборка переходит на этап постпайки для проверки качества и подготовки к окончательному применению.

1. Чистка:
В процессе пайки часто остаются остатки флюса. Хотя флюсы "без очистки" широко распространены, их остатки иногда могут мешать проведению измерений при внутрисхемном тестировании или препятствовать надлежащему прилипанию конформных покрытий. Очистка необходима для высоконадежных приложений в автомобильной, медицинской или аэрокосмической промышленности. Остатки флюса могут быть кислотными и поглощать влагу из воздуха, что со временем может вызвать коррозию и короткое замыкание. [источник: Epec] . Для удаления этих вредных загрязнений можно использовать различные методы очистки, включая водные, полуводные системы и системы на основе растворителей.

2. Проверка и тестирование:
Для обеспечения качества каждый компонент проходит тщательную проверку. Основные методы включают:

  • Автоматизированная оптическая инспекция (AOI): Система AOI использует камеру высокого разрешения для сканирования печатной платы и сравнения ее с подробным шаблоном "золотой" платы. Она позволяет быстро обнаружить такие дефекты, как мостики припоя, открытые цепи, недостаточное количество припоя и неправильное размещение компонентов.
  • Автоматизированный рентгеновский контроль (AXI): AXI имеет решающее значение для компонентов со скрытыми паяными соединениями, таких как массивы шариковых решеток (BGA). Рентгеновские лучи могут проникать в корпус компонента и создавать изображения скрытых соединений, выявляя дефекты, которые не могут обнаружить оптические системы, например пустоты припоя или шорты . [Источник: Creative Hi-Tech]

После этой проверки обычно проводится функциональное тестирование, чтобы убедиться, что плата правильно питается и работает в соответствии с проектом. Эта заключительная проверка позволяет убедиться в том, что вся пайка или процесс пайки волной была успешно завершена, в результате чего получился надежный и полностью функциональный электронный блок.

источник

“`

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

Прокрутить к верху