Nell'intricato mondo della produzione elettronica, le tecnologie di saldatura serve sono alla base dell'assemblaggio affidabile dei circuiti. Tra i metodi più importanti vi sono la saldatura a riflusso e la saldatura a onda, ognuna con meccanismi, applicazioni e caratteristiche prestazionali distinte. Per i produttori e gli ingegneri, comprendere le differenze tra questi due processi è essenziale per ottimizzare la qualità della produzione, l'efficienza e l'economicità. Questa guida ne analizza le differenze fondamentali, aiutandovi a determinare la tecnologia più adatta alle vostre specifiche esigenze di produzione.
a.Come funziona la saldatura a riflusso:
b.Come funziona la saldatura a onda:
La saldatura a onda, invece, è un processo di saldatura in massa destinato principalmente ai componenti con tecnologia a foro passante (THT). Il processo inizia con l'applicazione del flusso sul lato inferiore del PCB, con metodi a spruzzo, a schiuma o a immersione, per evitare l'ossidazione durante la saldatura.
Dopo l'applicazione del flussante, il PCB entra in una zona di preriscaldamento per attivare il flussante e ridurre al minimo lo shock termico al contatto con la saldatura fusa. La fase chiave prevede il passaggio del PCB su un'onda continua di saldatura fusa (mantenuta a 250-270°C per le leghe prive di lead) generata da un sistema di pompe.
Mentre il PCB passa sopra l'onda, la saldatura fusa sale attraverso i fori passanti, formando filetti intorno ai componenti lead e creando giunti di saldatura affidabili. La saldatura in eccesso viene scaricata quando la scheda esce dall'onda e la saldatura si solidifica quando la scheda si raffredda, completando il processo.
Le varianti moderne, come la saldatura a onda selettiva, si rivolgono ad aree specifiche del PCB, consentendo un'applicazione più precisa e la compatibilità con schede a tecnologia mista contenenti sia componenti a foro passante che a montaggio superficiale.
2. Compatibilità dei componenti
3. Controllo e precisione del processo
a.Fattori di controllo della saldatura a riflusso
La saldatura a riflusso richiede un controllo meticoloso di molteplici variabili per garantire risultati di qualità:
- Deposizione della pasta saldante: L'accuratezza della stampa di stencil influisce direttamente sulla qualità del giunto, con fattori quali lo spessore dello stencil, le dimensioni dell'apertura e la pressione di stampa che richiedono una calibrazione precisa.
- Profilazione della temperatura: Le zone del forno devono essere regolate attentamente per soddisfare i requisiti della pasta saldante, con velocità di riscaldamento tipicamente limitate a 2-3°C al secondo per evitare danni ai componenti.
- Posizionamento dei componenti: Un disallineamento di soli 0,1 mm può causare difetti di saldatura nei componenti a passo fine, rendendo necessaria un'apparecchiatura pick-and-place di alta precisione.
I forni di rifusione avanzati sono dotati di controllo della temperatura ad anello chiuso e di atmosfere di azoto per ridurre l'ossidazione, consentendo di ottenere risultati uniformi anche per i PCB ad alta densità con migliaia di giunti di saldatura.
b.Fattori di controllo della saldatura ad onda
La qualità della saldatura a onda dipende da diversi parametri critici:
- Copertura del flussante: Un'applicazione uniforme è essenziale per prevenire l'ossidazione; un flusso insufficiente leads asciuga le giunzioni, mentre un eccesso di flusso può causare contaminazione.
- Parametri dell'onda: L'altezza, la velocità e la temperatura dell'onda devono essere ottimizzate per il progetto del circuito stampato: un'onda troppo alta causa la formazione di ponti tra lead adiacenti, mentre un tempo di contatto insufficiente provoca giunti freddi.
- Velocità del trasportatore: generalmente impostata tra 0,5-1,5 metri al minuto, la velocità determina il tempo di contatto della saldatura (di solito 2-4 secondi) e deve essere adattata alla complessità della scheda.
Sistemi di saldatura a onda selettiva migliorare la precisione grazie all'utilizzo di ugelli programmabili per indirizzare aree specifiche, consentendo un'applicazione controllata della saldatura anche su PCB con componenti sensibili.
4.Profili di difettosità e controllo di qualità
a.Difetti comuni di saldatura per riflusso
I processi di rifusione sono suscettibili di difetti specifici legati alla gestione termica e alla manipolazione dei materiali:
- Tombstoning: I piccoli componenti (in particolare resistenze e condensatori) si alzano in piedi a causa di un'applicazione non uniforme della pasta saldante o di un riscaldamento non uniforme.
- Sfere di saldatura: Piccole sfere di saldatura sulla superficie del PCB, causate da una quantità eccessiva di pasta, da un allineamento scorretto dello stencil o da un preriscaldamento insufficiente.
- Bagnatura insufficiente: Scarsa adesione tra la saldatura e le piazzole, spesso dovuta a strati di ossido non rimossi dal flussante.
- Ponticello: Saldatura che collega pad adiacenti, particolarmente problematica nei circuiti integrati a passo fine.
Questi difetti vengono gestiti attraverso un rigoroso controllo del processo, che comprende sistemi di ispezione della pasta saldante e il monitoraggio della temperatura in tempo reale.
b.Difetti comuni di saldatura ad onda
I difetti della saldatura a onda sono tipicamente legati al flusso di saldatura e alla manipolazione della scheda:
- Ponticello: Eccesso di saldatura che collega fori passanti adiacenti, che richiede una riparazione manuale.
- Giunti freddi: Giunti opachi e granulari con scarsa conducibilità elettrica, causati da un'insufficiente attivazione del calore o del flusso.
- Salti di saldatura: Giunti mancanti a causa di fori ostruiti, flusso inadeguato o scarso contatto d'onda.
- Inclusioni di scorie: Particelle di saldatura ossidata intrappolate nei giunti, che li indeboliscono e causano problemi di affidabilità.
Le moderne saldatrici a onda riducono questi problemi grazie a funzioni quali l'inertizzazione con azoto, sistemi di flussaggio migliorati e tecnologie di profilatura dell'onda.
5.Scenari applicativi
a.I migliori usi della saldatura a riflusso
La saldatura a riflusso è la tecnologia preferita in:
- Elettronica di consumo: smartphone, tablet, indossabili e computer portatili con componenti SMD ad alta densità.
- Telecomunicazioni: Apparecchiature 5G, router e reti device con circuiti integrati complessi.
- Elettronica per autoveicoli: Sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) e sistemi di infotainment con componenti miniaturizzati.
- Apparecchiature medicali: Monitor portatili e apparecchiature diagnostiche che richiedono gruppi affidabili e compatti.
b.I migliori usi della saldatura a onda
La saldatura a onda eccelle in applicazioni quali:
- Controlli industriali: Azionamenti per motori, alimentatori e pannelli di controllo con robusti componenti a foro passante.
- Elettronica per autoveicoli: Moduli di distribuzione dell'alimentazione e connettori per sensori che richiedono giunzioni robuste.
- Aerospaziale e difesa: sistemi ad alta affidabilità con componenti a foro passante per una maggiore resistenza alle vibrazioni.
- Elettrodomestici: Schede di controllo per elettrodomestici con un mix di connettori a foro passante e componenti discreti.
