Środki ostrożności dotyczące lutowania różnych komponentów w procesie PCBA

Spawanie jest jednym z najbardziej krytycznych etapów w procesie PCBA. Różne rodzaje komponentów elektronicznych mają różne charakterystyki i wymagania podczas lutowania, a nawet niewielka nieostrożność może prowadzić do problemów z jakością lutowania, wpływając na wydajność i niezawodność produktu końcowego. Dlatego zrozumienie i przestrzeganie środków ostrożności dotyczących spawania dla różnych komponentów ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości przetwarzania PCBA. Ten artykuł zawiera szczegółowe wprowadzenie do powszechnych środków ostrożności dotyczących lutowania komponentów elektronicznych w procesie PCBA.

1. Komponenty do montażu powierzchniowego (SMD)
Komponenty do montażu powierzchniowego (SMD) są najczęściej spotykanym rodzajem komponentów elektronicznych w nowoczesnych produktach. Są one instalowane bezpośrednio na powierzchni PCB za pomocą technologii lutowania rozpływowego. Poniżej znajdują się główne środki ostrożności dotyczące lutowania SMD:

a. Dokładne wyrównanie komponentów
Kluczowe jest zapewnienie precyzyjnego wyrównania między komponentami a padami PCB podczas lutowania SMD. Nawet niewielkie odchylenia mogą prowadzić do słabego lutowania, co z kolei może wpłynąć na funkcjonalność obwodu. Dlatego bardzo ważne jest stosowanie precyzyjnych maszyn do montażu powierzchniowego i systemów wyrównywania.

b. Odpowiednia ilość pasty lutowniczej
Nadmierna lub niewystarczająca ilość pasty lutowniczej może wpłynąć na jakość lutowania. Nadmierna ilość pasty lutowniczej może prowadzić do mostkowania lub zwarć, podczas gdy niewystarczająca ilość pasty lutowniczej może skutkować słabymi połączeniami lutowniczymi. Dlatego podczas drukowania pasty lutowniczej należy wybrać odpowiednią grubość szablonu stalowego w zależności od rozmiaru komponentów i padów lutowniczych, aby zapewnić precyzyjne nakładanie pasty lutowniczej.

c. Kontrola krzywej lutowania rozpływowego
Ustawienie krzywej temperatury lutowania rozpływowego powinno być zoptymalizowane zgodnie z charakterystyką materiałową komponentów i PCB. Szybkość nagrzewania, temperatura szczytowa i szybkość chłodzenia muszą być ściśle kontrolowane, aby uniknąć uszkodzenia komponentów lub wad spawalniczych.

2. Komponenty w obudowie Dual in-line package (DIP)
Komponenty w obudowie Dual in-line package (DIP) są lutowane poprzez włożenie ich do otworów przelotowych na PCB, zwykle za pomocą lutowania falowego lub lutowania ręcznego. Środki ostrożności dotyczące lutowania komponentów DIP obejmują:

a. Kontrola głębokości włożenia
Końcówki komponentów DIP muszą być w pełni włożone do otworów przelotowych PCB, z zachowaniem stałej głębokości włożenia, aby uniknąć sytuacji, w których końcówki są zawieszone lub nie są w pełni włożone. Niewłaściwe włożenie końcówek może skutkować słabym stykiem lub wirtualnym lutowaniem.

b. Kontrola temperatury lutowania falowego
Podczas lutowania falowego temperatura lutowania powinna być regulowana w oparciu o temperaturę topnienia stopu lutowia i wrażliwość termiczną PCB. Nadmierna temperatura może spowodować deformację PCB lub uszkodzenie komponentów, podczas gdy niska temperatura może prowadzić do słabych połączeń lutowniczych.

c. Czyszczenie po spawaniu
Po lutowaniu falowym PCB musi być oczyszczone w celu usunięcia pozostałości topnika i uniknięcia długotrwałej korozji obwodu lub wpływu na wydajność izolacji.

3. Złącza
Złącza są powszechnymi komponentami w PCBA, a jakość ich lutowania bezpośrednio wpływa na transmisję sygnałów i niezawodność połączeń. Podczas spawania złączy należy zwrócić uwagę na następujące punkty:

a. Kontrola czasu spawania
Końcówki złączy są zwykle grubsze, a przedłużony czas lutowania może spowodować przegrzanie końcówek, co może uszkodzić strukturę plastikową wewnątrz złącza lub prowadzić do słabego styku. Dlatego czas spawania powinien być jak najkrótszy, zapewniając jednocześnie pełne stopienie punktów spawania.

b. Użycie topnika lutowniczego
Wybór i użycie topnika lutowniczego powinno być odpowiednie. Nadmierna ilość topnika lutowniczego może pozostać wewnątrz złącza po lutowaniu, wpływając na wydajność elektryczną i niezawodność złącza.

c. Kontrola po spawaniu
Po zespawaniu złącza wymagana jest ścisła kontrola, w tym jakość połączeń lutowniczych na końcówkach oraz wyrównanie między złączem a PCB. W razie potrzeby należy przeprowadzić test wtykania i wyjmowania, aby zapewnić niezawodność złącza.

4. Kondensatory i rezystory
Kondensatory i rezystory są najbardziej podstawowymi komponentami w PCBA, a podczas ich lutowania należy również podjąć pewne środki ostrożności:

a. Rozpoznawanie polaryzacji
W przypadku spolaryzowanych komponentów, takich jak kondensatory elektrolityczne, należy zwrócić szczególną uwagę na oznakowanie polaryzacji podczas spawania, aby uniknąć spawania odwrotnego. Odwrotne spawanie może spowodować uszkodzenie komponentów, a nawet prowadzić do uszkodzeń obwodu.

b. Temperatura i czas spawania
Ze względu na wysoką wrażliwość kondensatorów, zwłaszcza kondensatorów ceramicznych, na temperaturę, należy ściśle kontrolować temperaturę i czas podczas spawania, aby uniknąć uszkodzenia lub awarii kondensatorów spowodowanych przegrzaniem. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura spawania powinna być kontrolowana w zakresie 250 ℃, a czas spawania nie powinien przekraczać 5 sekund.

c. Gładkość połączeń lutowniczych
Połączenia lutownicze kondensatorów i rezystorów powinny być gładkie, zaokrąglone i wolne od wirtualnego lutowania lub wycieku lutowia. Jakość połączeń lutowniczych bezpośrednio wpływa na niezawodność połączeń komponentów, a niewystarczająca gładkość połączeń lutowniczych może prowadzić do słabego styku lub niestabilnej wydajności elektrycznej.

5. Układ scalony (IC)
Końcówki układów scalonych są zwykle gęsto upakowane, wymagając specjalnych procesów i sprzętu do lutowania. Poniżej znajdują się główne środki ostrożności dotyczące lutowania układów scalonych:

a. Optymalizacja krzywej temperatury spawania
Podczas lutowania układów scalonych, zwłaszcza w formach opakowań takich jak BGA (Ball Grid Array), krzywa temperatury lutowania rozpływowego musi być precyzyjnie zoptymalizowana. Nadmierna temperatura może uszkodzić strukturę wewnętrzną układu, podczas gdy niewystarczająca temperatura może skutkować niepełnym stopieniem kulek lutowniczych.

b. Zapobieganie mostkowaniu pinów
Końcówki układów scalonych są gęste i podatne na problemy z mostkowaniem lutowia. Dlatego podczas procesu spawania należy kontrolować ilość lutowia i stosować proces montażu powierzchniowego mostków lutowniczych. Jednocześnie wymagana jest kontrola rentgenowska po spawaniu w celu zapewnienia jakości spawania.

c. Ochrona antystatyczna
Układy scalone są bardzo wrażliwe na elektryczność statyczną. Przed i podczas lutowania operatorzy powinni nosić antystatyczne opaski na nadgarstki i pracować w środowisku antystatycznym, aby zapobiec uszkodzeniu układu przez elektryczność statyczną.

6. Transformatory i cewki indukcyjne
Transformatory i cewki indukcyjne odgrywają głównie rolę konwersji elektromagnetycznej i filtrowania w PCBA, a ich lutowanie również ma specjalne wymagania:

a. Trwałość spawania
Końcówki transformatorów i cewek indukcyjnych są stosunkowo grube, dlatego konieczne jest zapewnienie, że połączenia lutownicze są trwałe podczas spawania, aby uniknąć poluzowania lub pęknięcia końcówek z powodu wibracji lub naprężeń mechanicznych podczas późniejszego użytkowania.

b. Pełnia połączeń lutowniczych
Ze względu na grubsze końcówki transformatorów i cewek indukcyjnych, połączenia lutownicze powinny być pełne, aby zapewnić dobrą przewodność i wytrzymałość mechaniczną.

c. Kontrola temperatury rdzenia magnetycznego
Rdzenie magnetyczne transformatorów i cewek indukcyjnych są wrażliwe na temperaturę, a podczas spawania należy unikać przegrzania rdzeni, zwłaszcza podczas długotrwałego spawania lub spawania naprawczego.

Jakość spawania w procesie PCBA jest bezpośrednio związana z wydajnością i niezawodnością produktu końcowego. Różne rodzaje komponentów mają różne wymagania dotyczące procesów spawania. Ścisłe przestrzeganie tych środków ostrożności dotyczących spawania może skutecznie uniknąć wad spawania i poprawić ogólną jakość produktu. Dla przedsiębiorstw zajmujących się przetwarzaniem PCBA, poprawa poziomu technologii spawania i wzmocnienie kontroli jakości są kluczem do zapewnienia konkurencyjności produktu.