Пайка является ключевым этапом в процессе сборки печатных плат, при котором компоненты крепятся к плате для выполнения предусмотренных функций печатных плат. Качество пайки значительно влияет на надежность и производительность электронных изделий. Волновой пайка и пайка оплавлением — два широко используемых метода. Однако различия между ними для многих остаются неясными, и непонятно, когда использовать каждую из этих технологий. Именно в этом и заключается цель данной статьи — помочь вам понять различия между волновой пайкой и пайкой оплавлением и развеять любые сомнения, которые у вас могут возникнуть.
Что такое пайка волной припоя?
Это вид технологии массовой пайки, обычно используемый для пайки компонентов THT. Каждая печатная плата последовательно проходит через резервуар с непрерывно циркулирующим расплавленным припоем. Накачиваемая волна припоя соприкасается с нижней частью платы, одновременно создавая паяные соединения.
Контроль температуры имеет решающее значение при пайке волной припоя. Неправильная температура может привести к дефектам пайки (холодные паяные соединения, паяные мостики и т. д.) или даже повредить компоненты.
Что такое пайка переплавлением?
Обычно используется для пайки компонентов поверхностного монтажа. Паяльная паста, представляющая собой смесь флюса и порошкообразного припоя, наносится на соответствующие контактные площадки для фиксации компонентов. Затем плата поступает в печь для пайки, где паяльная паста плавится, создавая соединения.
Иногда пайка переплавом может использоваться для пайки компонентов THT, но это происходит редко, поскольку пайка волной припоя является более экономичным вариантом.
Как сравниваются пайка волной припоя и пайка переплавлением?
Теперь, когда вы имеете общее представление о пайке волной припоя и пайке оплавлением, давайте рассмотрим их различия, чтобы принять более обоснованное решение.
1. Различия в процессах пайки волной и пайки оплавлением
Процесс пайки волной припоя: Нанесение флюса → Предварительный нагрев → Пайка волной припоя → Охлаждение
Этап 1: Распыление флюса для очистки металлических поверхностей. Важные функции флюса включают:
- Удаление оксида или остатков загрязнений с выводов компонентов и контактных площадок печатной платы для улучшения смачивания припоем.
- Предотвращение повторного окисления во время термической обработки.
- Снижение поверхностного натяжения расплавленного припоя для обеспечения его плавного течения.
- Способствовать равномерной и правильной теплопередаче.
Примечание: выбирайте тип флюса, который полностью совместим с вашим применением, чтобы избежать повреждения компонентов.
Этап 2: Предварительно нагрейте платы, чтобы снизить риск термического шока и активировать флюс. Платы помещаются на поддон и транспортируются в нагревательный туннель с помощью конвейерной ленты.
Этап 3: Предварительно нагретые платы проходят через непрерывную, создаваемую насосом жидкую волну расплавленного припоя. Контролируемая волна насоса контактирует с контактными площадками и выводами компонентов для создания прочных паяных соединений, что обычно занимает 1-5 секунд.
Примечание: Настройка температуры имеет решающее значение и сильно влияет на качество пайки. Аналогичным образом, следует тщательно учитывать скорость конвейера и время контакта с волной.
Этап 4: Температура достигает пика в процессе пайки волной, затем постепенно снижается, что называется процессом охлаждения. Жидкий сплав затвердевает, создавая прочные механические соединения.
Примечание: Необходимо использовать профессиональную машину для пайки волной припоя, а опыт сборщика зависит от современных технологий и опыта.
Процесс пайки оплавлением: Предварительный нагрев → Термическая выдержка → Пайка оплавлением → Охлаждение
Этап 1: Предварительный нагрев плат для последующей пайки. Две основные цели этого этапа:
- Удаление летучих растворителей из паяльной пасты, поскольку они могут снизить надежность паяных соединений.
- Обеспечить стабильное достижение платами требуемой температуры в соответствии с тепловым профилем.
Этап 2: Как и при пайке волной припоя, при пайке оплавлением также используется флюс. Требуется термическая выдержка для достижения температуры, достаточной для активации флюса.
Этап 3: Температура достигает пика, плавя припой для правильной переплавки.
Примечание: Контроль температуры имеет решающее значение. При слишком низкой температуре паяльная паста не расплавится должным образом. При слишком высокой температуре могут быть повреждены печатная плата или компоненты SMT.
Этап 4: После достижения пика температура постепенно снижается. Охлаждение для постоянного соединения компонентов с контактными площадками.
2. Совместимость компонентов
Волновой пайка подходит для компонентов THT и позволяет быстро выполнить пайку одновременно. Обычно она используется для соединения крупных электронных компонентов, таких как разъемы, переключатели и т. д. Выводы компонентов необходимо вставить в предварительно просверленные отверстия на платах, что в конечном итоге образует надежные механические соединения.
Пайка оплавлением идеально подходит для компонентов SMT, которые обычно имеют небольшой размер и небольшой шаг. Эти небольшие компоненты (микропроцессоры, резисторы и т. д.) могут быть непосредственно размещены на поверхности платы во время процесса пайки.
3. Общие области применения пайки волной припоя и пайки переплавлением
Волновой пайка обеспечивает надежные и прочные паяные соединения и по-прежнему широко используется во многих отраслях промышленности благодаря своей простоте и экономичности. Она обычно применяется в источниках питания, автомобильной электронике, крупной бытовой технике и т. д.
Пайка оплавлением позволяет точно контролировать формирование паяных соединений, играя важную роль в различных отраслях промышленности. Она широко используется в бытовой электронике, включая смартфоны, ноутбуки и планшеты. Для печатных плат высокой плотности пайка оплавлением также незаменима, особенно для компьютеров и телекоммуникационных устройств, обеспечивая надежные соединения в компактных платах.
Кроме того, пайка оплавлением поддерживает новые технологии и специализированные приложения, в том числе: устройства IoT (носимые устройства и гаджеты для умного дома), медицинские устройства (диагностическое оборудование и портативные мониторы здоровья) и робототехнику (датчики и системы управления).
4. Эффективность производства
Волновой пайка — это непрерывная технология с высокой пропускной способностью, идеально подходящая для крупносерийного производства и пайки компонентов с сквозными отверстиями. Она более экономична и быстрая, чем пайка переплавлением. Кроме того, после пайки печатной платы излишки припоя возвращаются в печь для повторного использования, что снижает отходы материала.
Пайка оплавлением ограничена несколькими процессами, такими как печать, размещение и оплавление, которые обычно занимают много времени. Поэтому она не подходит для быстрого производства и обычно используется в мелкосерийном производстве.
5. Сравнение затрат
Пайка переплавлением требует инвестиций в печь для переплавления (основное оборудование), машину для установки компонентов, принтер для паяльной пасты и т. д. Эти машины сложны и дороги, а затраты на их обслуживание также высоки. Для небольших производителей печатных плат это означает очень большие начальные инвестиции. В отличие от этого, машина для пайки волной припоя обычно намного дешевле печи для переплавления, поэтому начальные затраты на установку, как правило, ниже.
Сравнительная таблица пайки волной припоя и пайки переплавлением
| Аспект | Волновой пайка | Пайка оплавлением |
| Наилучшее применение | Сборка с проходными отверстиями (THT), односторонняя сборка печатных плат, краевые разъемы | Сборка поверхностного монтажа (SMT), платы HDI, двухсторонние печатные платы SMT |
| Популярность | Со временем использование сокращается, но доминирует в THT | Очень предпочтительна для SMT из-за многочисленных преимуществ |
| Производственные затраты и время | Более экономичный и быстрый вариант для крупносерийного производства с использованием сквозных отверстий | Обычно требует больше времени и более высоких затрат, особенно для сложных проектов SMT с большим разнообразием |
| Скорость производства | Непрерывная и высокая производительность, до 35 000 паяных соединений в час | Производительность ограничена последовательностью печати, размещения и пайки, типичная производительность 2500–6000 соединений/час |
| Объем производства | Идеально подходит для крупносерийного производства сквозных отверстий | Лучше всего подходит для небольших объемов производства или сложных проектов |
| Рекомендации по проектированию | Требует точного проектирования геометрии контактных площадок (размер и форма) и контролируемой ориентации платы | Меньше ограничений при проектировании, связанных с геометрией контактных площадок и ориентацией платы |
| Типы дефектов | Пропуски при пайке, паяные мостики, остатки флюса | Томбстонинг, пустоты в пайке, плохая смачиваемость |
| Совместимость с бессвинцовыми сплавами | Совместимость с SAC-сплавом, может потребовать более высоких температур | Легко адаптируется с помощью модифицированных профилей пайки |
| Оборудование для пайки | Аппликатор флюса, Предварительный нагреватель, Машина для пайки волной припоя, Конвейерная система, Охлаждающая машина (вентиляторы или водяные радиаторы) | Принтер для паяльной пасты, Машина для подбора и установки, Печь для пайки, Машины для автоматического визуального контроля |
| Стоимость оборудования | Низкая, примерная стоимость 50 000–150 000 долларов | Высшая, расчетная стоимость 200 000–500 000 долларов |
| Требования к монитору | Требуется точный мониторинг, включая температуру платы и время выдержки паяльной волны | Низкие требования к мониторингу во время пайки |
| Требования к проверке | Многоступенчатый визуальный контроль, тестирование соединений в цепи | AOI-инспекция, ICT-тестирование |
Можно ли использовать как волну, так и рефлоу-пайку на одной печатной плате?
Можно ли паять печатные платы как волновым, так и рефловым способом? Безусловно, да. В реальной производственной практике многие печатные платы содержат как компоненты с проходными отверстиями, так и компоненты для поверхностного монтажа, такие как DIP- и SMD-компоненты, которые обычно требуют смешанных методов пайки. Для решения этой проблемы была разработана и внедрена селективная пайка волной припоя. Подобно пайке волной припоя, она просто добавляет лоток для изоляции непаяных компонентов, чтобы припой точно наносился на необходимые участки.
Как выбрать волновый или рефловый пайку: руководство по схеме печатных плат
Изучив различия между пайкой волной и пайкой переплавлением, вы сможете принять более обоснованное решение. Это руководство в виде блок-схемы поможет вам быстро его принять.
Начало
▼
Имеет ли печатная плата компоненты THT (сквозные отверстия)?
│
├─ ДА ──> Речь идет о крупносерийном производстве?
│ │
│ ├─ ДА ──> Пайка волной припоя
│ │
│ └─ НЕТ ──> Ручная пайка THT
│
└─ НЕТ ──> Только SMD?
│
├─ ДА ──> Пайка переплавлением
│
└─ НЕТ ──> Смешанное THT + SMD?
│
└─ ДА ──> Сначала пайка SMD с помощью рефлоу → Селективная пайка волной припоя для THT
Заключение
Как пайка волной припоя, так и пайка рефлоу позволяют надежно припаять компоненты к печатным платам. Однако они значительно различаются по процессу, совместимости компонентов, области применения, эффективности производства и стоимости. Выбор метода пайки зависит от требований вашего проекта, и иногда может потребоваться гибридный подход. Если у вас остались вопросы, обратитесь в YONGVE для получения профессиональной помощи.
