TECHNIKA LUTOWANIA A PROJEKT PCB

Warto dodać, że wybór tej metody lutowania ma wpływ na projekt PCB, komponenty elektroniczne należy bowiem rozmieścić na niej w taki sposób, żeby elementy SMD znajdowały się po tej samej stronie płytki drukowanej, co wyprowadzenia elementów przewlekanych, które są mocowane do strony przeciwnej. Ponadto lutowanie na fali, ze względu na duże ilości energii zużywanej na roztopienie spoiwa, opłaca się zwykle tylko w przypadku bardzo dużych partii produkcyjnych.

Z drugiej strony w procesie tym podzespoły elektronicznie poddawane są stosunkowo niewielkiemu obciążeniu termicznemu, ponieważ z cynową falą stykają się tylko z jednej strony. To pozytywnie wpływa na ich żywotność. W ramkach przedstawiamy pozostałe metody montażu podzespołów elektronicznych na PCB, czyli lutowanie rozpływowe oraz selektywne, jak również przykłady automatów lutowniczych.

Lutowanie rozpływowe i selektywne

Elementem zautomatyzowanych linii lutowania są także piece do lutowania rozpływowego. Zanim płytki trafią do tego typu urządzenia, nanoszona jest na nie pasta lutownicza (z dozownika, metodą sitodruku, przez nadruk przez szablon), na której następnie układane są podzespoły elektroniczne.

Piece podzielone są na kilka stref różniących się temperaturą i czasem przebywania w nich każdej partii płytek. Mają w nich miejsce poszczególne fazy lutowania rozpływowego, podczas których zachodzą różne procesy. Pomiędzy strefami płytki transportowane są na przenośniku.

Główne etapy lutowania rozpływowego to: nagrzewanie, wygrzewanie, rozpływ oraz chłodzenie. W pierwszym nie zachodzi jeszcze samo lutowanie, natomiast z pasty lutowniczej odparowane zostają substancje dodatkowe, jak rozpuszczalniki. W fazie wygrzewania aktywowany jest topnik. Poza tym osiągana oraz stabilizowana jest docelowa temperatura topnienia pasty lutowniczej.

Wygrzewanie jest konieczne dla uzyskania jednolitego rozkładu temperatury, gdyż podzespoły, które mają różne rozmiary, masę oraz są wykonane z różnych materiałów, nagrzewają się z różną szybkością. W kolejnej części pieca, czyli w strefie rozpływu, następuje z kolei roztopienie pasty lutowniczej, która zwilża pola lutownicze. W sekcji chłodzenia lutowie zastyga, w wyniku czego wytwarzają się trwałe połączenia elektryczne i mechaniczne. Później płytka zostaje schłodzona, a następnie opuszcza piec.

Piece do lutowania rozpływowego są czasem wielofunkcyjne – oprócz tego zastosowania mogą być na przykład wykorzystywane do utwardzania klejów używanych do mocowania elementów SMD. Generalnie im więcej stref, tym większa jest elastyczność i precyzja w zakresie profilu grzania.

W porównaniu do pozostałych metod lutowanie selektywne ma liczne zalety, dzięki którym stale zyskuje na popularności. Przede wszystkim parametry lutowania są w tym przypadku dobierane oddzielnie dla każdego elementu / połączenia. Oprócz tego topnik jest dozowany miejscowo, tylko na wybranych polach, co wpływa pozytywnie na czystość PCB po zakończeniu montażu. Ponadto w lutowaniu selektywnym oddziaływanie termiczne jest lokalne, dzięki czemu mniejsze jest prawdopodobieństwo uszkodzenia płytki i/lub komponentów. Metoda ta jest też efektywniejsza pod względem zużycia energii i materiałów eksploatacyjnych.