Пайка — это процесс соединения двух металлов путем расплавления присадочного металла, называемого припоем, который затекает в соединение и затвердевает, образуя прочную связь. Он широко используется в производство электроники для сборки печатных плат (ПП). Существует два популярных метода пайки, используемых при сборке ПП: пайка волной и пайка оплавлением, которые играют важную роль в определении производительности электронного продукта. Однако некоторые люди путают их друг с другом, и разница между ними кажется неопределенной. В этом блоге мы сравним эти два метода и обсудим их плюсы и минусы.
Что такое волновая пайка?
Пайка волной припоя — это процесс пайки, при котором печатная плата проходит через ванну с расплавленным припоем. Ванна с припоем обычно изготавливается из сплава олова и свинца с температурным диапазоном 250-270°C. Когда печатная плата проходит через ванну, образуется волна расплавленного припоя, которая смачивает открытые металлические поверхности компонентов и печатной платы, образуя прочное и постоянное соединение.
История развития
Транзистор был изобретен в 1946 году Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли в Bell Laboratories. Это уменьшило размер электронных компонентов. Несколько лет спустя были разработаны ламинирование и травление, что проложило путь к технологии пайки, которую мы могли использовать на уровне производства.
Электронные компоненты в основном были сквозными, и становилось непрактичным паять их по отдельности с помощью паяльника. Возникла необходимость наносить припой на всю плату сразу. Поэтому была разработана пайка волной припоя, которая позволяла наносить волну паяльной пасты на всю плату.
Процесс пайки волной припоя
Пайка волной припоя состоит из 4 этапов, и мы рассмотрим их по очереди.
1. Напыление флюса
Эффективность пайки в основном зависит от чистоты поверхности металла. Она также зависит от функций флюса для пайки. Он играет важную роль в операциях бесшовной пайки. Основные функции флюса для пайки:
• Удаление окислов с металлических поверхностей выводов компонентов и плат.
• Прекращение вторичного окисления плат во время термического процесса.
• Уменьшение поверхностного натяжения паяльной пасты.
• Правильная передача необходимого тепла.
2. Предварительный нагрев
Печатные платы перемещаются через тепловой туннель в поддоне по цепи, которая похожа на конвейерную ленту. Это необходимо для активации флюса и проведения предварительного нагрева.
3. Пайка волной припоя
При дальнейшем повышении температуры паяльная паста плавится и становится жидкой. Это приводит к образованию волны припоя, которая распространяется по всей плате и позволяет компонентам прочно сцепиться с платой.
4. охлаждение
Профиль пайки волной соответствует температурной кривой. Кривая начинает резко падать после того, как температура достигает пика на этапе пайки волной. Это известно как «зона охлаждения». Мы можем успешно собрать плату после ее охлаждения до комнатной температуры.
Плюсы пайки волной припоя
Высокая производительность: пайка волной припоя — высокоскоростной процесс, позволяющий одновременно спаивать несколько компонентов, что делает его пригодным для массового производства.
Прочное механическое соединение: паяное соединение, образованное методом пайки волной припоя, прочное и надежное, что делает его идеальным для компонентов, подвергающихся высоким механическим нагрузкам.
Хорошие тепловые характеристики: тепло от волны припоя может проникать в печатную плату, обеспечивая хорошие тепловые характеристики и рассеивание тепла.
Минусы пайки волной припоя
Ограниченная совместимость компонентов: пайка волной припоя подходит не для всех Компоненты печатной платы, так как некоторые компоненты могут не выдерживать высокую температуру волны припоя.
Ограниченная точность: невозможно точно контролировать волну припоя, что может привести к ухудшению качества пайки или повреждению чувствительных компонентов.
Экологические проблемы: использование припоя на основе свинца при пайке волной припоя может представлять опасность для окружающей среды, что делает его менее желательным в некоторых областях применения.
Что такое пайка оплавлением?
При пайке оплавлением припоя компоненты сначала временно приклеиваются к площадкам на печатных платах. Затем они окончательно склеиваются горячим воздухом или другими методами теплопроводности и излучения. Пайка оплавлением относительно проще в исполнении, и даже новичок может легко выполнить ее в небольших масштабах. Для пайки оплавлением припоя требуется машина для пайки оплавлением припоя, которую мы часто называем печью для пайки оплавлением припоя.
Процесс пайки оплавлением
Как упоминалось ранее, электрические компоненты временно крепятся к контактным площадкам до фактического начала пайки. Это включает в себя два этапа. На первом этапе паяльная паста точно наносится на каждую площадку с помощью трафарета паяльной пасты. На втором этапе мы используем машины для подбора и размещения компонентов на площадках. Фактическая пайка оплавлением не начинается до завершения этих приготовлений.
Сам процесс пайки состоит из четырех этапов, которые мы сейчас обсудим.
Предварительный нагрев
Предварительный нагрев очень важен, если вы хотите производить печатные платы премиум-качества. Он имеет две основные цели во время пайки оплавлением.
- Позволяет легко достичь требуемой температуры при сборке печатных плат и добиться необходимого теплового профиля.
- Предварительный нагрев выталкивает летучий растворитель из паяльной пасты и помогает полностью удалить их. Если мы не выполним его правильно, то это повлияет на качество пайки.
Термическое замачивание
Пайка оплавлением также зависит от флюса, который содержится в паяльной пасте. Следовательно, температура должна значительно повыситься, чтобы флюс мог активироваться. В противном случае флюс не будет играть активной роли в процессе пайки оплавлением.
Пайка оплавлением
Этот этап включает пиковую температуру всего процесса. Пиковая температура позволяет расплавить и оплавить паяльную пасту. Контроль температуры очень важен в процессе пайки оплавлением. Если температура очень низкая, то это может остановить оплавление паяльной пасты, а если температура очень высокая, то это может повредить плату или компоненты SMT.
Например, BGA имеют много шариков припоя, которые плавятся во время пайки оплавлением. Если мы не достигнем оптимальной температуры пайки, то эти шарики могут расплавиться неравномерно, и BGA могут пострадать от переделки.
Охлаждение
При достижении пиковой температуры температурная кривая начнет падать. Охлаждение приводит к затвердеванию паяльной пасты, и детали прочно фиксируются на контактных площадках на плате.
Плюсы пайки оплавлением
Высокая точность: пайка оплавлением припоя позволяет точно контролировать процесс пайки, что обеспечивает получение высококачественных и надежных паяных соединений.
Подходит для сложных печатных плат: пайка оплавлением припоя подходит для сложных печатных плат с несколькими компонентами, поскольку она позволяет селективная пайка отдельных компонентов.
Экологичность: использование припоя без содержания свинца при пайке оплавлением делает этот вариант более экологически безопасным.
Минусы пайки оплавлением
Ограниченная производительность: пайка оплавлением припоя — более медленный процесс, чем пайка волной припоя, поскольку каждый компонент необходимо паять отдельно, что может быть неподходящим для массового производства.
Чувствительность к температуре: пайка оплавлением чувствительна к изменениям температуры, и любые отклонения могут привести к ухудшению качества пайки или повреждению компонентов.
Ограниченная механическая прочность: паяное соединение, полученное при пайке оплавлением, может быть не таким прочным, как соединение, полученное при пайке волной припоя, что делает его менее подходящим для компонентов, подвергающихся высоким механическим нагрузкам.
Чтобы узнать больше о пайке оплавлением, посетите наш другой блог: Пайка оплавлением на печатной плате
Разница между пайкой волной припоя и пайкой оплавлением припоя
Мы никогда не можем игнорировать разницу между пайкой оплавлением и пайкой волной припоя, поскольку это важно при выборе Услуги печатной платы. Изменение пайки имеет тенденцию вносить радикальные изменения во весь процесс производства сборки. К ним относятся стоимость производства, время выхода на рынок, эффективность, выгоды и т. д.
Процесс пайки
Основное различие между пайкой оплавлением и пайкой волной припоя с точки зрения производственного процесса заключается в этапе распыления флюса. Пайка волной припоя включает этот этап, а пайка оплавлением — нет. Мы используем флюс для ускорения процесса пайки. Он помогает, играя защитную роль, устраняя поверхностное натяжение и уменьшая поверхностное натяжение. Флюс работает только тогда, когда мы его активируем, чего мы можем добиться только посредством интенсивного контроля времени и температуры. При пайке оплавлением флюс присутствует в паяльной пасте. Поэтому нам необходимо соответствующим образом организовать и достичь требуемого содержания флюса.
Заполнитель
Как правило, пайка волной припоя лучше всего подходит для DIP и THT, тогда как пайка оплавлением идеально подходит для сборок SMT. Однако печатная плата редко содержит только компоненты для сквозного монтажа или устройства для поверхностного монтажа. Вот почему нам часто приходится использовать смесь SMT, THT и DIP. Когда дело доходит до смешанных сборок, мы сначала выполняем SMT, а затем сосредотачиваемся на DIP или THT. Это связано с тем, что температура пайки оплавлением намного выше, чем при пайке волной. Если мы не будем следовать этой последовательности, то паяльная паста может снова расплавиться. Это может привести к тому, что хорошо спаянные компоненты выпадут из платы или будут иметь дефекты.
Производственная мощность
Мы используем пайку волной в основном для массового производства. Она помогает производить большое количество печатных плат за относительно короткое время. В то время как пайка оплавлением подходит для сложных печатных плат с высокими требованиями к точности. И мы также используем пайку оплавлением при производстве небольшого количества печатных плат. Мы используем эту технику, когда у нас нет очень жестких временных ограничений.
Ниже приведена таблица, наглядно показывающая различия между пайкой волной и пайкой оплавлением припоя:
| Аспект | пайка волной | Пайка оплавлением |
| Разработка | Припой находится в расплавленной волне или фонтане | Предварительно наносится паяльная паста, а компоненты оплавляются в печи. |
| Подходит для | Компоненты сквозного отверстия | Компоненты для поверхностного монтажа |
| Обработка компонентов | Ограниченный размер и плотность компонентов | Подходит для небольших, плотно заполненных печатных плат |
| Применение припоя | Применяется ко всей печатной плате | Применяется выборочно в определенных областях |
| Применение флюса | Обычно используется отдельная стадия флюсования. | Флюс часто входит в состав паяльной пасты. |
| Способ нагрева | Конвекционный нагрев снизу печатной платы | Лучистое или конвекционное отопление в духовке |
| Контроль температуры | Температура постоянна на протяжении всего времени | Температурные профили тщательно контролируются |
| Сложность управления | Относительно более простое управление | Требуются точные температурные профили |
| Атмосфера перетекания | Инертная азотная атмосфера обычно не требуется | Для определенных применений может использоваться азотная атмосфера. |
| Время обработки | Более быстрый процесс за счет одновременной пайки | Более длительный процесс с отдельными фазами предварительного нагрева, оплавления и охлаждения |
| Проверка и доработка | Более простая проверка и доработка компонентов со сквозными отверстиями | Переделка компонентов поверхностного монтажа может оказаться более сложной задачей |
| Отходы припоя | Больше отходов припоя из-за того, что вся печатная плата открыта | Меньше отходов припоя, поскольку паяльная паста наносится выборочно |
| Размер оборудования | Обычно более крупное оборудование | Более компактное и меньшее оборудование |
| Цена | В целом более низкая стоимость оборудования | Более высокая первоначальная стоимость оборудования |
Выбор правильного процесса пайки печатной платы
Пайка оплавлением и пайка волной припоя являются эффективными методами сборки печатных плат. Правильный вариант зависит от нескольких факторов, связанных с вашими конкретными платами и производственной средой. Если печатная плата в основном использует устройства поверхностного монтажа, пайка оплавлением обычно является лучшим выбором. Паяльная паста и профилирование нагрева позволяют выполнять точную пайку небольших SMD-компонентов. Однако, если у вас в основном есть детали сквозного отверстия, Пайка волной припоя отлично подходит для быстрой подачи припоя в отверстия для быстрой сборки. Для плат с SMD и деталями сквозного монтажа оптимальным может оказаться гибридный подход с селективной пайкой волной и оплавлением. Помимо типов компонентов, также учитывайте объемы производства, затраты на оборудование, требования к точности и опыт оператора. Пайка оплавлением обеспечивает колоссальную точность, но меньшие объемы, в то время как пайка волной имеет более высокую производительность, но более низкое качество соединения. Анализ всех этих элементов заранее предотвращает проблемы в дальнейшем. Не существует универсально лучшего процесса — выбор того, что лучше всего подходит для вашего конкретного дизайна печатной платы и производственных целей, обеспечивает высокопроизводительную, надежную пайку.
МОКО Технология, как ведущий производитель электроники в Китае, мы имеем большую производственную установку для изготовления печатных плат, которая имеет возможность выполнять как пайку волной, так и пайку оплавлением. Кроме того, у нас есть большие производственные мощности, поэтому мы можем легко выполнять любую комбинацию методов пайки для оптовых заказов. Если вы ищете надежный ресурс для выполнения пайки на ваших печатных платах, то не стесняйтесь напишите нам. Мы надеемся услышать от вас скоро!
