فرآیند تولید دقیق PCBA (شامل کل فرآیند DIP)، بیایید و ببینید!
"فرآیند لحیم کاری موجی"
لحیم کاری موجی عموماً یک فرآیند جوشکاری برای دستگاه‌های پلاگین است. این فرآیندی است که در آن لحیم مایع مذاب، با کمک پمپ، شکل خاصی از موج لحیم را روی سطح مایع مخزن لحیم تشکیل می‌دهد و برد مدار چاپی قطعه درج شده از طریق قله موج لحیم در یک زاویه خاص و عمق غوطه‌وری مشخص روی زنجیره انتقال عبور می‌کند تا به جوشکاری اتصال لحیم دست یابد، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
جریان کلی فرآیند به شرح زیر است: قرار دادن دستگاه --بارگذاری PCB --لحیم کاری موجی --تخلیه PCB --برش پین DIP --تمیز کردن، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
فناوری تزریق 1.THC
1. تشکیل پین کامپوننت
دستگاه‌های DIP قبل از قرار دادن باید شکل داده شوند
(1) شکل‌دهی دستی قطعه: پین خم‌شده را می‌توان با موچین یا یک پیچ‌گوشتی کوچک، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، شکل داد.
(2) پردازش ماشینی شکل‌دهی قطعات: شکل‌دهی ماشینی قطعات با یک ماشین‌آلات شکل‌دهی ویژه انجام می‌شود، اصل کار آن این است که تغذیه‌کننده از تغذیه ارتعاشی برای تغذیه مواد (مانند ترانزیستور پلاگین) با یک تقسیم‌کننده برای قرار دادن ترانزیستور استفاده می‌کند، مرحله اول خم کردن پین‌ها در دو طرف چپ و راست است. مرحله دوم خم کردن پین وسطی به عقب یا جلو برای شکل‌دهی است. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است.
۲. قطعات را وارد کنید
فناوری درج از طریق سوراخ به درج دستی و درج خودکار تجهیزات مکانیکی تقسیم می‌شود.
(1) برای قرار دادن و جوشکاری دستی، ابتدا باید اجزایی که نیاز به ثابت شدن مکانیکی دارند، مانند قفسه خنک کننده، براکت، گیره و غیره، دستگاه برق را قرار دهید و سپس اجزایی را که نیاز به جوشکاری و ثابت شدن دارند، قرار دهید. هنگام قرار دادن، پین‌های اجزا و فویل مسی روی صفحه چاپ را مستقیماً لمس نکنید.
(2) افزونه خودکار مکانیکی (که به آن AI گفته می‌شود) پیشرفته‌ترین فناوری تولید خودکار در نصب محصولات الکترونیکی معاصر است. در نصب تجهیزات مکانیکی خودکار ابتدا باید قطعات با ارتفاع کمتر قرار داده شوند و سپس قطعات با ارتفاع بالاتر نصب شوند. قطعات کلیدی ارزشمند باید در نصب نهایی قرار داده شوند. نصب قفسه اتلاف گرما، براکت، گیره و غیره باید نزدیک به فرآیند جوشکاری باشد. ترتیب مونتاژ قطعات PCB در شکل زیر نشان داده شده است.
3. لحیم کاری موجی
(1) اصل کار لحیم کاری موجی
لحیم‌کاری موجی نوعی فناوری است که با استفاده از فشار پمپاژ، شکل خاصی از موج لحیم را روی سطح لحیم مایع مذاب تشکیل می‌دهد و هنگامی که قطعه مونتاژی وارد شده به همراه قطعه از موج لحیم با زاویه ثابت عبور می‌کند، یک نقطه لحیم در ناحیه جوش پین تشکیل می‌دهد. قطعه ابتدا در طول فرآیند انتقال توسط نوار نقاله زنجیری در ناحیه پیش گرمایش دستگاه جوش پیش گرم می‌شود (پیش گرمایش قطعه و دمایی که باید به آن دست یافت، همچنان توسط منحنی دمای از پیش تعیین شده کنترل می‌شوند). در جوشکاری واقعی، معمولاً کنترل دمای پیش گرمایش سطح قطعه ضروری است، بنابراین بسیاری از دستگاه‌ها دستگاه‌های تشخیص دمای مربوطه (مانند آشکارسازهای مادون قرمز) را اضافه کرده‌اند. پس از پیش گرمایش، قطعه برای جوشکاری وارد شیار سربی می‌شود. مخزن قلع حاوی لحیم مایع مذاب است و نازل در پایین مخزن فولادی، یک تاج موج شکل ثابت از لحیم مذاب را اسپری می‌کند، به طوری که وقتی سطح جوش قطعه از موج عبور می‌کند، توسط موج لحیم گرم می‌شود و موج لحیم نیز ناحیه جوش را مرطوب کرده و منبسط می‌شود تا پر شود و در نهایت فرآیند جوشکاری انجام می‌شود. اصل کار آن در شکل زیر نشان داده شده است.
لحیم‌کاری موجی از اصل انتقال حرارت همرفتی برای گرم کردن ناحیه جوشکاری استفاده می‌کند. موج لحیم مذاب به عنوان منبع گرما عمل می‌کند، از یک طرف برای شستشوی ناحیه جوش پین جریان می‌یابد، از طرف دیگر نقش هدایت گرما را نیز ایفا می‌کند و ناحیه جوش پین تحت این عمل گرم می‌شود. برای اطمینان از گرم شدن ناحیه جوش، موج لحیم معمولاً عرض مشخصی دارد، به طوری که وقتی سطح جوش قطعه از موج عبور می‌کند، گرمایش، خیس شدن و غیره کافی وجود دارد. در لحیم‌کاری موجی سنتی، عموماً از موج تکی استفاده می‌شود و موج نسبتاً صاف است. با استفاده از لحیم سربی، در حال حاضر به شکل موج دوتایی استفاده می‌شود. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است.
پین قطعه، راهی برای فرو رفتن لحیم در سوراخ سرتاسری متالیزه شده در حالت جامد فراهم می‌کند. هنگامی که پین موج لحیم را لمس می‌کند، لحیم مایع به وسیله کشش سطحی از دیواره پین و سوراخ بالا می‌رود. خاصیت مویینگی سوراخ‌های سرتاسری متالیزه شده، بالا رفتن لحیم را بهبود می‌بخشد. پس از اینکه لحیم به پد PCB رسید، تحت عمل کشش سطحی پد پخش می‌شود. لحیم بالا رونده، گاز روان‌ساز و هوا را از سوراخ سرتاسری تخلیه می‌کند، بنابراین سوراخ سرتاسری را پر می‌کند و پس از خنک شدن، اتصال لحیم را تشکیل می‌دهد.
(2) اجزای اصلی دستگاه جوش موجی
یک دستگاه جوشکاری موجی عمدتاً از یک تسمه نقاله، یک گرمکن، یک مخزن قلع، یک پمپ و یک دستگاه کف کننده (یا اسپری) فلاکس تشکیل شده است. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، عمدتاً به منطقه افزودن فلاکس، منطقه پیش گرم کردن، منطقه جوشکاری و منطقه خنک کننده تقسیم می شود.
۳. تفاوت‌های اصلی بین لحیم‌کاری موجی و جوشکاری بازتابی
تفاوت اصلی بین لحیم کاری موجی و جوشکاری جریان برگشتی این است که منبع گرمایش و روش تأمین لحیم در جوشکاری متفاوت است. در لحیم کاری موجی، لحیم از قبل گرم شده و در مخزن ذوب می‌شود و موج لحیم تولید شده توسط پمپ نقش دوگانه منبع گرما و تأمین لحیم را ایفا می‌کند. موج لحیم مذاب، سوراخ‌ها، پدها و پین‌های قطعات PCB را گرم می‌کند و در عین حال لحیم مورد نیاز برای تشکیل اتصالات لحیم را نیز فراهم می‌کند. در لحیم کاری جریان برگشتی، لحیم (خمیر لحیم) از قبل به ناحیه جوشکاری PCB اختصاص داده شده است و نقش منبع گرما در طول جریان برگشتی، ذوب مجدد لحیم است.
(1) 3 مقدمه‌ای بر فرآیند لحیم‌کاری موج انتخابی
تجهیزات لحیم کاری موجی بیش از 50 سال است که اختراع شده‌اند و از مزایای راندمان تولید بالا و خروجی زیاد در ساخت قطعات سوراخ‌دار و بردهای مدار چاپی برخوردارند، بنابراین زمانی مهمترین تجهیزات جوشکاری در تولید انبوه خودکار محصولات الکترونیکی بودند. با این حال، محدودیت‌هایی در کاربرد آن وجود دارد: (1) پارامترهای جوشکاری متفاوت هستند.
اتصالات لحیم مختلف روی یک برد مدار چاپی ممکن است به دلیل ویژگی‌های متفاوتشان (مانند ظرفیت گرمایی، فاصله پین‌ها، الزامات نفوذ قلع و غیره) به پارامترهای جوشکاری بسیار متفاوتی نیاز داشته باشند. با این حال، ویژگی لحیم‌کاری موجی این است که جوشکاری تمام اتصالات لحیم روی کل برد مدار چاپی را تحت پارامترهای تعیین‌شده یکسان انجام می‌دهد، بنابراین اتصالات لحیم‌کاری مختلف باید یکدیگر را "تثبیت" کنند، که این امر باعث می‌شود لحیم‌کاری موجی برای برآورده کردن کامل الزامات جوشکاری بردهای مدار چاپی با کیفیت بالا، دشوارتر باشد.
(2) هزینه‌های عملیاتی بالا.
در کاربرد عملی لحیم‌کاری موجی سنتی، پاشش روان‌ساز روی کل صفحه و تولید سرباره قلع، هزینه‌های عملیاتی بالایی را به همراه دارد. به خصوص در جوشکاری بدون سرب، به دلیل اینکه قیمت لحیم بدون سرب بیش از 3 برابر لحیم سرب است، افزایش هزینه‌های عملیاتی ناشی از سرباره قلع بسیار تعجب‌آور است. علاوه بر این، لحیم بدون سرب همچنان مس روی پد را ذوب می‌کند و ترکیب لحیم در سیلندر قلع با گذشت زمان تغییر می‌کند که برای حل آن نیاز به افزودن منظم قلع خالص و نقره گران‌قیمت است.
(3) مشکلات تعمیر و نگهداری.
شار باقیمانده در تولید در سیستم انتقال لحیم کاری موجی باقی خواهد ماند و سرباره قلع تولید شده باید مرتباً برداشته شود که این امر کار تعمیر و نگهداری تجهیزات پیچیده تری را برای کاربر به همراه دارد. به همین دلایل، لحیم کاری موجی انتخابی به وجود آمد.
لحیم‌کاری به اصطلاح موج انتخابی PCBA هنوز از کوره قلع اصلی استفاده می‌کند، اما تفاوت در این است که برد باید در حامل کوره قلع قرار گیرد، که همان چیزی است که ما اغلب در مورد فیکسچر کوره می‌گوییم، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
قطعاتی که نیاز به لحیم‌کاری موجی دارند، سپس در معرض قلع قرار می‌گیرند و سایر قطعات با روکش خودرو محافظت می‌شوند، همانطور که در زیر نشان داده شده است. این کمی شبیه قرار دادن یک حلقه نجات در استخر است، جایی که توسط حلقه نجات پوشانده شده است آب نمی‌گیرد و با یک اجاق حلبی جایگزین می‌شود، جایی که توسط وسیله نقلیه پوشانده شده است، طبیعتاً قلع نمی‌گیرد و مشکلی از بابت ذوب مجدد قلع یا افتادن قطعات وجود نخواهد داشت.
فرآیند جوشکاری جریان برگشتی از طریق سوراخ
جوشکاری جریان برگشتی درون سوراخی یک فرآیند جوشکاری جریان برگشتی برای قرار دادن قطعات است که عمدتاً در ساخت صفحات مونتاژ سطحی حاوی چند افزونه استفاده می‌شود. هسته اصلی این فناوری، روش اعمال خمیر لحیم است.
۱. معرفی فرآیند
بر اساس روش کاربرد خمیر لحیم، جوشکاری بازتابی از طریق سوراخ را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد: فرآیند جوشکاری بازتابی از طریق سوراخ با چاپ لوله، فرآیند جوشکاری بازتابی از طریق سوراخ با چاپ خمیر لحیم و فرآیند جوشکاری بازتابی از طریق سوراخ با ورق قلع قالب‌گیری شده.
۱) چاپ لوله‌ای از طریق فرآیند جوشکاری بازتابی سوراخ
فرآیند جوشکاری جریان برگشتی سوراخ با چاپ لوله‌ای، قدیمی‌ترین کاربرد فرآیند جوشکاری جریان برگشتی قطعات از طریق سوراخ است که عمدتاً در ساخت تیونر تلویزیون رنگی استفاده می‌شود. هسته اصلی این فرآیند، پرس لوله‌ای خمیر لحیم است که این فرآیند در شکل زیر نشان داده شده است.
۲) چاپ خمیر لحیم از طریق فرآیند جوشکاری بازتابی سوراخ
چاپ خمیر لحیم از طریق فرآیند جوشکاری جریان برگشتی سوراخ در حال حاضر پرکاربردترین فرآیند جوشکاری جریان برگشتی سوراخ است که عمدتاً برای PCBA مختلط حاوی تعداد کمی پلاگین استفاده می‌شود، این فرآیند کاملاً با فرآیند جوشکاری جریان برگشتی معمولی سازگار است، هیچ تجهیزات فرآیندی خاصی مورد نیاز نیست، تنها الزام این است که اجزای پلاگین جوش داده شده باید برای جوشکاری جریان برگشتی سوراخ مناسب باشند، این فرآیند در شکل زیر نشان داده شده است.
۳) قالب‌گیری ورق قلع از طریق فرآیند جوشکاری بازتابی سوراخ
فرآیند جوشکاری با جریان برگشتی سوراخ از طریق ورق قلع قالب‌گیری شده عمدتاً برای کانکتورهای چند پین استفاده می‌شود، لحیم خمیر لحیم نیست بلکه ورق قلع قالب‌گیری شده است که معمولاً مستقیماً توسط سازنده کانکتور اضافه می‌شود و مونتاژ فقط می‌تواند گرم شود.
الزامات طراحی جریان مجدد از طریق سوراخ
الزامات طراحی 1.PCB
(1) مناسب برای ضخامت PCB کمتر یا مساوی 1.6 میلی‌متر.
(2) حداقل عرض پد 0.25 میلی متر است و خمیر لحیم مذاب یک بار "کشیده" می شود و مهره قلع تشکیل نمی شود.
(3) فاصله بین قطعه و برد (فاصله از برد) باید بیشتر از 0.3 میلی‌متر باشد.
(4) طول مناسب سیم بیرون زده از پد 0.25 تا 0.75 میلی‌متر است.
(5) حداقل فاصله بین اجزای فاصله‌دار ریز مانند 0603 و پد 2 میلی‌متر است.
(6) حداکثر دهانه توری فولادی را می‌توان 1.5 میلی‌متر افزایش داد.
(7) روزنه برابر است با قطر سرب به علاوه 0.1 تا 0.2 میلی‌متر. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است.
"الزامات باز شدن پنجره توری فولادی"
به طور کلی، برای دستیابی به 50٪ پر شدن سوراخ، پنجره مش فولادی باید منبسط شود، مقدار خاص انبساط خارجی باید با توجه به ضخامت PCB، ضخامت مش فولادی، فاصله بین سوراخ و سرب و سایر عوامل تعیین شود.
به طور کلی، تا زمانی که انبساط از 2 میلی‌متر تجاوز نکند، خمیر لحیم به عقب کشیده شده و داخل سوراخ پر می‌شود. لازم به ذکر است که انبساط خارجی نمی‌تواند توسط بسته قطعه فشرده شود، یا باید از بدنه بسته قطعه اجتناب کند و مانند شکل زیر، یک مهره قلع در یک طرف تشکیل دهد.
"مقدمه‌ای بر فرآیند مونتاژ مرسوم PCBA"
۱) نصب تک‌طرفه
روند کار در شکل زیر نشان داده شده است
2) درج یک طرفه
جریان فرآیند در شکل 5 زیر نشان داده شده است
شکل‌دهی پین‌های دستگاه در لحیم‌کاری موجی یکی از کم‌بازده‌ترین بخش‌های فرآیند تولید است که به تبع آن خطر آسیب الکترواستاتیک را به همراه دارد و زمان تحویل را طولانی‌تر می‌کند و همچنین احتمال خطا را افزایش می‌دهد.
۳) نصب دو طرفه
روند کار در شکل زیر نشان داده شده است
۴) یک طرف مخلوط
روند کار در شکل زیر نشان داده شده است
اگر تعداد اجزای سوراخ‌دار کم باشد، می‌توان از جوشکاری برگشتی و جوشکاری دستی استفاده کرد.
۵) مخلوط کردن دو طرفه
روند کار در شکل زیر نشان داده شده است
اگر تعداد قطعات SMD دو طرفه بیشتر و قطعات THT کمی وجود داشته باشد، قطعات پلاگین می‌توانند جوش برگشتی یا دستی باشند. نمودار جریان فرآیند در زیر نشان داده شده است.
