Beskrivning
Lödning används flitigt vid tillverkning av kretskort och är mycket viktigt. Det används för att fästa elektroniska delar på kretskort. Kretskortsindustrin använder huvudsakligen två processer, nämligen reflow-lödning och våglödning. Båda dessa är användbara och har sina fördelar. Det är därför nödvändigt att välja rätt metod som hjälper till att uppnå produktionsmålen, kostnadskontrollen och de allmänna tillverkningsmålen.
Den här artikeln ger information om jämförelsen av reflow- och våglödning. Kunskapen om varje metod gör det möjligt att avgöra vilken metod som ska tillämpas. Som tillverkare eller ingenjör kan du göra rätt val för att förbättra din tillverkningsplan för kretskort med hjälp av den här guiden.
Vad är återflödeslödning?
Reflowlödning är den vanligaste metoden för att montera komponenter på ytan av kretskort. Denna process skiljer sig relativt från våglödning, främst när det gäller hålmonterade komponenter. Våglödning är billigare än reflowlödning, även om den förra främst används på hålmonterade komponenter.
Fint pulveriserat lod och flussmedel appliceras vid reflow-dopplödning genom att blanda dem med kontaktplattornas komponenter. Enheten tas sedan till en infraröd lampa för att låta lödmetallen smälta och skapa täta anslutningar. Vid behov kan de enskilda fogarna också lödas med hjälp av en varmluftspenna.
Den enda signifikanta skillnaden mellan reflow- och våglödning är hur värme påverkar kretskortet. Vid reflow-lödning appliceras värme uppifrån med hjälp av utrustning på ett mycket kontrollerat sätt. Våglödning görs vanligtvis på undersidan av kretskortet. Komponenterna sätts in för hand och ytorna pressas så att de smälter samman. Reflow-lödning är också mer exakt och precis än våglödning eftersom processen har mer kontroll över den.
Reflow lödningsprocess
Reflowlödning är en av de grundläggande procedurerna inom elektroniktillverkning för att montera komponenter på kretskort (PCB) med hjälp av lödpasta. Här är de vanligaste stegen i processen.
1. Förvärmning:
Det inledande steget är förvärmning, där kretskortsenheten värms upp långsamt för att förbereda den för lödning. Detta steg har två allmänna mål:
Termisk profilering: Detta säkerställer att kretskortet når rätt temperatur som är lämplig för lödning i hela kretsaggregatet.
Lösningsmedelsavdunstning: Förvärmning hjälper till att driva ut flyktiga lösningsmedel i lödpastan. Dessutom kan dessa lösningsmedel påverka lödningsprocessen och minska lödförbindningens tillförlitlighet.
2. Termisk blötläggning:
Sedan följs den av den termiska blötläggningsfasen av aggregatet om förvärmning har utförts. I detta steg bibehålls temperaturen för att flussmedlet i lödpastan ska fungera. Flussmedlet måste aktiveras eftersom det vanligtvis förbättrar vätningen mellan lödmetallen och metallen, vilket är avgörande för att bilda bra lödfogar.
3. Återflödeslödning:
I omlödningsfasen smälter och väter pastan komponentledarna och kretskortsplattorna för att skapa metallurgiska bindningar. Denna process innefattar vanligtvis:
Upprampning: Reglering av temperaturen till den maximala återsmältningstemperaturen för att bestämma mängden värme som tillförs lödpastan.
Blöta: Blötläggning hjälper aggregatet att hålla sig vid högsta temperatur ett tag, vilket gör att lödtet kan smälta och flyta.
Kylning: Den sista omsmältningen är kylningen. Här sänks temperaturen snabbt för att lödfogarna ska stelna och fixera komponenterna på kretskortet.
4. Kylning:
Den sista processen som utförs när återflödet är klart är kylningen av aggregatet. Kontrollerad kylning är avgörande för att: Det är därför nödvändigt att reglera kylningshastigheten för att:
Se till att du har god mekanisk och elektrisk kontakt med det smälta lödtet.
Termisk chock bör aldrig appliceras på kretsen på något sätt som påverkar komponenterna eller lödfogarna.
Se till att de anslutningar som skapas genom lödning är så stabila och hållbara som möjligt.
5. Reflow-lödpasta:
Reflow-lödningsprocessen använder lödpasta, kallad reflow-lödpasta. Den innehåller pasta av lödlegeringspulver och ett flussmedel. Den deponeras på kretskortet genom screentryck, reflow-löds och stelnar för att skapa lödförbindningar.
Vad är våglödning?
Våglödning är en annan metod som kan användas vid lödning av kretskort. Det är en mer lämplig teknik för ingenjörer som behöver löda många kretskort samtidigt. Våglödningsprocessen börjar med att flussmedel appliceras på de komponenter som ska lödas. Flussmedlet tar bort oxidlagret och rengör metallen före lödning, vilket är en viktig kvalitetsprocess.
Därefter, precis som vid reflowlödning, sker förvärmning för att förhindra effekterna av termisk chock under den exakta lödningsprocessen. Lodet kommer att våga över kretskortet och börja löda de olika komponenterna; elektriska anslutningar görs i detta skede. En kylningsteknik tillämpas sedan. Den hjälper till att minimera temperaturen, stelna lodet och fixera det på plats.
Våglödningsprocess
1. Flussmedelsapplikation
Användningen av flussmedel vid våglödning är avgörande för att producera rena och starka lödförbindningar på kretskort. Flussmedlet hjälper till att rengöra metallytan för att förhindra att det bildas oxidlager. Därför förhindrar det att lodet väter ytan tillräckligt. På så sätt avlägsnar flussmedlet oxider som hindrar interaktionen mellan stiften och korten. Dessutom minimerar det luftmotståndskoefficienten som påverkar de elektriska anslutningarna.
Dessutom bidrar flussmedel till att minska oxidationen av kretskortet under uppvärmningsprocessen, så att lödningsprocessen fortsätter som planerat. Det måste också förbättra värmeledningsförmågan så att alla komponenter är vällödda. Dessutom bör flussmedlet vara kompatibelt med applikationen för att förhindra skador på komponenterna av ett inkompatibelt lösningsmedel.
2. Förvärmning
Kretskort exponeras först för värme i ett värmetunneltransportsystem innan de exponeras för vågor av smält lödtenn. Detta steg är avgörande eftersom det initierar flödet som appliceras på kretskortets yta. Lödningsprocessen kräver att lödtennet bildar en god bindning med komponenterna, vilket möjliggörs av aktiverat flussmedel. Förvärmning hjälper också till att minska fukt på kretskorten, vilket skulle kunna vara ett problem vid lödning. Förvärmning innebär att kretskorten gradvis värms upp för att undvika termisk chock, vilket är skadligt för lödfogarna. Dessutom förvärms kretskorten som förberedelse för lödningsprocessen till rätt temperatur som är lämplig för lödning.
3. Våglödning
Här appliceras lödtennet i en kontrollerad våg på kretskortets yta. När lödpastan på kortet upphettas blir den flytande och bildar en lödvåg. Denna våg passerar huvudsakligen över kretskortet, sammanfogar komponenterna med kortet och skapar stabila elektriska anslutningar. Förutom att fästa elementen vid kretskortet ger det smälta lödtet mekaniskt stöd och elektrisk isolering till skarvarna.
4. Kyl
Kretskorten kyls sedan ner för att låta lödfogarna svalna, härda och stelna komponenterna. Kylning är avgörande eftersom det hjälper till att undvika deformation av kretskorten på grund av värmen som lämnas kvar på dem. Den angivna temperaturen sänks långsamt så att lödfogarna kan stelna och skapa en fast anslutning. Det säkerställer att anslutningarna som görs under våglödningen är starka och tål värme och vibrationer. Genom kontrollerad kylning kan tillverkarna garantera lödfogarnas integritet och därmed kvaliteten på kretskortsmonteringen.
Skillnaderna mellan omlödningslödning och våglödning
Lödprocess
Lödning av kretskort påverkar produktivitet och kostnader. Reflow-lödning och våglödning skiljer sig åt i hur de applicerar flussmedel. I processen avlägsnar flussmedlet oxidskiktet från metallytan innan smält lod hälls över kretskortet. Detta skapar elektriska anslutningar relativt snabbt. Vid reflow-lödning innehåller lödpasta flussmedel som är inbyggt i den. Det bakas i en ugn för korrekt vidhäftning av kopparfolien till glasfiberväven utan att hela kretskortet behöver lödas.
Ansökan
Våglödning används för komponenter som inte har en stor kontaktyta med kretskortet. Som jämförelse används reflow-lödning för komponenter med en stor kontaktyta med kretskortet. Det är lämpligt för hålmonterade komponenter och lödning av korten i en enda sväng med hög hastighet. Reflow-lödning passar mindre och tätt placerade SMT:er eller ytmonterade enheter. Blandade strategier används för kort med olika delar, och båda metoderna används här.
Produktionskapacitet
Våglödning är idealisk för storskalig produktion tack vare det konstanta lödflödet. Reflow-lödning, å andra sidan, är lämplig för tillämpningar som kräver finlödning för ett fåtal produkter. Projektvolymen och dess specifika egenskaper avgör vilken typ av metod som väljs.
Viktiga skillnader
Våglödning innebär att man använder en smält lödvåg som en enda genomgång för kortlödning. Reflow-lödning använder däremot värme för att smälta lödpasta på kretskortet, men överhettar inte komponenterna och smådelarna. Dessutom införlivas flussmedlet i lödpastan vid reflow-lödning. Därför blir det mindre spill än vid våglödning, som applicerar flussmedel på ett brett sätt.
Att välja rätt process
Ingenjörsexperter fattar urvalsbeslut baserat på det avsedda projektets krav. Den höga noggrannheten hos reflowlödning gör den idealisk för SMT-komponenter med reglerade temperaturegenskaper. Våglödning är däremot relativt snabbare och billigare för hålmonterade komponenter. Eftersom det bara kräver lite komplex utrustning. De medelstora lösningarna kombinerar hög effektivitet och skarvkvalitet för blandkomponents-PCB.
Reflowlödning kontra våglödning: Fördelar och begränsningar
Reflow-lödning används för att löda små delar på kretskort. Det använder lödpasta och rätt temperatur för att garantera goda anslutningar. Även om det initialt innebär en viss investeringsnivå på grund av utrustning, har det korta cykeltider och producerar solida skarvar. Temperaturkontroll under reflow är avgörande för att undvika defekter och uppnå optimala resultat.
Däremot används våglödning ofta för att löda flera kretskort på kortast möjliga tid. Det innebär att kretskorten doppas över en våg av smält lödtenn, vilket effektivt löder genomgående delar. Det rekommenderas dock inte för ömtåliga eller små SMD-komponenter på grund av dess mindre exakta placering. Dessutom producerar våglödning mer lödskrot, och mer uppmärksamhet måste ägnas åt flussmedlet för att undvika lödproblem som bryggbildning eller kallfogbildning.
Tillämpningar av omlödnings- och våglödning
Reflowlödning används ofta inom SMT för elektronik som smartphones, datorer och annan konsumentelektronik. Produktdesigners föredrar det eftersom det snabbt placerar små komponenter som mikroprocessorer och motstånd på kretskortet. THT-montering använder dock vanligtvis våglödning för kontakter, brytare och andra stora elektroniska delar. Dessutom är metoden värdefull i applikationer som kräver mekaniska solida sammankopplingar eftersom den innebär att man använder ledningar som monteras i hål som borrats i förväg på kretskortet.
Att välja rätt lödmetod för din kretskortsmontering
Vilken typ av lödmetod som ska användas vid kretskortsmontering beror på några avgörande faktorer. Reflow-lödning används vanligtvis när enheterna främst används med SMT-komponenter. Det möjliggör placering och svetsning av känsliga delar som mikrochips och kondensatorer som används vid kretstillverkning.
När det gäller monteringar med genomgående hålkomponenter, kallad genomgående hålteknik (THT), är det möjligt med våglödning. Denna teknik hjälper till att uppnå lämplig komponentlödning med ledningarna insatta i de borrade hålen på kretskortet och goda mekaniska anslutningar.
En blandad lösning kan behövas i fall där monteringen innehåller både SMT- och THT-delar. Detta innebär att förbättrad reflow-lödning för ytmonterade delar och våglödning för hålmonterade delar för att stärka de två teknikerna. Tillämpligheten av varje metod beror också på produktionsbatchen, kostnaden och egenskaperna hos kretskortslayouten.
Key Takeaways
Den här artikeln jämför två lödtekniker, nämligen reflowlödning och våglödning. Den beskriver procedurer och temperaturer för var och en. Reflowlödning kommer att beskrivas i enkla steg som ingenjörer och teknikföretag kommer att finna användbara. De verktyg som krävs för processen nämns i slutet. Även om reflowugnar används är andra, såsom stekpanna, möjliga. Reflowlödningsprocessen är känslig för temperaturökning och ugnsinställningar där kretskorten ska värmas upp. Lödpasta är också viktig och bör vara av bästa kvalitet.
