La saldatura è un processo di unione di due metalli mediante la fusione di un metallo d'apporto, chiamato saldante, che scorre nel giunto e si solidifica formando un legame forte. È ampiamente utilizzato in produzione elettronica per assemblare circuiti stampati (PCB). Esistono due metodi di saldatura popolari utilizzati nell'assemblaggio di PCB: la saldatura a onda e la saldatura a rifusione, che svolgono un ruolo importante nel determinare le prestazioni di un prodotto elettronico. Tuttavia, alcuni li confondono tra loro e la differenza tra loro appare vaga. In questo blog, confronteremo questi due metodi e ne discuteremo i pro e i contro.
Che cos'è la saldatura ad onda?
La saldatura a onda è un processo di saldatura che prevede il passaggio di un PCB su una vaschetta contenente lega saldante fusa. La vaschetta è tipicamente realizzata in una lega di stagno e piombo, con un intervallo di temperatura di 250-270 °C. Quando il PCB passa sulla vaschetta, si genera un'onda di lega saldante fusa che bagna le superfici metalliche esposte dei componenti e del PCB, formando un legame forte e permanente.
Storia dello sviluppo
Il transistor fu inventato nel 1946 da John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley presso i Bell Laboratories. Questo ridusse le dimensioni dei componenti elettronici. Qualche anno dopo, furono sviluppate la laminazione e l'incisione, aprendo la strada a una tecnica di saldatura utilizzabile a livello produttivo.
I componenti elettronici erano per lo più passanti e saldarli singolarmente con un saldatore a pistola diventava poco pratico. C'era bisogno di applicare la saldatura sull'intera scheda in una sola volta. Per questo motivo, venne sviluppata la saldatura a onda, che permetteva di passare la pasta saldante sull'intera scheda con un'ondata.
Il processo di saldatura ad onda
La saldatura ad onda prevede 4 fasi che esamineremo una per una.
1. Spruzzatura di flusso
Le prestazioni della saldatura dipendono principalmente dalla pulizia della superficie metallica. A loro volta, dipendono anche dalle funzioni del flusso di saldatura. Quest'ultimo svolge un ruolo fondamentale per operazioni di saldatura senza soluzione di continuità. Le principali funzioni del flusso di saldatura sono:
• Eliminazione degli ossidi dalle superfici metalliche dei pin e delle schede dei componenti.
• Arresto dell'ossidazione secondaria dei circuiti stampati durante il processo termico.
• Riduzione della tensione superficiale della pasta saldante.
• Corretta trasmissione del calore richiesto.
2. Preriscaldamento
I PCB attraversano un tunnel termico in un pallet lungo una catena simile a un nastro trasportatore. Questo passaggio è necessario per attivare il flusso e preriscaldare il circuito.
3. Saldatura ad onda
Quando la temperatura continua a salire, la pasta saldante si fonde e diventa liquida. Questo crea un'onda di saldatura che si propaga attraverso la scheda e permette ai componenti di aderire saldamente alla scheda.
4. Raffreddamento
Il profilo di saldatura a onda si conforma alla curva di temperatura. La curva inizia a precipitare dopo che la temperatura raggiunge il suo picco nella fase di saldatura a onda. Questa è nota come "zona di raffreddamento". Possiamo assemblare correttamente la scheda dopo averla raffreddata a temperatura ambiente.
Vantaggi della saldatura ad onda
Elevata produttività: la saldatura a onda è un processo ad alta velocità che può saldare più componenti contemporaneamente, rendendolo adatto alla produzione di massa.
Forte legame meccanico: il giunto di saldatura formato dalla saldatura a onda è resistente e affidabile, il che lo rende ideale per componenti sottoposti a forti sollecitazioni meccaniche.
Buone prestazioni termiche: il calore dell'onda di saldatura può penetrare nel PCB, garantendo buone prestazioni termiche e dissipazione del calore.
Contro della saldatura ad onda
Compatibilità limitata dei componenti: la saldatura ad onda non è adatta a tutti Componenti PCB, poiché alcuni componenti potrebbero non essere in grado di resistere alle elevate temperature dell'onda di saldatura.
Precisione limitata: l'onda di saldatura non può essere controllata con precisione, il che può comportare una scarsa qualità della saldatura o danneggiare i componenti sensibili.
Problematiche ambientali: l'uso di saldature a base di piombo nella saldatura a onda può comportare rischi per l'ambiente, rendendola meno indicata in alcune applicazioni.
Che cos'è la saldatura a rifusione?
Nella saldatura a rifusione, i componenti vengono prima temporaneamente incollati ai pad dei circuiti stampati. Successivamente, vengono incollati in modo permanente tramite aria calda o altri metodi di conduzione termica e irraggiamento. La saldatura a rifusione è relativamente più semplice da eseguire e anche un principiante può eseguirla senza problemi su piccola scala. La saldatura a rifusione richiede una macchina per la saldatura a rifusione, spesso chiamata forno per saldatura a rifusione.
Processo di saldatura a riflusso
Come accennato in precedenza, i componenti elettrici vengono temporaneamente fissati alle piazzole di contatto prima dell'inizio effettivo della saldatura. Questa fase prevede due fasi. Nella prima, la pasta saldante viene applicata con precisione su ciascuna piazzola tramite uno stencil per pasta saldante. Nella seconda fase, utilizziamo macchine "pick and place" per posizionare i componenti sulle piazzole. La saldatura a rifusione vera e propria non inizia fino al completamento di queste fasi preparatorie.
Il processo di saldatura vero e proprio si compone di quattro fasi che ora esamineremo.
Pre-riscaldamento
Il preriscaldamento è fondamentale per la produzione di PCB di alta qualità. Ha due funzioni principali durante la saldatura a rifusione.
- Permette di assemblare i PCB raggiungendo facilmente la temperatura richiesta e di ottenere il profilo termico necessario.
- Il preriscaldamento spinge fuori il solvente volatile presente nella pasta saldante e ne favorisce la completa espulsione. Se non eseguito correttamente, comprometterà la qualità della saldatura.
Bagno termico
La saldatura a rifusione dipende anche dal flussante contenuto nella pasta saldante. Pertanto, la temperatura deve aumentare significativamente affinché il flussante possa attivarsi. In caso contrario, il flussante non svolgerebbe un ruolo attivo nel processo di saldatura a rifusione.
Saldatura a riflusso
Questa fase coinvolge il picco di temperatura dell'intero processo. Il picco di temperatura consente la fusione e la rifusione della pasta saldante. Il controllo della temperatura è fondamentale nel processo di saldatura a rifusione. Una temperatura molto bassa può impedire la rifusione della pasta saldante, mentre una temperatura molto alta può danneggiare la scheda o i componenti SMT.
Per esempio, BGA presentano numerose sfere di saldatura che si fondono durante la saldatura a rifusione. Se non si raggiunge la temperatura di saldatura ottimale, queste sfere potrebbero fondersi in modo non uniforme e i BGA potrebbero subire rilavorazioni.
Raffreddamento
Una volta raggiunta la temperatura di picco, la curva di temperatura inizierà a scendere. Il raffreddamento porta alla solidificazione della pasta saldante e i componenti vengono fissati in modo permanente ai rispettivi contatti sulla scheda.
Vantaggi della saldatura a riflusso
Elevata precisione: la saldatura a riflusso consente un controllo preciso del processo di saldatura, ottenendo giunzioni di saldatura affidabili e di alta qualità.
Adatto per PCB complessi: la saldatura a riflusso è adatta per PCB complessi con più componenti, in quanto consente saldatura selettiva dei singoli componenti.
Rispettoso dell'ambiente: l'uso di saldature senza piombo nella saldatura a rifusione la rende un'opzione più rispettosa dell'ambiente.
Contro della saldatura a riflusso
Resa limitata: la saldatura a riflusso è un processo più lento della saldatura a onda, poiché ogni componente deve essere saldato individualmente, il che potrebbe non essere adatto alla produzione di massa.
Sensibile alla temperatura: la saldatura a riflusso è sensibile alle variazioni di temperatura e qualsiasi variazione può causare una scarsa qualità della saldatura o danni ai componenti.
Resistenza meccanica limitata: il giunto di saldatura formato dalla saldatura a riflusso potrebbe non essere resistente quanto quello formato dalla saldatura a onda, rendendolo meno adatto per componenti sottoposti a forti sollecitazioni meccaniche.
Per saperne di più sulla saldatura a rifusione, consulta il nostro altro blog: Saldatura a riflusso su PCB
Differenza tra saldatura a onda e saldatura a riflusso
Non possiamo mai ignorare la differenza tra la saldatura a riflusso e la saldatura ad onda perché è importante quando si seleziona Servizi PCBAUna modifica alla saldatura tende ad apportare cambiamenti drastici all'intero processo di produzione dell'assemblaggio. Questi includono costi di produzione, tempi di commercializzazione, efficienza, guadagni, ecc.
Processo di saldatura
La principale differenza tra la saldatura a rifusione e la saldatura a onda in termini di processo produttivo è la fase di spruzzatura del flussante. La saldatura a onda prevede questa fase, mentre la saldatura a rifusione no. Utilizziamo il flussante per promuovere il processo di saldatura. Contribuisce svolgendo un ruolo protettivo, eliminando e riducendo la tensione superficiale. Il flussante agisce solo quando viene attivato, cosa che possiamo ottenere solo attraverso un attento controllo del tempo e della temperatura. Nella saldatura a rifusione, il flussante è presente nella pasta saldante. Pertanto, è necessario disporre e ottenere la quantità di flussante richiesta in modo appropriato.
Applicazioni
In genere, la saldatura a onda funziona meglio per DIP e THT, mentre la saldatura a rifusione è ideale per gli assemblaggi SMT. Tuttavia, un circuito stampato raramente contiene solo componenti through-hole o dispositivi a montaggio superficiale. Per questo motivo, spesso dobbiamo utilizzare una combinazione di SMT, THT e DIP. Quando si tratta di assemblaggi misti, eseguiamo prima la saldatura SMT e poi ci concentriamo su DIP o THT. Questo perché la temperatura della saldatura a rifusione è molto più alta di quella della saldatura a onda. Se non seguiamo questa sequenza, la pasta saldante potrebbe fondersi di nuovo. Questo può causare la caduta dalla scheda di componenti ben saldati o la comparsa di difetti.
Capacità di produzione
Utilizziamo la saldatura a onda principalmente per la produzione di massa. Ci aiuta a produrre un gran numero di circuiti stampati in tempi relativamente brevi. La saldatura a rifusione, invece, è adatta per PCB complessi con requisiti di elevata precisione. Utilizziamo la saldatura a rifusione anche quando produciamo un numero limitato di circuiti stampati. Ci avvaliamo di questa tecnica quando non abbiamo vincoli di tempo particolarmente stringenti.
Di seguito è riportata una tabella che elenca in modo chiaro le differenze tra la saldatura a onda e la saldatura a rifusione:
| Aspetto | Saldatura ad onda | Saldatura a riflusso |
| Processo | La saldatura è in un'onda fusa o in una fontana | La pasta saldante viene pre-applicata e i componenti vengono rifusi in un forno |
| Adatto per | Componenti a foro passante | Componenti a montaggio superficiale |
| Movimentazione dei componenti | Dimensioni e densità limitate dei componenti | Adatto per PCB più piccoli e densamente popolati |
| Applicazione della saldatura | Applicato all'intero PCB | Applicato selettivamente ad aree specifiche |
| Applicazione di flusso | In genere utilizza una fase di flussaggio separata | Il flusso è spesso incluso nella pasta saldante |
| Metodo di riscaldamento | Riscaldamento per convezione dal basso del PCB | Riscaldamento radiante o convettivo in un forno |
| Controllo della temperatura | La temperatura è costante in tutto | I profili di temperatura sono attentamente controllati |
| Controllare la complessità | Controllo relativamente più semplice | Richiede profili di temperatura precisi |
| Atmosfera di riflusso | L'atmosfera di azoto inerte non è comunemente richiesta | Può utilizzare l'atmosfera di azoto per applicazioni specifiche |
| Tempo di processo | Processo più veloce grazie alla saldatura simultanea | Processo più lungo con fasi separate di preriscaldamento, riflusso e raffreddamento |
| Ispezione e rielaborazione | Ispezione e rilavorazione più semplici per i componenti passanti | La rielaborazione dei componenti a montaggio superficiale può essere più impegnativa |
| Rifiuti di saldatura | Maggiori sprechi di saldatura a causa dell'esposizione dell'intero PCB | Minori sprechi di saldatura poiché la pasta saldante viene applicata in modo selettivo |
| Dimensioni dell'attrezzatura | In genere attrezzature più grandi | Apparecchiature più piccole e compatte |
| Costo | Costo delle attrezzature generalmente inferiore | Costo iniziale dell'attrezzatura più elevato |
Scegliere il giusto processo di saldatura PCB
La saldatura a rifusione e quella a onda sono entrambe metodi efficaci per l'assemblaggio di PCB. La scelta giusta dipende da diversi fattori, relativi alle specifiche schede e all'ambiente di produzione. Se il PCB utilizza principalmente componenti a montaggio superficiale, la saldatura a rifusione è solitamente la soluzione migliore. La pasta saldante e la profilazione termica consentono una saldatura precisa di piccoli componenti SMD. Tuttavia, se si utilizzano principalmente parti passanti, La saldatura a onda eccelle nel far fluire rapidamente la lega nei fori per un assemblaggio rapido. Per le schede con componenti SMD e componenti through-hole, un approccio ibrido con saldatura a onda selettiva e rifusione può essere ottimale. Oltre alla tipologia di componenti, è importante considerare anche i volumi di produzione, i costi di investimento per le attrezzature, i requisiti di precisione e l'esperienza dell'operatore. La saldatura a rifusione offre un'enorme precisione a fronte di volumi inferiori, mentre la saldatura a onda offre una maggiore produttività ma una qualità inferiore delle giunzioni. Analizzare tutti questi elementi in anticipo previene problemi in futuro. Non esiste un processo universalmente superiore: scegliere il processo più adatto alle proprie specifiche esigenze di progettazione e produzione del PCB garantisce una saldatura affidabile e ad alta resa.
Tecnologia MOKOIn qualità di azienda leader nella produzione di componenti elettronici in Cina, disponiamo di un ampio impianto di produzione per la realizzazione di PCB in grado di eseguire sia la saldatura a onda che quella a rifusione. Inoltre, disponiamo di un'ampia capacità produttiva che ci consente di eseguire facilmente qualsiasi combinazione di tecniche di saldatura per ordini all'ingrosso. Se state cercando una risorsa affidabile per la saldatura dei vostri PCB, non esitate a contattarci. CONTATTACISperiamo di sentirti presto!
