PCB Tecnico - Tecnologia di saldatura a foro passante THR del componente PCB

Oltre all'effetto scala della produzione automatizzata, SMT ha anche i seguenti vantaggi tecnici: i componenti possono essere montati su entrambi i lati del PCB per ottenere un assemblaggio ad alta densità; Anche i componenti di dimensioni più piccole possono essere montati con precisione, quindi possono essere prodotti componenti PCB di alta qualità.

Tuttavia, in alcuni casi, questi vantaggi diminuiscono man mano che l'adesione dei componenti sul PCB diminuisce. Osserviamo l'esempio della figura 1. I componenti SMT sono caratterizzati da design compatto e facile montaggio. Sono significativamente diversi dai connettori passanti per dimensioni e forma di assemblaggio.

Il PCB assemblato con componenti SMT (sinistra) e un connettore Dali a foro passante (destra)

I connettori utilizzati per il cablaggio sul campo in campo industriale sono solitamente componenti ad alta potenza. Può soddisfare le esigenze di trasmissione ad alta tensione e grande corrente. Pertanto, al momento della progettazione devono essere presi in considerazione un sufficiente spazio elettrico e una distanza di strisciamento. Questi fattori influenzano in ultima analisi le dimensioni del componente.

Inoltre, la comodità di funzionamento e la resistenza meccanica del connettore sono anche fattori molto importanti. Il connettore è solitamente l'"interfaccia" per la comunicazione tra la scheda madre PCB e i "componenti esterni", quindi a volte può incontrare notevoli forze esterne. I componenti assemblati con tecnologia a foro passante sono molto più affidabili rispetto ai componenti SMT corrispondenti. Che si tratti di forte trazione, compressione o shock termico, può resistere e non è facile lasciare il PCB.

Da considerazioni di costo, i componenti SMT sulla maggior parte dei PCB rappresentano circa l'80% e i costi di produzione rappresentano solo il 60%; I componenti a foro passante rappresentano circa il 20%, ma i costi di produzione rappresentano il 40%, come mostrato nella figura 2. Si può vedere che il costo di produzione dei componenti passanti è relativamente alto. Per molte aziende manifatturiere, una delle sfide future è sviluppare circuiti stampati utilizzando la tecnologia SMT pura.

PCB con parti passanti e componenti SMT

Secondo il costo di produzione e l'impatto sul PCB, i processi esistenti come SMT + saldatura ad onda e SMT + pressa in tecnologia (premere in) non sono completamente soddisfacenti, perché il processo SMT esistente richiede un'elaborazione secondaria e non può essere completato contemporaneamente Montaggio.

Ciò pone i seguenti requisiti per i componenti che utilizzano la tecnologia a foro passante: i componenti a foro passante e i componenti patch dovrebbero utilizzare lo stesso tempo, attrezzature e metodi per completare il montaggio.

Come integrare THR con SMT

La tecnologia sviluppata secondo i requisiti di cui sopra è chiamata reflow through-hole (THR), anche chiamato "pin inpaste (PIP)", il processo della tecnologia di saldatura di reflow through-hole

Il metodo "pasta saldante ad immersione al piombo" applica un tipico processo di produzione SMT ai PCB con fori placcati e ha ottenuto risultati soddisfacenti. Tuttavia, quando si utilizza questo metodo, i parametri pertinenti devono essere regolati in base ai componenti effettivi utilizzati e alle condizioni specifiche del processo di lavorazione.

Le caratteristiche che i componenti del connettore che possono adottare il processo THR devono soddisfare

Passi per completare il processo THR

1. confermare se il connettore passante-foro può adottare il processo THR

I componenti del connettore THR "True" devono soddisfare le caratteristiche.

2. La progettazione del PCB deve adattarsi alle nuove condizioni di processo

1) Apertura

Ci sono due principi di selezione dell'apertura: da un lato, dovrebbe garantire che la saldatura riflusso facilmente nel foro di saldatura (principio capillare), dall'altro, dovrebbe anche garantire l'affidabilità del montaggio (tolleranza dei componenti) e la scelta dell'apertura

2) La progettazione dell'anello del pad

La larghezza raccomandata dell'anello del cuscinetto è di 0,5 mm, come mostrato nella Figura 6, che facilita la valutazione del menisco del giunto di saldatura formato. Se si utilizza una distanza di spaziatura e strisciamento più grandi, secondo il processo di cui sopra, la larghezza dell'anello del pad è di soli 0,2 mm.

3. L'aspetto dei giunti di saldatura di alta qualità

THR è un processo di saldatura indipendente e la qualità dei giunti di saldatura può essere ispezionata in conformità con lo standard IPC-A-610C. Confrontando i giunti di saldatura formati dalla saldatura ad onda con i giunti di saldatura THR, secondo lo standard tradizionale, i giunti di saldatura THR sembrano essere "insufficienti in stagno" e hanno solo un piccolo menisco. Questo fenomeno è una caratteristica del processo di saldatura THR e il dipartimento di garanzia della qualità dovrebbe solitamente determinare se soddisfa i requisiti di saldatura.

Design dell'anello del cuscinetto

4. Utilizzare la progettazione del modello adatto per il processo THR e la pressione applicata alla pasta di saldatura

Lo spessore del modello standard è 150～120μm e di solito non c'è bisogno di applicare una pressione eccessiva di rivestimento.

ds=di+2R-0.1 (di è l'apertura, R è la larghezza dell'anello pad)

Questa formula garantisce il contatto corretto tra l'anello del cuscinetto e il modello, e la pressione sulla pasta di saldatura è sufficiente, senza aumentare il numero di volte che il modello viene pulito.

Le caratteristiche della pasta di saldatura richiedono i seguenti punti: durante il processo di rivestimento, dovrebbe avere una buona fluidità, una buona bagnabilità e una buona adesione nel foro e durante l'installazione dei perni.

Le caratteristiche della pressione di rivestimento della pasta di saldatura THR

I prodotti forniti dalla maggior parte dei produttori di pasta di saldatura possono soddisfare questo processo, la regola di base è ancora: i componenti SMT determinano il processo finestra-THR deve anche essere adattato ad esso.

5. Applicare abbastanza pasta di saldatura sui pad PCB

La pressione ideale di rivestimento della pasta di saldatura THR ha le caratteristiche mostrate nella Figura 7. La quantità di pasta di saldatura applicata su ogni pad deve essere il doppio del volume del foro di saldatura corrispondente.

La quantità richiesta di pasta di saldatura deve essere sotto forma di "gocce" sotto il PCB. La quantità di pasta di saldatura riempita può essere ottenuta regolando la velocità di stampa e l'angolo della spatola. Ad esempio, cambiando l'angolo della spatola, è possibile applicare una maggiore pressione alla pasta di saldatura, come mostrato nella Figura 8 (assumendo che la velocità sia costante).

Cambia l'angolo del raschietto

Un altro metodo è il metodo di rivestimento chiuso. Il sistema di rivestimento sigillato della pasta di saldatura può applicare direttamente la pressione alla pasta di saldatura. Regolando la pressione applicata ad esso per ottenere la quantità richiesta di pasta di saldatura applicata,

Metodo di rivestimento chiuso

Entrambi i metodi possono ottenere buoni risultati nella pratica di produzione. Tuttavia, a causa delle diverse condizioni di produzione, occasionalmente è possibile applicare pasta di saldatura insufficiente. In questo caso, possono essere selezionate le seguenti misure di miglioramento: lo spessore del modello utilizzato è il valore massimo ammissibile, la pasta di saldatura viene applicata ripetutamente, la quantità di pasta di saldatura viene aumentata localmente, la pasta di saldatura viene applicata su entrambi i lati (saldatura a riflusso bifacciale) e il rivestimento è aumentato Per pressione, utilizzare tolleranze più piccole (gli standard di processo di solito specificano l'intervallo di tolleranza).

6Scegli la forma di imballaggio più ottimizzata

"Imballaggio del nastro" è ampiamente usato nell'elaborazione di SMT. I connettori di processo THR utilizzano anche questo modulo di imballaggio standard. La larghezza della treccia è generalmente compresa tra 32mm e 88mm.

I prodotti THR sono adatti per la maggior parte degli alimentatori standard. Tuttavia, per alcuni componenti, in particolare componenti verticali, è necessario controllare il raggio fornito dall'alimentatore, cioè verificare se è adatto ai punti di alimentazione e scarico.

Molte macchine hanno anche la funzione di elaborare i componenti di confezionamento per cialde o tubi, che possono soddisfare varie esigenze, compresi componenti dedicati o "incompiuti".

7. controllare lo stato di saldatura secondo lo standard IPC-A-610C

Il connettore THR può essere testato secondo lo standard IPC-A-610C. Finché i perni hanno parti sporgenti sul PCB, i giunti di saldatura sulla superficie di saldatura possono essere valutati.

Come ridurre i costi di produzione attraverso il processo THR

Una questione chiave che influisce sull'uso della tecnologia THR è trovare l'equilibrio tra costo di produzione (basso) e costo dei componenti (alto). Il motivo per cui i connettori THR sono più costosi dei componenti standard è dovuto ai costi dei materiali più elevati e ai costi di imballaggio.

La potenziale riduzione dei costi dipende dal processo produttivo. I fattori che influenzano sono i seguenti: il grado di automazione della produzione, il volume degli ordini, la possibilità di sostituire altri componenti passanti, la necessità di progettare nuovi prodotti o riprogettare prodotti esistenti.

Non tutti i produttori raccomandano l'uso di connettori di processo THR. Ma se tutti i componenti tranne il connettore PCB hanno implementato il processo SMT, i prodotti che utilizzano la tecnologia THR sono senza dubbio la scelta migliore.