Yêu cầu báo giá

Trang chủ / Blog

Cấu tạo của máy hàn sóng

 

Cấu trúc chính của dây chuyền sản xuất SMT

Dây chuyền sản xuất SMT (công nghệ hàn bề mặt) là hệ thống lắp ráp tự động được thiết kế để sản xuất chính xác và quy mô lớn các bảng mạch in (PCB). Hiểu rõ cấu trúc cơ bản của nó là yếu tố quan trọng để nắm vững quy trình lắp đặt và hàn các linh kiện điện tử một cách hiệu quả. Toàn bộ quy trình bao gồm một chuỗi các giai đoạn được phối hợp chặt chẽ, mỗi giai đoạn được thực hiện bởi thiết bị chuyên dụng. Nền tảng của dây chuyền sản xuất tự động này thường được hình thành bởi nhiều máy móc chính được kết nối để đảm bảo quá trình chuyển đổi liền mạch từ bảng mạch trống đến sản phẩm hoàn thiện.

Tại trung tâm cấu trúc dây chuyền sản xuất SMT là các thành phần chính sau:

  • Bộ nạp PCB: Quy trình bắt đầu với bộ nạp PCB , tự động đưa các bảng mạch trống từ các khay vào dây chuyền sản xuất. Bước đầu tiên này loại bỏ việc xử lý thủ công và giảm thiểu rủi ro ô nhiễm và hư hỏng. Ở đầu kia, một thiết bị lấy PCB thu thập các PCB đã hoàn thành và xếp chúng thành chồng cho giai đoạn sản xuất hoặc kiểm tra tiếp theo. Việc xử lý tự động của dây chuyền sản xuất là yếu tố quan trọng để duy trì sản xuất liên tục và tốc độ cao. . [Nguồn: Thiết kế điện tử]
  • Máy in keo hàn: Sau khi bảng mạch trần được nạp, nó được chuyển đến máy in keo hàn. Máy này sử dụng khuôn và dao cạo để áp dụng một lớp keo hàn chính xác lên các pad cụ thể nơi các linh kiện được đặt. Độ chính xác ở giai đoạn này là rất quan trọng, vì lượng keo hàn không đủ hoặc quá nhiều có thể dẫn đến các lỗi hàn như mạch hở hoặc cầu hàn. . [Nguồn: Epec Engineered Technologies]
  • Máy đặt chip: Đây là trái tim của dây chuyền sản xuất SMT. Chúng lấy các linh kiện gắn bề mặt riêng lẻ từ cuộn hoặc khay và đặt chính xác chúng lên các pad. Các máy móc hiện đại hoạt động với tốc độ cực cao, có khả năng đặt hàng nghìn linh kiện mỗi giờ với độ chính xác cao, điều này vô cùng quan trọng đối với hiệu quả của quá trình lắp ráp SMT.
  • Máy hàn (Hàn chảy hoặc Hàn sóng): Sau khi đặt linh kiện, bảng mạch in (PCB) phải được làm nóng để làm chảy keo hàn, tạo ra kết nối điện vĩnh viễn. Phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trong SMT là Hàn chảy lại . Bảng được di chuyển trên băng tải qua nhiều vùng gia nhiệt, theo một quy trình cụ thể. đường cong nhiệt độ Để đảm bảo rằng tất cả các mối hàn được hình thành đúng cách mà không gây hư hỏng cho các linh kiện. [Nguồn: PCB Technologies] . Đối với bảng mạch có linh kiện lỗ thông, hàn sóng Máy được sử dụng để đưa bảng mạch qua một dòng chảy của chì hàn nóng chảy.
  • Băng tải PCB: Kết nối tất cả các máy móc này là Băng tải PCB hệ thống . Các băng tải tự động này vận chuyển bảng mạch từ trạm làm việc này sang trạm làm việc khác. Tốc độ và độ ổn định của băng tải là yếu tố quan trọng đối với Tối ưu hóa quy trình làm việc và ngăn chặn tình trạng ùn tắc hoặc di chuyển linh kiện trong quá trình vận chuyển. Các dây chuyền phức tạp hơn có thể tích hợp băng tải đệm hoặc cổng chuyển tiếp để quản lý động quá trình sản xuất.

Chuẩn bị bảng mạch: Khu vực tẩy rửa và làm nóng trước

Khi một bảng mạch in (PCB) đi qua máy hàn sóng, nó trước tiên đi qua các khu vực phun chất trợ hàn và làm nóng trước. Các giai đoạn ban đầu này rất quan trọng để chuẩn bị cho bảng mạch có thể hình thành các mối hàn thành công. Bỏ qua các bước này hoặc quản lý chúng không đúng cách có thể dẫn đến nhiều lỗi hàn.

Vai trò của vùng dòng chảy

Trước khi bảng mạch in (PCB) tiếp xúc với chì hàn nóng chảy, nó đi qua khu vực chất trợ hàn, nơi nó được phủ một lớp chất trợ hàn. Chức năng chính của chất trợ hàn là làm sạch bề mặt kim loại và chuẩn bị cho quá trình hàn. Nó thực hiện điều này qua ba cách chính:

  • Loại bỏ oxit: Bề mặt kim loại (bao gồm các chân linh kiện và pad PCB) tự nhiên hình thành lớp oxit khi tiếp xúc với không khí. Các lớp oxit này ngăn cản quá trình hàn tạo ra liên kết kim loại tốt. Chất trợ hàn chứa các chất hoạt tính hóa học có khả năng loại bỏ hiệu quả các lớp oxit này. . [Nguồn: AIM Solder]
  • Cải thiện khả năng thấm ướt: Chất tẩy rửa làm sạch bề mặt, cho phép chì hàn nóng chảy “tán đều” hoặc phân bố đều trên các pad kim loại và chân hàn. Quá trình tán đều này là yếu tố quan trọng để tạo ra các mối hàn chắc chắn và đáng tin cậy.
  • Ngăn ngừa quá trình oxy hóa lại: Chất hàn tạo thành một lớp bảo vệ trên bề mặt đã được làm sạch, ngăn chặn quá trình oxy hóa trở lại khi bảng mạch đi qua vùng gia nhiệt của máy trước khi đến sóng hàn.

Chất hàn có thể được áp dụng bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm phun, tạo bọt hoặc nhúng, trong đó phương pháp phun chất hàn là phổ biến nhất trong thiết bị hiện đại nhờ độ chính xác cao và khả năng kiểm soát tốt. Để biết thêm thông tin chi tiết, Xem của chúng tôi Hướng dẫn lựa chọn và bảo dưỡng chất hàn.

Giai đoạn khởi động quan trọng

Sau khi áp dụng chất trợ hàn, bảng mạch in (PCB) ngay lập tức được đưa vào khu vực tiền sấy. Giai đoạn này bao gồm việc tăng dần nhiệt độ của toàn bộ cụm linh kiện. Quá trình tiền sấy không chỉ làm nóng bảng mạch mà còn thực hiện một số chức năng quan trọng khác:

  • Kích hoạt dòng chảy: Nhiệt độ kích hoạt các hóa chất trong chất trợ hàn, tăng cường khả năng làm sạch bề mặt kim loại của nó. Các loại chất trợ hàn khác nhau có phạm vi nhiệt độ kích hoạt cụ thể, vì vậy Điều khiển nhiệt độ là một thông số quan trọng . [Nguồn: EpecTec]
  • Sự bay hơi của dung môi: Chất trợ hàn dạng lỏng chứa các dung môi cần phải bay hơi trước khi bảng mạch được tiếp xúc với sóng hàn. Nếu các dung môi không được loại bỏ, chúng sẽ sôi mạnh khi tiếp xúc với hàn chảy, gây ra các khuyết tật như hạt hàn và lỗ rỗng.
  • Giảm sốc nhiệt: Vai trò quan trọng nhất của quá trình tiền sưởi là giảm thiểu sốc nhiệt. Sốc nhiệt đề cập đến áp lực tác động lên bảng mạch in (PCB) và các linh kiện của nó khi nhiệt độ thay đổi đột ngột. Khu vực tiền sưởi ấm từ từ làm nóng các linh kiện lên một nhiệt độ cụ thể (thường nằm trong khoảng 100°C đến 130°C) để đảm bảo rằng sự chênh lệch nhiệt độ giữa bảng mạch và sóng hàn (khoảng 250°C) không quá lớn. Sự tăng nhiệt độ từ từ này giúp ngăn ngừa các hư hỏng như cong vênh bảng mạch, nứt vỡ linh kiện hoặc bong tróc. . [Nguồn: PCB Technologies]

Thực hiện đúng quy trình làm nóng chảy và làm nóng trước là nền tảng quan trọng. cho toàn bộ quá trình hàn sóng , Đảm bảo các thành phần được chuẩn bị về mặt hóa học và nhiệt độ cho các bước hàn cuối cùng.

Trái tim của máy móc: nồi hàn và cơ chế sóng

Nồi hàn là trái tim của bất kỳ máy hàn sóng nào, đóng vai trò là bể chứa cho hàn chảy. Nồi hàn bắt đầu quá trình hàn bằng cách làm nóng hợp kim hàn rắn (thường là hợp kim không chứa chì như thiếc-bạc-đồng (SAC)) đến trạng thái lỏng chính xác. Việc duy trì nhiệt độ ổn định bên trong nồi hàn là yếu tố quan trọng để đạt được các mối hàn đáng tin cậy. Như đã thảo luận trong bài viết của chúng tôi, Hướng dẫn nhiệt độ hàn sóng , Ngay cả những biến động nhỏ cũng có thể dẫn đến các khuyết tật như sốc nhiệt hoặc không ướt hoàn toàn. Theo thời gian, bề mặt của chì hàn nóng chảy phản ứng với không khí, tạo thành một lớp oxit và tạp chất được gọi là cặn. Việc loại bỏ cặn này thường xuyên là rất quan trọng, vì nó có thể đưa các tạp chất vào quá trình hàn và gây ra các khuyết tật như đóng băng và cầu nối. [Nguồn: Kester] .

Từ nồi hàn được kiểm soát cẩn thận này, hàn lỏng được bơm lên qua vòi phun để tạo thành sóng hàn—trái tim của toàn bộ quá trình hàn. Hệ thống hàn sóng hiện đại gần như đều sử dụng quy trình hai sóng để xử lý các bo mạch in (PCB) phức tạp, kết hợp nhiều công nghệ. Hiểu rõ vai trò đặc biệt của từng sóng là chìa khóa để nắm vững quá trình hàn, một chủ đề chúng ta sẽ tìm hiểu khi... Khám phá sâu hơn về động học của sóng hàn. .

  1. Sóng nhiễu loạn (Sóng chip): Sóng đầu tiên mà PCB gặp phải là dòng chảy hỗn loạn, thường là hai chiều. Dòng chảy mạnh mẽ và hỗn loạn này được thiết kế để đảm bảo phủ kín hoàn toàn lớp hàn, ép hàn vào các không gian hẹp như lỗ thông qua mạ và dưới các linh kiện hàn bề mặt. Hành động này khắc phục hiện tượng che khuất linh kiện và thúc đẩy quá trình thấm hàn tốt trên tất cả các bề mặt có thể hàn. . [Nguồn: Epec Engineered Technologies]
  2. Sóng lớp (mượt mà): Sau khi đi qua sóng nhiễu loạn, bảng mạch in (PCB) tiếp tục di chuyển qua một sóng thứ hai mượt mà hơn. Sóng lớp mỏng chảy theo một hướng duy nhất, tạo ra bề mặt yên tĩnh và ổn định. Mục đích của nó là làm thẳng và định hình: loại bỏ lượng hàn thừa do sóng nhiễu loạn để lại, loại bỏ các cầu hàn giữa các chân cắm gần nhau và cuối cùng tạo ra một đường hàn hoàn hảo.

Hiệu quả của toàn bộ hệ thống phụ thuộc vào việc hiệu chỉnh chính xác các đặc tính động học của sóng hàn. Các thông số quan trọng như: Chiều cao sóng , Tốc độ băng tải (quyết định thời gian tiếp xúc) và góc nghiêng của băng tải phải được đồng bộ hóa hoàn hảo. Mục tiêu là đảm bảo thời gian tiếp xúc đủ để PCB được làm ướt đầy đủ mà không gây ra ứng suất nhiệt quá mức cho các linh kiện. Sự cân bằng giữa bể hàn ổn định và sóng hàn động lực cuối cùng quyết định chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm cuối cùng.

Lắp ráp cuối cùng: làm mát, vệ sinh và kiểm tra

Quá trình hàn mạch in (PCB) không kết thúc khi chì hàn tan chảy. Giai đoạn làm mát là bước quan trọng và được kiểm soát chặt chẽ, cho phép chì hàn tan chảy đông cứng lại, tạo ra kết nối điện mạnh mẽ và đáng tin cậy. Nếu giai đoạn này được thực hiện quá nhanh hoặc sai cách, công việc tỉ mỉ của quá trình làm nóng trước và tái chảy có thể bị hủy hoại, dẫn đến nhiều lỗi khác nhau.

Vai trò quan trọng của tốc độ làm mát

Sau khi bảng mạch in (PCB) đạt đến nhiệt độ cao nhất trong quá trình hàn, nó chuyển sang khu vực làm mát . Mục tiêu chính ở đây là giảm nhiệt độ của linh kiện với tốc độ được kiểm soát. Tốc độ này được coi là thông số quan trọng nhất trong giai đoạn này, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc vi mô của mối hàn, từ đó ảnh hưởng đến độ bền cơ học và độ tin cậy lâu dài của nó.

Tốc độ làm mát tối ưu (thường khoảng -4°C mỗi giây) là yếu tố quan trọng để phát triển cấu trúc vi tinh thể mịn trong hợp kim hàn. [Nguồn: CircuitNet] . Cấu trúc hạt mịn này giúp tăng cường khả năng chống mỏi và độ bền tổng thể của mối hàn. Tuy nhiên, sự chênh lệch so với tốc độ làm mát tối ưu có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng:

  • Làm mát quá nhanh: Sự giảm nhiệt độ đột ngột có thể gây ra sốc nhiệt, tạo ra ứng suất có thể làm nứt bo mạch in (PCB) hoặc chính các linh kiện. Điều này đặc biệt nguy hiểm đối với các tụ điện gốm nhạy cảm.
  • Làm mát quá chậm: Quá trình làm mát quá chậm có thể dẫn đến sự phát triển quá mức của các hợp chất kim loại (IMC) tại giao diện giữa mối hàn và chân linh kiện. Trong khi một lớp IMC mỏng là mong muốn để đảm bảo kết nối tốt, một lớp IMC dày và giòn có thể làm suy yếu tính toàn vẹn của mối hàn, khiến nó dễ bị hỏng hóc dưới tác động của lực hoặc rung động. . [Nguồn: Bel Power Solutions]

Nắm vững Hệ thống làm mát cho quá trình hàn chảy lại của bạn là yếu tố quan trọng để ngăn chặn các vấn đề này và đảm bảo kết quả nhất quán, chất lượng cao.

Vệ sinh và kiểm tra sau hàn

Sau khi bảng mạch đã nguội và các mối hàn đã đông cứng, quá trình lắp ráp chuyển sang giai đoạn sau hàn để kiểm tra chất lượng và chuẩn bị cho ứng dụng cuối cùng.

1. Vệ sinh:
Quá trình hàn thường để lại cặn hàn. Mặc dù các loại hàn “không cần làm sạch” (no-clean) khá phổ biến, nhưng cặn hàn của chúng đôi khi có thể gây cản trở quá trình kiểm tra trong mạch (in-circuit testing) hoặc ngăn cản lớp phủ bảo vệ (conformal coating) bám dính đúng cách. Việc làm sạch là cần thiết cho các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao trong các ngành công nghiệp ô tô, y tế hoặc hàng không vũ trụ. Cặn hàn có thể có tính axit và hấp thụ độ ẩm từ không khí, có thể gây ăn mòn và chập điện theo thời gian. [Nguồn: Epec] . Có thể sử dụng nhiều phương pháp làm sạch khác nhau, bao gồm các hệ thống dựa trên nước, bán nước và dung môi, để loại bỏ các chất gây ô nhiễm có hại này.

2. Kiểm tra và thử nghiệm:
Để đảm bảo chất lượng, mỗi thành phần đều phải trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt. Các phương pháp chính bao gồm:

  • Kiểm tra quang học tự động (AOI): Hệ thống AOI sử dụng camera độ phân giải cao để quét bảng mạch in (PCB) và so sánh với mẫu chi tiết của bảng mạch chuẩn (gold board). Hệ thống này có thể nhanh chóng phát hiện các lỗi như cầu hàn, mạch hở, hàn không đủ và vị trí linh kiện không chính xác.
  • Kiểm tra tia X tự động (AXI): AXI là yếu tố quan trọng đối với các linh kiện có mối hàn ẩn, chẳng hạn như mảng lưới bóng (BGAs). Tia X có thể xuyên qua thân linh kiện và tạo ra hình ảnh của các kết nối bên dưới, phát hiện các khuyết tật mà hệ thống quang học không thể phát hiện, chẳng hạn như Lỗ hổng hàn hoặc quần short . [Nguồn: Creative Hi-Tech]

Sau khi kiểm tra này, thường tiến hành kiểm tra chức năng để đảm bảo bo mạch được cấp nguồn đúng cách và hoạt động theo thiết kế. Kiểm tra cuối cùng này xác nhận rằng toàn bộ quá trình tái chảy hoặc Quy trình hàn sóng Đã được hoàn thành thành công, dẫn đến việc tạo ra một cụm linh kiện điện tử đáng tin cậy và hoạt động đầy đủ chức năng.

nguồn

“`

Bản quyền © 2024 Công ty TNHH Thiết bị điện tử Chuxin Thâm Quyến 粤ICP备09167204号

Lên đầu trang