Rozwój procesu lutowania

Niniejszy artykuł analizuje techniki lutowania i przedstawia korzyści jakie można uzyskać z przejścia na lutowanie selektywne jednocześnie zmniejszając koszty produkcji i zwiększając elastyczność procesu oraz zapewniając przy tym wyniki lutowania o jeszcze większej jakości.

Technika lutowania na fali oraz lutowania ręcznego są wszystkim powszechnie znane. Dzisiaj jednak potrzeba lutowania płytek drukowanych (PCB) z mieszanymi komponentami, w tym w technologii montażu przewlekanego (THT) i montażu powierzchniowego (SMT) wymaga bardziej elastycznej alternatywy lutowania. Odpowiedź ? Lutowanie selektywne.

Jeśli proces lutowania PCB składa się z elementów mieszanych, a Twój starzejący się sprzęt lub projekty PCB przesuwają granice procesu lutowania na klasycznej fali, rozważ lutowanie selektywne.

Lutowanie ręczne oraz lutowanie na fali

Płytki PCB z mieszanką THT i SMT wymagają elastycznej i spójnej techniki lutowania, która zadba o precyzyjne nakładanie lutu tylko tam, gdzie jest to potrzebne. Lutowanie ręczne i lutowanie na fali ze względu na swój odmienny proces mają jednak ograniczoną spójność i elastyczność. Z tych powodów w branży obserwuje się trend w kierunku lutowania selektywnego.

Proces lutowania ręcznego

Ręczne techniki lutowania są nadal stosowane w przypadku prostych jednorazowych rozwiązań lub naprawy pojedynczych połączeń lutowanych. Jest to praktyczne w przypadku produkcji małoseryjnej, jednak procesy wieloseryjne i wymagania jakościowe produkcji motoryzacyjnej i innych zastosowań o wysokiej niezawodności są nieosiągalne przy lutowaniu ręcznym. Lutowanie ręczne zostało w większości zastąpione lutowaniem falowym i selektywnym w środowiskach produkcji masowej.

Wady lutowania ręcznego w produkcji masowej obejmują:

• Różna jakość lutowania w zależności od operatora

• Nieprzewidywalna powtarzalność

• Ekstremalne pozostałości topnika

• Wyższe miejscowe obciążenie termiczne ze względu na mniejsze końcówki lutownicze i ograniczone obszary styku

Technologia lutowania na fali

Lutowanie na fali to proces masowy, w którym płytki drukowane są przepuszczane przez falę stopionego lutu w celu przymocowania komponentów THT, SMT i zespołów mieszanych do płytek drukowanych.

Główną wadą lutowania na fali jest ograniczona możliwość definiowania parametrów procesu, co prowadzi do niskiej jakości połączenia lutowniczego i obniżonej niezawodności produktu. To ograniczenie wymusza uniwersalne podejście do zastosowania i uniemożliwia selektywność. Lut zmywa się po płytce i jest stosowany nawet tam, gdzie nie jest wymagany.

Dodatkowe wady lutowania na fali obejmują:

• Wysokie zużycie lutu

• Wysokie zużycie topnika

• Wysokie zużycie energii

• Wysokie zużycie azotu

• Duża liczba poprawek lutowania po fali

• Maskowanie wrażliwych obszarów na płytkach drukowanych

• Czyszczenie palet lub masek z otworami do lutowania falowego

• Czyszczenie elementów lutowanych

Przy tych istotnych wadach koszty operacyjne lutowania na fali mogą być znacznie wyższe w porównaniu z lutowaniem selektywnym.

Lutowanie selektywne

Lutowanie selektywne, znane również jako lutowanie minifalowe, zapewnia ekonomiczne, powtarzalne wyniki w zastosowaniach lutowania THT i technologii mieszanej.

W przypadku lutowania selektywnego określone punkty lutowania są indywidualnie programowane i monitorowane w celu kontrolowania objętości strumienia topnika i czasu lutowania. Wśród wielu zalet lutowania selektywnego wyróżnia się doskonała powtarzalność procesu i precyzja.

Proces lutowania selektywnego zazwyczaj składa się z trzech etapów:

1. Aplikacja płynnego topnika.

2. Podgrzanie zespołu PCB.

3. Lutowanie za pomocą dyszy lutowniczej dobranej odpowiednio do danego punktu lutowania.

Lutowanie selektywne pozwala przyspieszyć produkcję i osiągnąć wyższą jakość przy znacznie niższych kosztach w porównaniu z innymi metodami. Może również zapewnić wygodne rozwiązanie dla kilku typowych problemów występujących podczas lutowania:

•  Dwustronne zespoły PCB

•  Komponenty THT o dużych obciążeniach mechanicznych, np. złącza lub przełączniki

•  Elektroniczne komponenty mocy THT, które odprowadzają duże ilości ciepła

•  Zespoły PCB zarówno wrażliwe na temperaturę, jak i wysoką pojemność cieplną

• Aplikacje o wysokiej niezawodności, gdzie w przypadku fali lub lutowania ręcznego temperatury lutowania mogą być za niskie lub za wysokie powodując problemy z jakością.

Lutowanie selektywne umożliwia lutowanie szerokiej gamy zespołów płytek drukowanych i posiada wiele zalet:

✓ Bezpieczna i szybka optymalizacja procesów

✓ Niezawodne tworzenie połączeń lutowanych bez przegrzewania elementów

✓ Gwarantowana powtarzalność procesu

✓ Eliminacja drogich palet lutowniczych i masek

✓ Możliwość lutowania wokół wysokich części z małymi odstępami

✓ Możliwość lutowania gęstych skupień pinów przewlekanych

Kroplowy dozownik topnika SELECT MicroDrop w połączeniu z monitorowaniem strumienia, automatycznym monitorowaniem wysokości fali i kontrolą procesu w pętli zamkniętej zapewnia rozwiązania lutownicze SELECT o niezrównanych możliwościach procesowych.

Kroplowy dozownik topnika SELECT MicroDrop zapewnia pełną kontrolę nad regulowaną wielkością kropli i zużyciem topnika. Każda kropla zawiera dokładną objętość topnika, aby spełnić dokładne wymagania dla każdego punktu lutowniczego.

Zalety technologii Drop-Jet fluxer:

• Eliminuje pozostałości topnika

• Ułatwia dokładny proces lutowania bez czyszczenia

• Minimalizuje lub eliminuje przeróbki i naprawy po lutowaniu

Podczas procesu lutowania selektywnego topnik jest całkowicie zużywany. Daje to dozownikowi MicroDrop wyraźną przewagę nad lutowaniem na tradycyjnej fali, gdzie duże ilości natrysku prowadzą do wystąpienia pozostałości topnika. Ciekły topnik jest aplikowany selektywnie w poszczególnych punktach i wzdłuż złączy w jednym przejściu, drastycznie zmniejszając zużycie topnika i minimalizując zanieczyszczenie.

Wszystkie maszyny Nordson SELECT są standardowo wyposażone w system wypełnienia tygla azotem, tytanowy tygiel lutowniczy odporny na korozyjne działanie agresywnych bezołowiowych stopów lutowniczych oraz intuicyjne oprogramowanie systemowe, które można skonfigurować w ciągu kilku minut nawet bez wcześniejszego doświadczenia.

Na obniżenie kosztów wpływa wiele czynników:

• Zmniejszone zużycie lutu dzięki mniejszej ilości żużlu lutowniczego

• Eliminacja czyszczenia palety lutowniczej i maski

• Zmniejszony koszt energii

• Zmniejszone zużycie topnika dzięki selektywnemu MicroDrop

dozownik topnika

• Eliminacja maskowania PCB w celu ochrony obszarów krytycznych

• Mniej przeróbek

• Eliminacja czyszczenia lutowanych PCB

Technologie lutowania Nordson SELECT oszczędzają cenne zasoby, zmniejszają koszty operacyjne oraz zapewniają powtarzalność. Prosta analiza ujawnia wyraźną możliwość obniżenia kosztów operacyjnych.

Selektywne lutowanie synchroniczne

SELECT Synchro™ wykorzystuje nową, przełomową technologię ruchu synchronicznego, aby całkowicie odmienić tradycyjne procesy lutowania selektywnego. Ruch synchroniczny radykalnie skraca czas transportu. Jednostronne, dwustronne przewlekane lub mieszane technologie montażu powierzchniowego i przewlekanego przechodzą przez system w sposób ciągły. Dzięki Synchro możesz zwiększyć przepustowość o 20-40% dla większości aplikacji.

Obróbka do siedmiu płytek obwodów drukowanych jednocześnie przy użyciu różnych stopów i dysz lub jednej stałej dyszy dla wszystkich produktów. System Synchro oferuje topnik kroplowy Microdrop i może pomieścić do pięciu dysz lutowniczych do nanoszenia stopów bezołowiowych i ołowiowych. Kilka opcji systemu zapewnia jeszcze większą elastyczność procesu.

Powyższy schemat przedstawia maszynę z jednym topnikiem, jednym dolnym podgrzewaczem i trzema tyglami lutowniczymi. Fluxer i tygle lutownicze mogą poruszać się jednocześnie wraz przejeżdżającą płytką PCB od przodu, do tyłu i od lewej do prawej. Dodatkowo tygle lutownicze mogą przesuwać się w górę i w dół, aby dotrzeć do płyty przeznaczonej do lutowania. 

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej skontaktuj się z nami!

Filip Żurawski – Inżynier serwisu

filip.zurawski@amtest-group.com 

Offices in Bulgaria, Croatia, Czech Republic, Hungary, Poland, Romania, Serbia, Slovakia and Great Britain

Amtest Poland Sp. z o.o.

ul. Sandomierska 26a

27-400 Ostrowiec Św., Poland

T +48 41 242 48 94

M +48 882 016 502

www.amtest-group.pl

www.amtest-group.com