Leiterplattentechnisch - Detaillierte Erläuterung der selektiven PCB-Löttechnologie

Verfahrensmerkmale selektiver Leiterplattenlöten

Die Prozesseigenschaften des selektiven Lötens können durch Vergleich mit dem Wellenlöten verstanden werden. Der offensichtlichste Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass beim Wellenlöten der untere Teil der Leiterplatte vollständig in flüssiges Lot eingetaucht ist, während beim selektiven Löten nur einige spezifische Bereiche mit der Lötwelle in Kontakt sind. Da die Leiterplatte selbst ein schlechtes Wärmeleitungsmedium ist, wird sie die Lötstellen benachbarter Komponenten und den Leiterplattenbereich während des Lötens nicht erhitzen und schmelzen. Flux muss vor dem Löten ebenfalls vorappliziert werden. Im Vergleich zum Wellenlöten wird das Flussmittel nur auf den unteren Teil der zu lötenden Leiterplatte und nicht auf die gesamte Leiterplatte aufgebracht. Darüber hinaus ist das Selektivlöten nur für das Löten von Steckkomponenten anwendbar. Selektives Schweißen ist eine brandneue Methode. Ein gründliches Verständnis des selektiven Schweißprozesses und der Ausrüstung ist für erfolgreiches Schweißen notwendig.

Selektives Lötverfahren

Das typische selektive Lötverfahren umfasst: Flussmittelspritzen, PCB-Vorwärmen, Tauchlöten und Schlepplöten.

Fluxbeschichtungsverfahren

Beim Selektivlöten spielt der Flussbeschichtungsprozess eine wichtige Rolle. Am Ende des Lötverhitzens und Lötens sollte das Flussmittel ausreichende Aktivität haben, um Brückenbildung zu verhindern und PCB-Oxidation zu verhindern. Das Flusssprühen wird durch den X/Y-Manipulator durchgeführt, um die Leiterplatte durch die Flussdüse zu tragen, und das Flussmittel wird auf die zu lötende Leiterplatte gesprüht. Das Flussmittel verfügt über mehrere Methoden wie Einzeldüsensprühen, Mikrolochsprühen und synchrones Mehrpunkt-/Mustersprühen. Das Wichtigste beim selektiven Mikrowellenspitzenlöten nach dem Reflow-Lötprozess ist das genaue Spritzen des Flussmittels. Der Mikrolochstrahl kontaminiert niemals den Bereich außerhalb der Lötstellen. Der minimale Flusspunktmusterdurchmesser des Mikropunktsprühens ist größer als 2mm, so dass die Positionsgenauigkeit des auf der Leiterplatte abgelagerten Flusses ±0,5mm beträgt, um sicherzustellen, dass der Fluss immer auf dem geschweißten Teil abgedeckt ist. Die Spritzflusstoleranz wird vom Lieferanten bereitgestellt, und die technische Spezifikation sollte angegeben werden. Um die Menge des verwendeten Flusses anzugeben, wird in der Regel ein 100% Sicherheitstoleranzbereich empfohlen.

Vorwärmverfahren

Der Hauptzweck des Vorwärmens im selektiven PCB-Lötverfahren besteht nicht darin, thermische Belastungen zu reduzieren, sondern das Lösungsmittel zu entfernen und das Flussmittel vorzutrocknen, damit das Flussmittel die richtige Viskosität hat, bevor es in die Lötwellenfront eintritt. Beim Löten spielt der Einfluss der Wärme durch Vorwärmen auf die Lötqualität keine Rolle. Leiterplattenmaterialdicke, Geräteverpackungsspezifikationen und Flussmitteltyp bestimmen die Einstellung der Vorwärmtemperatur. Beim selektiven Löten gibt es verschiedene theoretische Erklärungen für das Vorwärmen: Einige Verfahrenstechniker glauben, dass die Leiterplatte vorgewärmt werden sollte, bevor das Flussmittel gesprüht wird; Eine andere Ansicht ist, dass das Vorwärmen nicht erforderlich ist und das Löten direkt durchgeführt wird. Der Benutzer kann den selektiven Schweißprozess entsprechend der spezifischen Situation anordnen.

Schweißverfahren

Beim Selektivlöten gibt es zwei verschiedene Verfahren: Schlepplöten und Tauchlöten.

Der selektive Schlepplötprozess wird auf einer einzigen kleinen Lötspitze Lötwelle abgeschlossen. Das Schlepplötverfahren eignet sich zum Löten in sehr engen Räumen auf der Leiterplatte. Zum Beispiel: einzelne Lötstellen oder Stifte, einreihige Stifte können schleppengelötet werden. Die Leiterplatte bewegt sich auf der Lötwelle der Lötspitze mit verschiedenen Geschwindigkeiten und Winkeln, um die beste Lötqualität zu erzielen. Um die Stabilität des Schweißprozesses sicherzustellen, ist der Innendurchmesser der Schweißspitze weniger als 6mm. Nachdem die Fließrichtung der Lötlösung bestimmt ist, werden die Lötspitzen in verschiedene Richtungen installiert und für unterschiedliche Lötanforderungen optimiert. Der Manipulator kann sich der Lötwelle aus verschiedenen Richtungen nähern, das heißt in verschiedenen Winkeln zwischen 0° und 12°, so dass Benutzer verschiedene Geräte auf elektronischen Komponenten löten können. Bei den meisten Geräten beträgt der empfohlene Neigungswinkel 10°.

Verglichen mit dem Tauchlötverfahren machen die Lötlösung des Schlepplötvorgangs und die Bewegung der Leiterplatte die Wärmeumwandlungseffizienz beim Löten besser als die des Tauchlötvorgangs. Die zur Bildung der Schweißverbindung erforderliche Wärme wird jedoch durch die Lötwelle übertragen, aber die Lötwellenqualität einer einzelnen Lötspitze ist klein, und nur die relativ hohe Temperatur der Lötwelle kann die Anforderungen des Schlepplötprozesses erfüllen.

Beispiel: Die Löttemperatur ist 275 Grad Celsius～300 Grad Celsius, und die Zuggeschwindigkeit ist 10mm/s～25mm/s normalerweise akzeptabel. Im Schweißbereich wird Stickstoff zugeführt, um eine Oxidation der Lötwelle zu verhindern. Die Lötwelle eliminiert die Oxidation, so dass der Schlepplötprozess Überbrückungsfehler vermeidet. Dieser Vorteil erhöht die Stabilität und Zuverlässigkeit des Schlepplötprozesses.

Die Maschine hat die Eigenschaften von hoher Präzision und hoher Flexibilität. Das modulare Strukturentwurfssystem kann entsprechend den speziellen Produktionsanforderungen des Kunden vollständig angepasst werden und kann aufgerüstet werden, um die Bedürfnisse der zukünftigen Produktionsentwicklung zu erfüllen. Der Bewegungsradius des Manipulators kann die Flussdüse, Vorwärmen und Lötdüse abdecken, so dass die gleiche Ausrüstung verschiedene Schweißprozesse abschließen kann. Der einzigartige Synchronisierungsprozess der Maschine kann den einzelnen Platinenprozesszyklus erheblich verkürzen. Die Fähigkeiten des Manipulators machen dieses selektive Schweißen die Eigenschaften des hochpräzisen und hochwertigen Schweißens. Die erste ist die hochstabile und präzise Positionierungsfähigkeit des Roboters (±0.05mm), die die hohe Wiederholbarkeit der Parameter gewährleistet, die von jeder Platte produziert werden; Die zweite ist die 5-dimensionale Bewegung des Roboters, so dass die Leiterplatte die Zinnoberfläche in jedem optimierten Winkel und Ausrichtung kontaktieren kann, um die beste gute Schweißqualität zu erhalten. Der Zinnwellenhöhenstift, der auf der Manipulatorschiene installiert ist, besteht aus einer Titanlegierung. Die Zinnwellenhöhe kann regelmäßig unter Programmsteuerung gemessen werden. Die Zinnwellenhöhe kann durch Einstellen der Zinnpumpengeschwindigkeit gesteuert werden, um Prozessstabilität zu gewährleisten.

Trotz aller oben genannten Vorteile hat das Einzeldüsen-Lötwellenschlepplötverfahren auch Mängel: Die Schweißzeit ist die längste unter den drei Prozessen Flussmittelspritzen, Vorwärmen und Schweißen. Und weil die Lötstellen nacheinander gezogen werden, erhöht sich die Lötzeit erheblich, und die Schweißeffizienz kann nicht mit dem traditionellen Wellenlötverfahren verglichen werden. Die Situation ändert sich jedoch. Das Design mehrerer Düsen kann die Leistung maximieren. Zum Beispiel kann die Verwendung von doppelten Schweißdüsen die Leistung verdoppeln, und der Fluss kann auch als Doppeldüse ausgelegt werden.

Das Tauchselektivlötsystem hat mehrere Lötdüsen und ist eins zu eins mit der zu lötenden Leiterplatte entworfen. Obwohl die Flexibilität nicht so gut ist wie der Robotertyp, Die Leistung entspricht der traditionellen Wellenlötanlage, und die Ausrüstungskosten sind relativ niedrig im Vergleich zum Robotertyp. Nach dem Leiterplattengröße, Einzelne oder mehrere Platinen können parallel übertragen werden, und alle zu lötenden Punkte werden gesprüht, vorgewärmt und parallel gelötet. Allerdings, aufgrund der unterschiedlichen Verteilung der Lötstellen auf verschiedenen Leiterplatten, Spezielle Lötdüsen müssen für verschiedene Leiterplatten hergestellt werden. Die Größe der Lötspitze ist so groß wie möglich, um die Stabilität des Lötprozesses zu gewährleisten, ohne die benachbarten Komponenten auf der Leiterplatte zu beeinträchtigen. Das ist wichtig und schwierig für den Konstrukteur, weil die Stabilität des Prozesses davon abhängen kann.

Mit dem Tauchselektivlötverfahren können die Lötstellen von 0,7mm～10mm gelötet werden. Der Lötprozess von kurzen Stiften und kleinen Pads ist stabiler, und die Möglichkeit der Überbrückung ist klein. Der Abstand zwischen den Kanten benachbarter Lötstellen, Geräte und Lötspitzen sollte mehr als 5mm betragen.