La saldatura è un processo di unione di due metalli mediante fusione di un metallo d'apporto, chiamato saldatura, che scorre nel giunto e si solidifica per formare un forte legame. È ampiamente usato in produzione elettronica per assemblare circuiti stampati (PCB). Esistono due metodi popolari di saldatura utilizzati nell'assemblaggio di PCB: saldatura ad onda e saldatura a rifusione, che svolgono un ruolo importante nel determinare le prestazioni di un prodotto elettronico. però, alcune persone li confondono tra loro e la differenza tra loro sembra vaga. In questo blog, confronteremo questi due metodi e discuteremo i loro pro e contro.
La saldatura ad onda è un processo di saldatura che prevede il passaggio di un PCB su una padella di saldatura fusa. La padella di saldatura è tipicamente costituita da una lega di stagno e piombo, con un range di temperatura di 250-270°C. Mentre il PCB passa sopra la padella, viene generata un'ondata di saldatura fusa, che bagna le superfici metalliche esposte dei componenti e del PCB, formando un legame forte e permanente.
Il transistor è stato inventato nel 1946 di John Bardeen, Walter Brattain, e William Shockley dei Bell Laboratories. Ciò ha ridotto le dimensioni dei componenti elettronici. Alcuni anni dopo, sono state sviluppate laminazione e incisione e questo ha aperto la strada a una tecnica di saldatura che potevamo utilizzare a livello di produzione.
I componenti elettronici erano per lo più a foro passante e diventa poco pratico saldarli singolarmente utilizzando una pistola per saldatura. Era necessario applicare la saldatura all'intera scheda contemporaneamente. Quindi è stata sviluppata la saldatura ad onda che ha permesso di attraversare l'intera scheda con un'onda di pasta saldante.
La saldatura ad onda comporta 4 passaggi e li vedremo uno per uno.
Le prestazioni di saldatura dipendono principalmente dalla pulizia della superficie metallica. Dipende anche dalle funzioni del flusso di saldatura. Svolge un ruolo fondamentale nelle operazioni di saldatura senza interruzioni. Le principali funzioni del flusso di saldatura sono:
• Eliminazione degli ossidi dalle superfici metalliche dei perni e delle schede dei componenti.
• Arresto dell'ossidazione secondaria dei circuiti stampati durante il processo termico.
• Riduzione della tensione superficiale della pasta saldante.
• Trasmissione corretta del calore richiesto.
I PCB viaggiano attraverso un tunnel di calore in un pallet lungo una catena simile a un nastro trasportatore. È necessario per attivare il flusso ed eseguire il preriscaldamento.
Quando la temperatura continua a salire, la pasta saldante si scioglie diventando liquida. Ciò si traduce in un'ondata di saldatura che viaggia attraverso la scheda e consente ai componenti di legarsi saldamente alla scheda.
Il profilo di saldatura ad onda è conforme alla curva di temperatura. La curva inizia a precipitare dopo che la temperatura raggiunge il suo picco nella fase di saldatura ad onda. This is known as the “cooling zone.” We can successfully assemble the board after cooling it to room temperature.
Alto rendimento: La saldatura ad onda è un processo ad alta velocità che può saldare più componenti contemporaneamente, rendendolo adatto alla produzione di massa.
Forte legame meccanico: Il giunto di saldatura formato dalla saldatura ad onda è forte e affidabile, rendendolo ideale per componenti soggetti a sollecitazioni meccaniche elevate.
Buone prestazioni termiche: Il calore dell'onda di saldatura può penetrare nel PCB, garantendo buone prestazioni termiche e dissipazione del calore.
Compatibilità limitata dei componenti: La saldatura ad onda non è adatta a tutti Componenti PCB, poiché alcuni componenti potrebbero non essere in grado di sopportare l'elevata temperatura dell'onda di saldatura.
Precisione limitata: L'onda di saldatura non può essere controllata con precisione, che può causare una scarsa qualità della saldatura o danni ai componenti sensibili.
Preoccupazioni ambientali: L'uso di saldature a base di piombo nella saldatura ad onda può comportare rischi ambientali, rendendolo meno desiderabile in alcune applicazioni.
Nella saldatura a riflusso, i componenti vengono prima temporaneamente attaccati alle pastiglie sui circuiti stampati. Quindi vengono incollati in modo permanente tra loro mediante aria calda o altri metodi di conduzione termica e radiazione. La saldatura a riflusso è relativamente più facile da eseguire e anche un principiante può eseguirla facilmente su piccola scala. La saldatura a riflusso richiede una saldatrice a riflusso che spesso chiamiamo forno per saldatura a riflusso.
Come menzionato prima, i componenti elettrici sono temporaneamente attaccati alle piazzole di contatto prima che inizi effettivamente la saldatura. Ciò include due passaggi. Nella prima fase, la pasta saldante viene applicata con precisione a ciascun tampone tramite uno stampino in pasta saldante. Nella seconda fase, usiamo per prelevare e posizionare macchine per il posizionamento dei componenti sulle pastiglie. L'effettiva saldatura a riflusso non inizia fino al completamento di questi preparativi.
Il processo di saldatura vero e proprio prevede quattro passaggi di cui stiamo per discutere.
Il preriscaldamento è molto importante se si desidera produrre PCB di alta qualità. Ha due scopi principali durante la saldatura a riflusso.
La saldatura a riflusso dipende anche dal flusso contenuto nella pasta saldante. Quindi, la temperatura deve aumentare in modo significativo in modo che il flusso possa attivarsi. Altrimenti, il flusso non giocherà un ruolo attivo nel processo di saldatura a riflusso.
Questa fase prevede la temperatura di picco dell'intero processo. La temperatura di picco consente la fusione e il riflusso della pasta saldante. Il controllo della temperatura è molto importante nel processo di saldatura a riflusso. Se la temperatura è molto bassa, può impedire alla pasta saldante di rifluire mentre se la temperatura è molto alta potrebbe danneggiare la scheda o i componenti SMT.
Per esempio, BGA hanno molte sfere di saldatura che si sciolgono durante la saldatura a rifusione. Se non raggiungiamo la temperatura di saldatura ottimale, queste sfere potrebbero fondersi in modo non uniforme e i BGA potrebbero subire rilavorazioni.
Quando raggiungiamo la temperatura massima, la curva della temperatura inizierà a scendere. Il raffreddamento porta alla solidificazione della pasta saldante e le parti sono fissate in modo permanente ai loro cuscinetti di contatto sulla scheda.
Alta precisione: La saldatura a rifusione consente un controllo preciso del processo di saldatura, risultando in giunti di saldatura affidabili e di alta qualità.
Adatto per circuiti stampati complessi: La saldatura a rifusione è adatta per circuiti stampati complessi con più componenti, come lo consente saldatura selettiva dei singoli componenti.
Ecologico: L'uso della saldatura senza piombo nella saldatura a rifusione la rende un'opzione più rispettosa dell'ambiente.
Produttività limitata: La saldatura a riflusso è un processo più lento rispetto alla saldatura ad onda, in quanto ogni componente deve essere saldato singolarmente, che potrebbe non essere adatto alla produzione di massa.
Sensibile alla temperatura: La saldatura a rifusione è sensibile alle variazioni di temperatura, e qualsiasi variazione può comportare una scarsa qualità della saldatura o danni ai componenti.
Resistenza meccanica limitata: Il giunto di saldatura formato dalla saldatura a rifusione potrebbe non essere forte come quello formato dalla saldatura ad onda, rendendolo meno adatto a componenti soggetti a sollecitazioni meccaniche elevate.
Per saperne di più sulla saldatura a rifusione, dai un'occhiata al nostro altro blog: Riflusso di saldatura su PCB
Non possiamo mai ignorare la differenza tra la saldatura a riflusso e la saldatura ad onda perché è importante quando si seleziona Servizi PCBA. Una modifica della saldatura tende a apportare cambiamenti drastici all'intero processo di produzione dell'assieme. Questi includono i costi di produzione, tempo al mercato, efficienza, guadagni, eccetera.
La principale differenza tra la saldatura a riflusso e la saldatura ad onda in termini di processo di produzione è la fase di spruzzatura del flusso. La saldatura ad onda prevede questo passaggio mentre la saldatura a rifusione no. Usiamo il flusso per promuovere il processo di saldatura. Aiuta svolgendo un ruolo protettivo eliminando la tensione superficiale e riducendo la tensione superficiale. Il flusso funziona solo quando lo attiviamo, cosa che possiamo ottenere solo attraverso un controllo intensivo del tempo e della temperatura. Nella saldatura a riflusso, il flusso è presente nella pasta saldante. Perciò, dobbiamo organizzare e ottenere in modo appropriato il contenuto di flusso richiesto.
Generalmente, la saldatura ad onda funziona meglio per DIP e THT mentre la saldatura a riflusso è ideale per i gruppi SMT. però, un circuito stampato raramente contiene solo componenti a foro passante o dispositivi montati in superficie. Ecco perché spesso dobbiamo usare una miscela di SMT, THT, e DIP. Quando si tratta di assemblee miste, eseguiamo prima SMT e poi ci concentriamo su DIP o THT. Questo perché la temperatura della saldatura a riflusso è molto più alta di quella della saldatura ad onda. Se non seguiamo questa sequenza, la pasta saldante potrebbe fondersi di nuovo. Ciò può portare a componenti ben saldati che cadono dalla scheda o presentano difetti.
Usiamo la saldatura ad onda principalmente per la produzione di massa. Aiuta nella produzione di un gran numero di circuiti stampati in un tempo relativamente breve. Mentre la saldatura a rifusione è adatta per circuiti stampati complessi con requisiti di alta precisione. E utilizziamo anche la saldatura a rifusione quando produciamo un piccolo numero di circuiti stampati. Ci avvaliamo di questa tecnica quando non abbiamo vincoli di tempo molto stretti.
Di seguito è riportata una tabella che elenca in modo vivido le differenze tra la saldatura ad onda e la saldatura a rifusione:
| Aspetto | Saldatura ad onde | Saldatura a riflusso |
| Processi | La saldatura è in un'onda o fontana fusa | La pasta saldante è preapplicata, e i componenti vengono rifusi in un forno |
| Adatto a | Componenti a foro passante | Componenti per montaggio superficiale |
| Movimentazione dei componenti | Dimensioni e densità dei componenti limitate | Adatto ai più piccoli, PCB densamente popolati |
| Applicazione di saldatura | Applicato all'intero PCB | Applicato selettivamente ad aree specifiche |
| Applicazione del flusso | Utilizza tipicamente una fase di flusso separata | Il flusso è spesso incluso nella pasta saldante |
| Metodo di riscaldamento | Riscaldamento per convezione da sotto il PCB | Riscaldamento radiante o convettivo in un forno |
| Controllo della temperatura | La temperatura è costante ovunque | I profili di temperatura sono attentamente controllati |
| Controllare la complessità | Controllo relativamente più semplice | Richiede profili di temperatura precisi |
| Atmosfera di riflusso | Atmosfera inerte di azoto non comunemente richiesta | Può utilizzare l'atmosfera di azoto per applicazioni specifiche |
| Tempo di processo | Processo più veloce grazie alla saldatura simultanea | Processo più lungo con preriscaldamento separato, riflusso, e fasi di raffreddamento |
| ispezione & rilavorazione | Ispezione e rilavorazione più semplici per i componenti a foro passante | La rilavorazione dei componenti a montaggio superficiale può essere più impegnativa |
| Rifiuti di saldatura | Maggiori sprechi di saldatura a causa dell'esposizione dell'intero PCB | Meno scarti di saldatura poiché la pasta saldante viene applicata in modo selettivo |
| Dimensioni dell'attrezzatura | Apparecchiature generalmente più grandi | Attrezzature più piccole e compatte |
| Costo | Costo dell'attrezzatura generalmente inferiore | Costo iniziale dell'attrezzatura più elevato |
La saldatura a riflusso e la saldatura ad onda sono entrambi metodi efficaci per l'assemblaggio di PCB. L'opzione giusta dipende da diversi fattori legati alle schede specifiche e all'ambiente di produzione. Se il PCB utilizza principalmente dispositivi a montaggio superficiale, la saldatura a riflusso è solitamente la soluzione migliore. La pasta saldante e la profilatura termica consentono la saldatura precisa di piccoli componenti SMD. però, se hai principalmente parti a foro passante, la saldatura ad onda eccelle nel far scorrere rapidamente la saldatura nei fori per un assemblaggio rapido. Per schede sia con SMD che con parti a foro passante, un approccio ibrido con saldatura ad onda selettiva e rifusione può essere ottimale. Oltre i tipi di componenti, considerare anche i volumi di produzione, costi di investimento in attrezzature, requisiti di precisione, ed esperienza dell'operatore. La saldatura a riflusso fornisce un'enorme precisione ma volumi inferiori, mentre la saldatura ad onda ha una produttività maggiore ma una qualità di giunzione inferiore. Analizzare tutti questi elementi in anticipo previene problemi su tutta la linea. There’s no one universally superior process – choosing what’s best for your particular PCB design and production goals ensures high-yield, saldatura affidabile.
Tecnologia MOKO, come uno dei principali produttori di elettronica in Cina, disponiamo di un'ampia configurazione di produzione per la realizzazione di PCB che ha la capacità di eseguire sia la saldatura ad onda che la saldatura a rifusione. A parte questo, abbiamo una grande capacità di produzione in modo da poter eseguire facilmente qualsiasi mix di tecniche di saldatura per ordini all'ingrosso. Se stai cercando una risorsa affidabile per eseguire la saldatura sui tuoi PCB, sentiti libero di farlo Contattaci. Speriamo di sentirti presto!
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