PCB技術 - PCB選択溶接技術詳細

近年のPCB技術の発展過程を振り返ると、リフロー溶接技術が明らかな傾向であることに気づくことができる。原則として、従来のインサート部品でもリフロー溶接を行うことができます。つまり、一般的に言われているスルーホールリフロー溶接です。その利点は、すべての溶接点を同時に完成することができ、それによって生産コストを最大限に削減することができます。しかし、温度感知素子はインサータであれSMDであれ、リフロー溶接の使用を制限している。そして人々は溶接の選択に注意を向けた。ほとんどの用途では、リフロー溶接後に選択溶接を使用することができます。これは、残りのインサート部品の溶接を完了するための経済的で効果的な方法となり、将来の鉛フリー溶接と完全に互換性があります。

PCB選択的ろう付けの技術的特徴

ピーク溶接との比較により、選択的溶接の技術的特徴を理解することができる。両者の最も明らかな違いは、ピーク溶接ではPCBの下部が液体半田に完全に浸漬され、選択的溶接では特定の領域だけが半田波に接触していることである。PCB自体は悪い熱伝導媒体であるため、溶接中に隣接するコンポーネントの溶接点とPCB領域を加熱して溶融することはありません。溶接前に溶接剤を事前に塗布しておく必要があります。溶接剤はピーク溶接に比べて、溶接されるPCBの下部にのみ適用され、PCB全体ではありません。また、選択的溶接は、インサートエレメントの溶接にのみ適用されます。選択溶接は新しい方法です。選択的溶接プロセスと設備を深く理解することは溶接に成功するために必要な条件である。

せんたくようせつほう

典型的な選択的溶接方法は以下を含む：フラックス溶射、PCB予熱、浸漬溶接及び曳き溶接。

フラックスコーティング法

選択的ろう付けにおいて、フラックスコーティングプロセスは重要な役割を果たしている。溶接加熱と溶接終了時には、ブリッジとPCBの酸化を防止するために、フラックスは十分な活性を持つべきである。フラックス溶射はX/Yロボットによって携帯され、フラックスノズルを通じてPCBを携帯し、フラックスを溶接されるPCBに溶射する。フラックスには、単ノズル噴霧、微孔噴霧、同期多点/モード噴霧など多くの方法がある。リフロー溶接後のマイクロ波ピーク選択溶接で最も重要なのは、フラックスの正確な噴射である。微孔ジェットは、溶接点の外部の領域を汚染することはありません。微点スプレーの最小フラックス点パターンの直径は2 mmより大きいので、フラックスが溶接部品に常に被覆されるように、フラックスがPCB上に堆積する位置精度は±0.5 mmである。溶射フラックス公差はサプライヤーから提供され、技術規範は使用するフラックス量を規定しなければならず、通常は100%の安全公差範囲を使用することを提案する。

ウォームアッププロセス

選択的溶接中の予熱の主な目的は熱応力を減らすことではなく、溶媒を除去してフラックスを予備乾燥し、フラックスが溶接波に入る前に正確な粘度を持つようにすることである。溶接中、予熱による熱が溶接品質に与える影響は重要な要素ではない。PCB材料の厚さ、デバイスパッケージ仕様、フラックスタイプにより、予熱温度の設定が決まります。選択的溶接において、予熱に対して異なる理論解釈がある：一部のプロセスエンジニアは、溶接剤をスプレーする前に、PCBを予熱すべきだと考えている、もう1つの観点は、予熱を必要とせず、直接溶接を行うことである。ユーザーは状況に応じて選択的溶接プロセスを手配することができる。

溶接プロセス

選択的溶接には、ドラッグ溶接とディップ溶接の2つの異なるプロセスがあります。

選択的ドラッグ溶接プロセスは、単一の小さな溶接ヘッド溶接波上で行われる。ドラッグ溶接プロセスはPCB上の非常に狭い空間での溶接に適している。例：単一の溶接点またはリード、1行のリードをドラッグ溶接できます。PCBは、最適な溶接品質を得るために、溶接ヘッドの溶接波上を異なる速度と角度で移動する。溶接過程の安定性を保証するために、溶接ノズルの内径は6 mm未満である。半田溶液の流れ方向を決定した後、異なる半田付けニーズに応じて、異なる方向に半田チップを取り付け、最適化する。ロボットハンドは異なる方向から溶接波に近づくことができ、すなわち0°〜12°の間の異なる角度であるため、ユーザは電子部品に様々なデバイスを溶接することができる。ほとんどのデバイスでは、傾斜角度は10°が推奨されています。

ストリップ溶接プロセスの半田溶液とPCB板の動きは、浸漬溶接プロセスと比較して、溶接プロセス中の熱変換効率を浸漬溶接プロセスよりも優れている。しかし、溶接接続を形成するために必要な熱は半田波を介して伝達されるが、単一の半田チップの半田波の品質は小さく、半田波の比較的高い温度だけがドラッグ溶接プロセスの要求を満たすことができる。例：溶接材料の温度は275℃から300℃まで、延伸速度は10 mm/sから25 mm/sまでが一般的に許容されます。溶接領域に窒素ガスを供給して、溶接波の酸化を防止する。溶接波は酸化を除去し、それによってソルダーレジスト溶接プロセスはブリッジ欠陥の発生を回避した。この利点は、ソルダーレジスト溶接プロセスの安定性と信頼性を向上させる。

この工作機械は精度が高く、柔軟性が強いという特徴がある。モジュラー構造設計システムは、お客様の特殊な生産要件に合わせて完全にカスタマイズでき、将来の生産発展のニーズに対応するためにアップグレードすることができます。ロボットハンドの運動半径はフラックスノズル、予熱ノズル、ろう付けノズルを覆うことができるので、同じ設備は異なる溶接過程を完成することができる。この機械独特の同期技術は単板加工周期を大幅に短縮することができる。ロボットハンドの能力はこの選択的溶接に高精度と高品質溶接の特徴を持たせる。1つ目はロボットが高度に安定して正確な位置決め能力（±0.05 mm）を持ち、1枚の板ごとに発生するパラメータが高い再現性を持つことを確保し、2つ目は、最適な溶接品質を得るために、PCBが最適な角度と方向でスズ表面に接触できるようにするロボットの5次元運動である。ロボットグリップ装置に取り付けられたスズ波高指示ペンはチタン合金製である。スズ波の高さはプログラム制御の下で定期的に測定することができる。スズの波動高さは、プロセスの安定性を確保するためにスズポンプの速度を調整することによって制御することができる。

上記のすべての利点があるにもかかわらず、単ノズル溶接波抵抗溶接プロセスにも欠点がある：フラックス噴射、予熱、溶接の3つの過程の中で、溶接時間が最も長い。また、溶接点が次から次へとドラッグされるため、溶接点の数が増えるにつれて溶接時間が著しく増加し、溶接効率は従来のピーク溶接技術とは比較にならない。しかし、状況は変わりつつある。複数のノズルの設計により、生産性を最大限に高めることができます。例えば、2ノズルを使用すると出力を2倍にすることができ、フラックスも2ノズルとして設計することができる。

浸漬型選択溶接システムは、複数の溶接ノズルを有し、溶接されるPCBに対応して設計されている。柔軟性はロボットタイプには及ばないが、生産量は従来のピーク溶接装置に相当し、ロボットタイプに比べて設備コストは相対的に低い。PCBのサイズに応じて、単板または多板は並列に移動することができ、溶接が必要なすべての点は同時にスプレー、予熱、並列溶接を行う。しかし、異なるPCB上の溶接点の分布が異なるため、異なるPCBのために特殊な溶接ノズルを作成する必要がある。溶接ノズルのサイズはできるだけ大きくして、隣接するPCBコンポーネントに影響を与えずに、溶接プロセスの安定性を確保します。これは、プロセスの安定性がそれに依存する可能性があるため、設計エンジニアにとって重要で困難です。

浸漬式選択溶接技術を用いて、0.7 mm稜10 mmの溶接点を溶接することができる。短いピンと小さいサイズのパッドの溶接過程はより安定しており、ブリッジの可能性は少ない。隣接する溶接点、デバイス、および溶接ノズルのエッジ間の距離は5 mm以上である必要があります。