Lutowanie reflow: Co to jest? Jak to działa?

Lutowanie rozpływowe jest szeroko stosowane do produkcji zespołów PCB. It provides consistent soldering for the large variety of required components and pad sizes. Na szczycie tego, jest bardzo łatwy do kontrolowania i monitorowania. Industries have been using reflow soldering for many years to manufacture PCB assemblies.In this guide, we will explain what reflow soldering is, how this critical process works, common reflow soldering defects, and compare it with wave soldering. Czytajmy dalej.

Co to jest lutowanie rozpływowe?

Reflow soldering is a method used to attach surface-mount components to a printed circuit board. The process begins by applying solder paste to designated pads on the PCB. Kolejny, the components are placed onto the paste, and the assembly is heated in a reflow oven. And when the temperature goes up, solder paste will melt creating strong electrical and mechanical connections between the components and the circuit boards.

Benefits of Using Reflow Soldering

Lutowanie rozpływowe pozwala na jednoczesną obróbkę wielu połączeń. Zapobiega to rozłączeniu przewodów podczas lutowania sąsiednich przewodów. Lutowanie rozpływowe poprawia również jakość powstałej płytki PCB i oferuje wiele innych korzyści, takich jak:,

• Poprawiona zwilżalność połączeń lutowanych i elementów montowanych powierzchniowo.
• Ulepszona lutowność wielu różnych elementów elektronicznych.
• Ulepszona integralność połączeń w kluczowych zastosowaniach elektronicznych.
• Zredukowane przebarwienia na desce.
• Eliminacja zwęglonych pozostałości topnika na elementach grzejnych i płytach.
• Zmniejszone tworzenie się białej mgiełki z utleniania kalafonii lub topnika cyny
• Zoptymalizowane działanie past o niskiej zawartości pozostałości i past bez czyszczenia.
• Zwiększona elastyczność procesu w celu dostosowania do szerokiej gamy warunków pracy.

Reflow Soldering Process in PCB Manufacturing: 6 Steps Involved

Etap lutowania rozpływowego w produkcji PCB składa się z kilku etapów. Omówimy je jeden po drugim.

1. Pasta lutownicza

Pierwszy, nakładamy pastę lutowniczą na płytkę. Stosujemy go tylko w tych obszarach, które wymagają lutowania. Osiągamy to za pomocą maszyny do pasty lutowniczej i maski lutowniczej. Pewnego razu, nakładamy pastę lutowniczą, możemy przejść do następnego kroku.

2. Wybierz i umieść

Po nałożeniu pasty lutowniczej, możemy wtedy ustawić komponenty na miejscu. Zazwyczaj, do kompletacji i układania komponentów używamy zautomatyzowanej maszyny. Dzieje się tak, ponieważ ręczne umieszczanie nie jest opłacalne ze względu na dużą liczbę komponentów i wymaganą dokładność. jednak, konieczne jest ostrożne obchodzenie się z komponentami.

3. Rozgrzej

Musimy stale zbliżać deski do wymaganej temperatury. Jeśli szybkość ogrzewania jest bardzo wysoka, wtedy komponenty lub płyta poniosą uszkodzenia z powodu naprężeń termicznych;. W dodatku, jeśli szybkość nagrzewania jest zbyt wysoka, naprężenie termiczne nie pozwoli niektórym obszarom płyty osiągnąć wymaganej temperatury. Z drugiej strony, jeśli tempo nagrzewania jest zbyt wolne, cała deska może nie osiągnąć wymaganej temperatury.

4. Namaczanie termiczne

Gdy już doprowadzimy temperaturę deski do wymaganej temperatury, przystępujemy do kolejnego kroku. Jest to często znane jako „moczenie termiczne”. To tutaj utrzymujemy deskę w wymaganej temperaturze. Robimy to z trzech powodów,

• Aby upewnić się, że jeśli są jakieś obszary, które nie osiągnęły wymaganej temperatury, można to zrobić na tym etapie.

• Do usuwania substancji lotnych i rozpuszczalników pasty lutowniczej.

• Aby aktywować strumień.

5. Przepływ

Krok rozpływowy to etap procesu lutowania, w którym osiągamy najwyższą temperaturę. W tym kroku, lut topi się i tworzy potrzebne połączenia lutownicze. Aktywowany topnik zapewnia wiązanie metalurgiczne poprzez zmniejszenie napięcia powierzchniowego na styku zaangażowanych metali. Pozwala to na stopienie i połączenie kulek z proszkiem lutowniczym.

6. Chłodzenie

Po etapie ponownego rozpływu musimy schłodzić deski w taki sposób, aby nie obciążało to komponentów. Możesz uniknąć szoku termicznego w komponentach i nadmiernego tworzenia się międzymetali, stosując odpowiednią szybkość chłodzenia. Najczęściej korzystamy z zakresu temperatur 30 – 100°C do chłodzenia desek. Ten zakres temperatur zapewnia szybkie tempo chłodzenia, które może pomóc w stworzeniu bardzo drobnego rozmiaru ziarna. Może to umożliwić lutowi wykonanie solidnego połączenia mechanicznego.

Częste wady lutowania rozpływowego, na które należy uważać

Jak każdy proces produkcyjny, lutowanie rozpływowe ma swoje wady. Przyjrzymy się pokrótce typowym defektom lutowania rozpływowego i sposobom ich uniknięcia.

1. Odpryski lutownicze

Rozpryski lutownicze występują, gdy pasta lutownicza przykleja się do maski lutowniczej w zamazanych wzorach. Są one spowodowane niewłaściwym użyciem topnika. Może to również wynikać z obecności zanieczyszczeń na powierzchni desek. Można ich uniknąć, stosując odpowiednią ilość topnika i należy im zapobiegać za wszelką cenę, ponieważ mogą powodować zwarcie.

2. Pomijanie lutowania

Przeskok lutowniczy to złącze lutowane, które nie jest odpowiednio zwilżone lutem. Dzieje się tak, gdy lut nie może dotrzeć do padu, a zatem powoduje przerwanie obwodu. Dzieje się tak z powodu wpadek w fazie produkcji lub projektowania. Powinieneś równomiernie rozprowadzić pastę lutowniczą, jeśli chcesz uniknąć pominięć lutowania.

3. Kulowanie lutowane

Kulki lutownicze są częstą wadą lutowania rozpływowego. Są to małe kuleczki pasty lutowniczej, które przyczepiają się do oporu, konduktor, lub laminowana powierzchnia. Może to wynikać z wielu przyczyn, takich jak słaby zakres temperatury rozpływu, przy użyciu zardzewiałych elementów elektronicznych, niewłaściwa aplikacja pasty lutowniczej, i szorstki projekt PCB.

4. Zagłodzony lutem

Połączenie z niedoborem lutowia to takie, w którym nie ma wystarczającej ilości lutowia, aby utworzyć trwałe połączenie. Wynika to głównie z niedostatecznego grzania, co może doprowadzić do awarii całego obwodu. Czasami spragniony lutu staw działa na początku normalnie, ale ostatecznie zawodzi, gdy zaczynają się pojawiać pęknięcia. Możesz naprawić lutowane złącze, po prostu podgrzewając złącze i dodając więcej pasty lutowniczej.

Ludzie często mylą złącza pozbawione lutowania z przeskokami lutowniczymi. jednak, one nie są takie same. Pominięcia lutownicze to te połączenia lutownicze, do których lut nie może w ogóle dotrzeć lub nie może utworzyć połączenia mechanicznego z powodu słabego zwilżania. Połączenie z niedoborem lutu to połączenie, w którym ilość lutu jest niewystarczająca do utworzenia połączenia elektrycznego electrical.

5. Nagrobek

Płyta nagrobna PCB occurs when a component has one side lifted off from the pad. Lut powinien rozpocząć proces zwilżania, dołączając do obu padów. jednak, jeśli lut nie jest w stanie zakończyć procesu zwilżania na jednym padzie, jedna strona elementu może się przechylić. Będzie to wyglądało jak typowy nagrobek i stąd wzięła się nazwa tej wady.

Nagrobek może wynikać z wszystkiego, co stopiłoby pastę lutowniczą na jednym padu przed drugim. Typowe przyczyny to nierówna grubość śladów łączących się z podkładką lub brak projektu wypukłości termicznej. Jeśli elementy mają duży korpus, mogą ślizgać się w paście lutowniczej, co może utrwalić je w kształcie nagrobka.

6. Mostkowanie lutowane

Many problems can arise from using small components and mostkowanie lutownicze takes the top spot in this regard. Mostkowanie lutownicze ma miejsce, gdy dwa lub więcej połączeń lutowniczych przypadkowo połączy się ze sobą. Dzieje się tak głównie z powodu używania dużych lub szerokich grotów lutowniczych i nakładania zbyt dużej ilości pasty lutowniczej. Często trudno jest połączyć mostek lutowniczy, ponieważ czasami mają one mikroskopijny charakter. Jeśli nie jesteśmy w stanie wykryć mostka lutowniczego, może to spowodować zwarcie i spalenie lub uszkodzenie komponentów.

Możemy naprawić mostek lutowniczy, trzymając lutownicę na środku mostka lutowniczego. Spowoduje to stopienie lutu i będziemy mogli go przeciągnąć, aby złamać mostek. Możemy użyć przyssawki lutowniczej, jeśli mostek lutowniczy jest za duży.

7. Podnoszone klocki

Podniesione pola to te pola lutownicze, które są oderwane od powierzchni PCB. Dzieje się tak głównie z powodu nadmiernego nagrzewania lub dużej siły działającej na złącze lutowane. Praca z takimi padami jest utrudniona, ponieważ są one dość delikatne i mogą odrywać się od powierzchni. Powinieneś dołożyć wszelkich starań, aby przymocować podkładkę z powrotem do płytki drukowanej przed przystąpieniem do jej lutowania.

Reflow Soldering Vs. Lutowanie na fali: Co za różnica?

There are two different processes used to assemble a PCB: reflow soldering and wave soldering, each suited for different types of components and manufacturing needs.

For the most used field, reflow soldering is predominantly used for placing surface mount components. It is an excellent method for small, delicate, and high density components.

Z drugiej strony, wave soldering is a conventional process for elementy otworów przelotowych in which the PCB is traversed across a wave of molten solder to weld the component’s leads to PCB pads. While reflow soldering achieves greater precision for fine pitch components, wave soldering is more effective for large-scale production of through-hole components, especially when combined with lutowanie selektywne for mixed component assemblies.

Jednym słowem, when choosing the soldering technique, the type of components on the PCB, assembly complexity and desired production volume determines the choice of these methods.

Dolna linia

Reflow soldering is a process that requires expertise and advanced equipment, as precise temperature control and careful handling are critical to ensure strong, reliable solder joints. The right setup and skilled technicians are essential to avoid defects and achieve optimal results. Technologia MOKO ma 8 automatic SMD assembly lines and a state-of-the-art reflow soldering setup. With our vast production capacity and highly trained technicians, you can trust us to handle the complexity of reflow soldering with precision. If you lack the resources for proper reflow soldering of your PCBs or you simply don’t want to indulge in its sophistication then feel free to reach out to us.