Juotosprosessipiirilevyton ratkaiseva askel luotettavien sähköliitäntöjen varmistamisessa elektronisten komponenttien ja piirilevyjen välillä. Hyvä juotosprosessi ei voi vain varmistaa piirin normaalia toimintaa, vaan myös parantaa merkittävästi elektronisten laitteiden vakautta ja käyttöikää. Yksinkertaisesta manuaalisesta juottamisesta pitkälle automatisoituun uudelleenvirtausjuottoon, juotosprosessin jokainen yksityiskohta on ratkaiseva.
1, Piirilevyn juottamisen merkitys
Piirilevyn elektroniset komponentit on liitettävä tiukasti piiriin juottamalla signaalinsiirron ja toiminnallisen toiminnan saavuttamiseksi. Tuotantoprosessin aikana voi ilmetä virheitä, kuten virtuaalinen juottaminen ja kylmäjuotto, johtuen epätarkoista hitsausparametreista ja komponenttien tappien hapettumista; Laitteen käytön aikana-pitkäaikaiset ympäristötekijät, kuten tärinä ja korkea lämpötila, voivat myös aiheuttaa juotosliitosten löystymistä ja halkeilua. Nämä ongelmat voivat aiheuttaa huonoja piiriyhteyksiä, signaalin katkeamista ja jopa laitteiden toimintahäiriöitä. Jos esimerkiksi matkapuhelimen emolevyn siru ei ole tiukasti juotettu, se voi aiheuttaa toistuvia kaatumisia ja kyvyttömyyttä kommunikoida normaalisti. Siksi oikean juotosprosessin hallitseminen on erittäin tärkeää piirilevyjen suorituskyvyn ja luotettavuuden varmistamiseksi.
2, Yleiset työkalut ja materiaalit hitsaukseen
(1) Hitsaustyökalut
Sähköinen juotosrauta: Se on yleisesti käytetty työkalu manuaaliseen hitsaukseen, jaettu sisäiseen ja ulkoiseen lämmitystyyppeihin. Sisäisen lämmityksen sähköisellä juotosraudalla on korkea lämmitystehokkuus ja nopea lämpötilan nousu, joka sopii pienten elektronisten komponenttien juottamiseen; Ulkolämmitteisellä sähköjuottimella on suuri teho ja se soveltuu suurten-kokoisten komponenttien juottamiseen tai suuren-pinta-alan juottamiseen. Sähköjuottimen teho on yleensä välillä 20W-60W, joka voidaan valita juotostarpeen mukaan. Esimerkiksi juotospinta-asennuskomponenteissa käytetään yleensä 20–30 W:n sähköjuotinta, kun taas juotosteholaitteet vaativat vähintään 40 W:n sähköjuottimen.
Kuumailmapistooli: käytetään pääasiassa pinta-asennusosien hitsaukseen ja purkamiseen, kuuman ilman puhaltamiseen juotteen sulattamiseksi. Kuumailmapistoolin lämpötilaa ja tuulen nopeutta voidaan säätää, ja eri komponenteilla on erilaiset vaatimukset lämpötilalle ja tuulen nopeudelle. Esimerkiksi hitsattaessa pieniä pinta-asennusvastuksia ja kondensaattoreita lämpötila asetetaan yleensä 300-350 asteeseen ja tuulen nopeus asetetaan 2-3 tasolle; BGA-pakkattuja siruja juotettaessa lämpötila tulee asettaa 350-400 asteeseen ja tuulen nopeus 4-5 tasolle.
Reflow juotoslaitteet: käytetään laajalti massatuotannossa, se sulattaa juotospastan piirilevyllä kuumentamalla ilmaa uunissa tai käyttämällä infrapunasäteilyä komponenttien ja piirilevyn välisen juottamisen aikaansaamiseksi. Reflow-juottolaitteiden etuna on tarkka lämpötilakäyrän säätö, hyvä hitsauskonsistenssi ja korkea tuotantotehokkuus, mikä voi täyttää suuren mittakaavan tuotannon tarpeet.
(2) Hitsausmateriaalit
Juotoslanka: koostuu tinaseoksesta ja juoksuttimesta, mukaan lukien tavallisesti tinalyijyjuotelanka ja lyijy{0}}vapaa juotoslanka. Tina-lyijyjuotelangalla on alhainen sulamispiste ja hyvä hitsausteho, mutta lyijy on myrkyllistä eikä edistä ympäristönsuojelua; Lyijytön juotoslanka koostuu pääasiassa tinakupariseoksesta ja muista materiaaleista, joiden sulamispiste on korkea ja joka täyttää ympäristövaatimukset. Se on tällä hetkellä laajalti käytössä. Juotoslangan halkaisijalla on erilaisia eritelmiä, kuten 0,5 mm, 0,8 mm, 1,0 mm jne., ja sopiva halkaisija on valittava komponenttien tappien koon mukaan.
Juotospasta: tahna, joka on valmistettu sekoittamalla seostettua juotosjauhetta, juoksutetta ja muita lisäaineita ja jota käytetään pääasiassa pintaliitostekniikassa. Juotospastalla on tietty viskositeetti huoneenlämmössä ja sitä voidaan käyttää komponenttien kiinnittämiseen piirilevyihin. Reflow-juottamisen jälkeen juotosjauhe sulaa muodostaen juotosliitoksia. Erityyppiset juotospastat sopivat erilaisiin hitsausprosesseihin ja komponentteihin. Esimerkiksi puhdistamaton juotospasta voi vähentää puhdistusprosesseja ja parantaa tuotannon tehokkuutta.
Flux: Se voi poistaa oksideja metallipinnalta, vähentää juotteen pintajännitystä, parantaa juotteen juoksevuutta ja kosttumista ja tehdä juotosta kiinteämpää. Juotosvirtaus on jaettu happamaan, neutraaliin ja emäksiseen tyyppiin. Happamalla juotosfluksilla on voimakas aktiivisuus, mutta se on erittäin syövyttävää; Neutraali juotosvirtaus ei syövytä ja sopii useimpiin juotosskenaarioihin; Alkalista juotosainetta käytetään pääasiassa tiettyyn metallien juottamiseen. Elektroniikkajuotuksessa hartsia käytetään yleisesti neutraalina juoksutena.
3, hitsausmenetelmä
(1) Käsin hitsaus
Valmistelu: Esilämmitä juotin kytkemällä se päälle, valitse sopiva juottimen kärki juotoskomponentin mukaan ja levitä ohut kerros juotetta juottimen kärkeen hapettumisen estämiseksi. Valmistele sillä välin juotoslanka ja sulate.
Hitsaus: Käytä juotosraudan kärkeä elementin tappien ja piirilevyn juotostyynyjen lämmittämiseen niin, että molemmat saavuttavat hitsauslämpötilan samanaikaisesti; Ota sitten yhteyttä juotoslankaan lämmitysalueeseen, odota, että juotoslanka sulaa asianmukaisesti, ja poista juotoslanka; Poista lopuksi juottimen kärki ja anna juotteen jäähtyä ja jähmettyä luonnollisesti. Hitsausprosessin aikana tulee kiinnittää huomiota hitsausajan hallintaan. Yleensä kunkin hitsauspisteen hitsausaika on 2-3 sekuntia, jotta komponentit tai tyynyt eivät vaurioidu liian pitkästä ajasta. Pinta-asennuskomponenteille voidaan käyttää "vetojuotos" -tekniikkaa, jossa ensin tinataan juotosalustalla, sitten komponenttien tapit kohdistetaan tinatun juotosalustan kanssa juotosraudan kärjellä, lämmitetään juotteen sulattamiseksi ja juotosraudan kärkeä vetämällä juote jakautuu tasaisesti nastoihin ja juotostyynyihin.
(2) Kuumailmapistoolihitsaus
Komponenttien kiinnitys: Käytä korkeaa-lämpöä kestävää teippiä tai juotospastaa kiinnittääksesi komponentin oikeaan asentoon piirilevylle ja varmista, että komponentin nastat ovat kohdakkain juotostyynyjen kanssa.
Lämmityshitsaus: Kytke kuumailmapistooli päälle, aseta sopiva lämpötila ja tuulen nopeus, kohdista kuumailmapistoolin ilmanpoistoaukko komponenttiin, säilytä sopiva etäisyys ja lämmitä komponentti ja juotoslevy tasaisesti. Kun juotospasta on sulanut, sammuta kuumailmapistooli ja odota, että juotosliitos jäähtyy luonnollisesti. Kuumailmapistoolilla hitsattaessa on tärkeää välttää liiallista lämpötilaa tai pitkiä kuumennusaikaa, jotta komponentit eivät vaurioidu.
(3) Reflow-juotto
Juotospastan päällystäminen: Levitä juotospasta tasaisesti piirilevyn juotostyynyille silkkipainamalla tai annostelemalla.
Komponenttien kiinnitys: Käytä pinta-asennuskonetta elektronisten komponenttien kiinnittämiseen tarkasti juotospastalla päällystettyihin juotostyynyihin.
Reflow-juotto: Lähetä piirilevy siihen kiinnitetyine komponentteineen reflow-juotosuuniin ja lämmitä sitä asetetun lämpötilakäyrän mukaan. Reflow-juottamisen lämpötilakäyrä on yleensä jaettu neljään vaiheeseen: esilämmitysalue, eristysvyöhyke, palautusvyöhyke ja jäähdytysvyöhyke. Esilämmitysvyöhykettä käytetään nostamaan hitaasti piirilevyn lämpötilaa, jolloin juotospastassa oleva liuotin haihtuu; Eristysvyöhyke varmistaa, että piirilevy ja komponentit saavuttavat tasaisen lämpötilan ja poistavat edelleen epäpuhtaudet juotospastasta; Uudelleenvirtausvyöhyke on juottamisen kriittinen vaihe, jossa lämpötila saavuttaa juotospastan sulamispisteen, jolloin juotosjauhe sulaa ja kastelee komponentin tapit ja tyynyt; Jäähdytysvyöhyke jäähtyy nopeasti ja jähmetyttää juotosliitokset muodostaen vahvan liitoksen.