Detaillierter PCBA-Produktionsprozess (einschließlich des gesamten DIP-Prozesses), kommen Sie vorbei und sehen Sie es sich an!
„Wellenlötverfahren“
Wellenlöten ist im Allgemeinen ein Schweißverfahren für Steckvorrichtungen. Dabei bildet das geschmolzene Flüssiglot mithilfe einer Pumpe eine Lötwelle in bestimmter Form auf der Flüssigkeitsoberfläche des Löttanks. Die Leiterplatte des eingesetzten Bauteils durchläuft die Lötwellenspitze in einem bestimmten Winkel und einer bestimmten Eintauchtiefe in der Übertragungskette, um eine Lötverbindung zu erreichen (siehe Abbildung unten).
Der allgemeine Prozessablauf ist wie folgt: Geräteeinfügung – Leiterplattenbestückung – Wellenlöten – Leiterplattenentnahme – DIP-Pin-Trimmen – Reinigung, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
1.THC-Insertionstechnologie
1. Bauteilstiftumformung
DIP-Geräte müssen vor dem Einsetzen geformt werden
(1)Handgefertigte Bauteilformung: Der gebogene Stift kann mit einer Pinzette oder einem kleinen Schraubendreher in Form gebracht werden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
(2) Die maschinelle Bearbeitung der Bauteilformung: Die maschinelle Bauteilformung erfolgt mit einer speziellen Formmaschine. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass der Zuführer Vibrationszufuhr verwendet, um Materialien (wie z. B. Stecktransistoren) zuzuführen. Ein Teiler dient zur Positionierung der Transistoren. Der erste Schritt besteht darin, die Stifte auf beiden Seiten der linken und rechten Seite zu biegen. Der zweite Schritt besteht darin, den mittleren Stift nach hinten oder vorne zu biegen, um ihn zu formen. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
2. Komponenten einfügen
Die Technologie zum Bestücken von Durchgangslöchern wird in manuelles Bestücken und automatisches Bestücken mechanischer Geräte unterteilt.
(1) Beim manuellen Einsetzen und Schweißen sollten zuerst die Komponenten eingesetzt werden, die mechanisch befestigt werden müssen, wie z. B. Kühlgestell, Halterung, Clip usw. des Leistungsgeräts, und dann die Komponenten eingesetzt werden, die geschweißt und befestigt werden müssen. Berühren Sie beim Einsetzen nicht direkt die Komponentenstifte und die Kupferfolie auf der Druckplatte.
(2) Mechanisches automatisches Plug-In (AI) ist die fortschrittlichste automatisierte Produktionstechnologie für die Montage moderner Elektronikprodukte. Bei der Installation automatischer mechanischer Geräte werden zuerst die Komponenten mit geringerer Höhe eingesetzt und anschließend die Komponenten mit höherer Höhe installiert. Wertvolle Schlüsselkomponenten werden erst bei der endgültigen Installation eingesetzt. Die Montage von Wärmeableitungsgestellen, Halterungen, Clips usw. sollte zeitnah zum Schweißprozess erfolgen. Die Montagereihenfolge der Leiterplattenkomponenten ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
3. Wellenlöten
(1) Funktionsprinzip des Wellenlötens
Beim Wellenlöten wird durch Pumpendruck eine Lötwelle mit spezifischer Form auf der Oberfläche des geschmolzenen Lots erzeugt. Wenn das mit dem Bauteil eingesetzte Bauteil die Lötwelle in einem festen Winkel passiert, bildet sich im Bereich der Stiftschweißung ein Lötpunkt. Während des Transports durch das Kettenförderband wird das Bauteil zunächst in der Vorheizzone des Schweißgeräts vorgewärmt (Vorwärmung und Temperatur werden dabei durch eine vorgegebene Temperaturkurve gesteuert). Beim eigentlichen Schweißen muss die Vorwärmtemperatur der Bauteiloberfläche in der Regel kontrolliert werden. Daher sind viele Geräte mit entsprechenden Temperaturmesseinrichtungen (z. B. Infrarotsensoren) ausgestattet. Nach dem Vorwärmen wird die Baugruppe zum Schweißen in die Schweißnut eingelegt. Der Zinnbehälter enthält geschmolzenes Lot, und die Düse am Boden des Stahlbehälters sprüht einen Wellenkamm mit fester Form aus geschmolzenem Lot. Beim Durchlaufen der Welle wird die Schweißfläche des Bauteils durch die Lötwelle erwärmt. Die Lötwelle befeuchtet den Schweißbereich und dehnt sich aus, bis der Schweißvorgang abgeschlossen ist. Das Funktionsprinzip ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Beim Wellenlöten wird das Prinzip der Konvektionswärmeübertragung zum Erwärmen des Schweißbereichs genutzt. Die geschmolzene Lotwelle dient als Wärmequelle. Sie spült einerseits den Schweißbereich des Stifts und leitet andererseits die Wärme ab, wodurch der Schweißbereich des Stifts erwärmt wird. Um die Erwärmung des Schweißbereichs zu gewährleisten, weist die Lotwelle üblicherweise eine gewisse Breite auf, sodass die Schweißfläche des Bauteils beim Durchlaufen der Welle ausreichend erwärmt und benetzt wird. Beim herkömmlichen Wellenlöten wird in der Regel eine relativ flache Einzelwelle verwendet. Bei Verwendung von Bleilot wird derzeit eine Doppelwelle verwendet (siehe folgende Abbildung).
Der Stift des Bauteils ermöglicht dem Lot, im festen Zustand in die metallisierte Durchgangsbohrung einzudringen. Berührt der Stift die Lötwelle, steigt das flüssige Lot aufgrund der Oberflächenspannung am Stift und an der Bohrungswand nach oben. Die Kapillarwirkung metallisierter Durchgangsbohrungen verbessert den Lotaufstieg. Nachdem das Lot das Leiterplattenpad erreicht hat, verteilt es sich unter der Wirkung der Oberflächenspannung des Pads. Das aufsteigende Lot verdrängt Flussmittelgas und Luft aus der Durchgangsbohrung, füllt diese und bildet nach dem Abkühlen die Lötverbindung.
(2) Die Hauptkomponenten der Wellenschweißmaschine
Eine Wellenschweißmaschine besteht hauptsächlich aus einem Förderband, einer Heizung, einem Zinntank, einer Pumpe und einer Flussmittelschaum- (oder Sprüh-)Vorrichtung. Es ist hauptsächlich in eine Flussmittelzugabezone, eine Vorwärmzone, eine Schweißzone und eine Kühlzone unterteilt, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
3. Hauptunterschiede zwischen Wellenlöten und Reflowschweißen
Der Hauptunterschied zwischen Wellenlöten und Reflow-Schweißen besteht in der unterschiedlichen Heizquelle und Lotzufuhr. Beim Wellenlöten wird das Lot im Tank vorgewärmt und geschmolzen, wobei die von der Pumpe erzeugte Lotwelle sowohl als Wärmequelle als auch als Lotzufuhr fungiert. Die geschmolzene Lotwelle erwärmt die Durchgangslöcher, Pads und Bauteilstifte der Leiterplatte und liefert gleichzeitig das für die Lötverbindungen benötigte Lot. Beim Reflow-Löten wird das Lot (die Lötpaste) vorab dem Schweißbereich der Leiterplatte zugeführt, und die Wärmequelle beim Reflow-Löten dient zum erneuten Schmelzen des Lots.
(1) 3 Einführung in den selektiven Wellenlötprozess
Wellenlötanlagen gibt es seit über 50 Jahren. Sie zeichnen sich durch hohe Produktionseffizienz und hohe Produktionsleistung bei der Herstellung von bedrahteten Bauteilen und Leiterplatten aus und waren daher einst die wichtigsten Schweißanlagen in der automatisierten Massenproduktion elektronischer Produkte. Allerdings gibt es einige Einschränkungen bei der Anwendung: (1) Die Schweißparameter sind unterschiedlich.
Verschiedene Lötstellen auf derselben Leiterplatte können aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften (wie Wärmekapazität, Stiftabstand, Anforderungen an die Zinndurchdringung usw.) sehr unterschiedliche Schweißparameter erfordern. Das Merkmal des Wellenlötens besteht jedoch darin, das Schweißen aller Lötstellen auf der gesamten Leiterplatte unter den gleichen eingestellten Parametern abzuschließen, sodass sich verschiedene Lötstellen gegenseitig „beruhigen“ müssen, was es schwieriger macht, die Schweißanforderungen hochwertiger Leiterplatten beim Wellenlöten vollständig zu erfüllen.
(2) Hohe Betriebskosten.
In der Praxis des traditionellen Wellenlötens verursachen das Aufsprühen des Flussmittels auf die gesamte Platte und die Bildung von Zinnschlacke hohe Betriebskosten. Insbesondere beim bleifreien Schweißen ist der durch Zinnschlacke verursachte Anstieg der Betriebskosten sehr überraschend, da bleifreies Lot mehr als dreimal so teuer ist wie bleihaltiges Lot. Darüber hinaus schmilzt bleifreies Lot weiterhin das Kupfer auf dem Pad, und die Zusammensetzung des Lots im Zinnzylinder ändert sich mit der Zeit, was die regelmäßige Zugabe von reinem Zinn und teurem Silber zur Lösung erfordert.
(3) Wartung und Wartungsprobleme.
Das bei der Produktion verbleibende Flussmittel verbleibt im Übertragungssystem des Wellenlötens und die entstehende Zinnschlacke muss regelmäßig entfernt werden, was für den Benutzer kompliziertere Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten an der Ausrüstung mit sich bringt. Aus diesen Gründen entstand das selektive Wellenlöten.
Beim sogenannten PCBA-Selektivwellenlöten wird immer noch der ursprüngliche Zinnofen verwendet, der Unterschied besteht jedoch darin, dass die Platine in den Zinnofenträger gelegt werden muss, was wir oft über die Ofenvorrichtung sagen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Die Teile, die Wellenlöten erfordern, werden dann dem Zinn ausgesetzt, und die anderen Teile werden mit einer Fahrzeugverkleidung geschützt, wie unten gezeigt. Dies ist ein bisschen so, als würde man einen Rettungsring in ein Schwimmbecken legen. Der Bereich, der vom Rettungsring bedeckt ist, gelangt nicht ins Wasser. Wird er durch einen Zinnofen ersetzt, gelangt der Bereich, der vom Fahrzeug bedeckt ist, natürlich nicht ins Zinn, und es gibt kein Problem mit erneutem Schmelzen des Zinns oder herabfallenden Teilen.
„Durchgangsloch-Reflow-Schweißverfahren“
Das Durchsteck-Reflow-Schweißen ist ein Reflow-Schweißverfahren zum Einsetzen von Bauteilen, das hauptsächlich bei der Herstellung von Oberflächenmontageplatten mit wenigen Steckverbindungen eingesetzt wird. Der Kern der Technologie ist das Auftragen von Lötpaste.
1. Prozesseinführung
Je nach Auftragungsmethode der Lötpaste kann das Durchsteck-Reflow-Schweißen in drei Arten unterteilt werden: Rohrdruck-Durchsteck-Reflow-Schweißverfahren, Lötpastendruck-Durchsteck-Reflow-Schweißverfahren und geformtes Zinnblech-Durchsteck-Reflow-Schweißverfahren.
1) Rohrdruck-Durchgangsloch-Reflow-Schweißverfahren
Das Reflow-Schweißverfahren für Rohrbestückungen ist die älteste Anwendung des Reflow-Schweißverfahrens für Rohrbestückungen und wird hauptsächlich bei der Herstellung von Farbfernsehtunern eingesetzt. Kernstück des Verfahrens ist die Lötpastenrohrpresse. Der Prozess ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
2) Lötpastendruck durch Loch-Reflow-Schweißverfahren
Das Durchsteck-Reflow-Schweißverfahren mit Lötpastendruck ist derzeit das am weitesten verbreitete Durchsteck-Reflow-Schweißverfahren. Es wird hauptsächlich für gemischte PCBA mit einer kleinen Anzahl von Plug-Ins verwendet. Das Verfahren ist vollständig mit dem herkömmlichen Reflow-Schweißverfahren kompatibel und erfordert keine spezielle Prozessausrüstung. Die einzige Voraussetzung besteht darin, dass die geschweißten Plug-In-Komponenten für das Durchsteck-Reflow-Schweißen geeignet sein müssen. Das Verfahren ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
3) Durchkontaktierungs-Reflow-Schweißverfahren für die Formung von Zinnblechen
Das Reflow-Schweißverfahren für Durchgangslöcher aus geformtem Zinnblech wird hauptsächlich für mehrpolige Steckverbinder verwendet. Das Lot ist keine Lötpaste, sondern geformtes Zinnblech. Es wird im Allgemeinen direkt vom Steckverbinderhersteller hinzugefügt und die Baugruppe kann nur erhitzt werden.
Anforderungen an das Design von Durchgangsloch-Reflow-Lötungen
1. PCB-Designanforderungen
(1) Geeignet für Leiterplatten mit einer Dicke von höchstens 1,6 mm.
(2) Die Mindestbreite des Pads beträgt 0,25 mm. Die geschmolzene Lötpaste wird einmal „gezogen“, und es bildet sich keine Zinnperle.
(3) Der Abstand zwischen Bauteil und Platine (Stand-off) sollte größer als 0,3 mm sein.
(4) Die geeignete Länge des aus dem Pad herausragenden Anschlusskabels beträgt 0,25 bis 0,75 mm.
(5) Der Mindestabstand zwischen Komponenten mit feinem Abstand wie 0603 und dem Pad beträgt 2 mm.
(6) Die maximale Öffnung des Stahlgitters kann um 1,5 mm erweitert werden.
(7) Die Öffnung entspricht dem Leitungsdurchmesser plus 0,1–0,2 mm. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
„Anforderungen an die Öffnung von Stahlgitterfenstern“
Um eine Lochfüllung von 50 % zu erreichen, muss das Stahlgitterfenster im Allgemeinen erweitert werden. Der genaue Betrag der externen Erweiterung sollte anhand der Leiterplattendicke, der Dicke des Stahlgitters, des Abstands zwischen Loch und Anschlussleitung und anderen Faktoren bestimmt werden.
Im Allgemeinen wird die Lötpaste zurückgezogen und in das Loch gefüllt, solange die Ausdehnung 2 mm nicht überschreitet. Es ist zu beachten, dass die äußere Ausdehnung nicht durch das Komponentenpaket komprimiert werden kann oder den Paketkörper des Komponenten vermeiden muss und auf einer Seite eine Zinnperle bildet, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
„Einführung in den konventionellen Montageprozess von PCBA“
1) Einseitige Montage
Der Prozessablauf ist in der folgenden Abbildung dargestellt
2) Einseitiges Einsetzen
Der Prozessablauf ist in Abbildung 5 unten dargestellt
Das Formen der Gerätestifte beim Wellenlöten ist einer der am wenigsten effizienten Teile des Produktionsprozesses, was entsprechend das Risiko elektrostatischer Schäden mit sich bringt, die Lieferzeit verlängert und auch die Fehlerwahrscheinlichkeit erhöht.
3) Beidseitige Montage
Der Prozessablauf ist in der folgenden Abbildung dargestellt
4) Eine Seite gemischt
Der Prozessablauf ist in der folgenden Abbildung dargestellt
Wenn nur wenige bedrahtete Bauteile vorhanden sind, können Reflow-Schweißen und manuelles Schweißen verwendet werden.
5) Doppelseitiges Mischen
Der Prozessablauf ist in der folgenden Abbildung dargestellt
Wenn mehr doppelseitige SMD-Bauteile und weniger THT-Bauteile vorhanden sind, können die Steckbauteile durch Reflow- oder Handschweißen hergestellt werden. Das Prozessablaufdiagramm ist unten dargestellt.
