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"웨이브 솔더링 공정"
웨이브 솔더링은 일반적으로 플러그인 소자용 용접 공정입니다. 아래 그림과 같이, 용융된 액체 솔더가 펌프의 도움을 받아 솔더 탱크의 액체 표면에 특정 형태의 솔더 웨이브를 형성하고, 삽입된 부품의 PCB가 솔더 웨이브 피크를 특정 각도와 전달 체인의 특정 침지 깊이로 통과하여 솔더 접합을 달성하는 공정입니다.
일반적인 공정 흐름은 다음과 같습니다. 아래 그림과 같이 장치 삽입 -- PCB 로딩 -- 파동 솔더링 -- PCB 언로딩 -- DIP 핀 트리밍 -- 세척.
1.THC 삽입 기술
1. 부품 핀 성형
DIP 장치는 삽입 전에 모양을 갖춰야 합니다.
(1)수작업으로 부품 성형 : 구부러진 핀은 아래 그림과 같이 핀셋이나 작은 드라이버를 이용하여 성형이 가능합니다.
(2) 부품 성형 기계 가공: 부품 성형은 특수 성형 기계를 사용하여 완료됩니다. 작동 원리는 피더가 진동 공급 방식을 사용하여 재료(예: 플러그인 트랜지스터)를 공급하고, 분배기를 통해 트랜지스터를 배치하는 것입니다. 첫 번째 단계는 좌우 양쪽 핀을 구부리는 것입니다. 두 번째 단계는 가운데 핀을 앞뒤로 구부려 성형하는 것입니다. 아래 그림과 같습니다.
2. 구성 요소 삽입
관통공 삽입 기술은 수동 삽입과 자동 기계 장비 삽입으로 구분됩니다.
(1) 수동 삽입 및 용접 시, 전원 장치의 냉각 랙, 브래킷, 클립 등 기계적으로 고정해야 하는 부품을 먼저 삽입한 후, 용접 및 고정해야 하는 부품을 삽입해야 합니다. 삽입 시 인쇄판의 부품 핀과 구리 호일을 직접 만지지 마십시오.
(2) 기계식 자동 플러그인(AI)은 현대 전자 제품 설치에 있어 가장 진보된 자동화 생산 기술입니다. 자동 기계 설비 설치 시에는 높이가 낮은 부품을 먼저 삽입하고, 그 후 높이가 높은 부품을 설치해야 합니다. 중요한 핵심 부품은 최종 설치 단계에 투입해야 합니다. 방열 랙, 브래킷, 클립 등의 설치는 용접 공정과 근접해야 합니다. PCB 부품의 조립 순서는 다음 그림과 같습니다.
3. 웨이브 솔더링
(1) 웨이브 솔더링의 작동 원리
웨이브 솔더링은 용융된 액상 솔더 표면에 펌핑 압력을 가하여 특정 형태의 솔더 웨이브를 형성하고, 이 웨이브를 통과하는 조립 부품이 고정된 각도로 통과할 때 핀 용접 영역에 솔더 스팟을 형성하는 기술입니다. 부품은 체인 컨베이어를 통해 이송되는 과정에서 용접기 예열 구역에서 먼저 예열됩니다(부품 예열 및 도달 온도는 미리 설정된 온도 곡선에 의해 제어됩니다). 실제 용접에서는 일반적으로 부품 표면의 예열 온도를 제어해야 하므로, 많은 장비에 해당 온도 감지 장치(예: 적외선 감지기)가 추가되었습니다. 예열 후, 조립 부품은 리드 홈으로 이동하여 용접합니다. 주석 탱크에는 용융된 액상 솔더가 담겨 있으며, 강철 탱크 바닥의 노즐은 용융된 솔더의 고정된 형태의 웨이브를 분사합니다. 따라서 부품의 용접 표면이 웨이브를 통과할 때 솔더 웨이브에 의해 가열되고, 솔더 웨이브는 용접 영역을 적시면서 팽창하여 최종적으로 용접 공정을 완료합니다. 작동 원리는 아래 그림과 같습니다.
웨이브 솔더링은 대류 열전달 원리를 이용하여 용접 부위를 가열합니다. 용융된 솔더 웨이브는 열원으로 작용하여 한편으로는 핀 용접 부위를 세척하고, 다른 한편으로는 열전도 역할을 하며, 이 작용으로 핀 용접 부위가 가열됩니다. 용접 부위의 가열을 보장하기 위해 솔더 웨이브는 일반적으로 일정한 폭을 가지고 있어 부품의 용접 표면이 웨이브를 통과할 때 충분한 가열, 습윤 등이 발생합니다. 기존 웨이브 솔더링에서는 일반적으로 단일 웨이브를 사용하며 웨이브는 비교적 평평합니다. 납 솔더를 사용하는 경우 현재 이중 웨이브 형태로 채택되고 있습니다. 아래 그림과 같습니다.
부품의 핀은 고체 상태에서 솔더가 금속화된 관통 구멍에 침투할 수 있는 통로를 제공합니다. 핀이 솔더 웨이브에 닿으면, 액체 솔더가 표면 장력에 의해 핀과 구멍 벽을 타고 올라갑니다. 금속화된 관통 구멍의 모세관 현상은 솔더 상승을 개선합니다. 솔더가 PCB 패드에 도달하면 패드의 표면 장력에 의해 퍼져 나갑니다. 상승하는 솔더는 관통 구멍에서 플럭스 가스와 공기를 배출하여 관통 구멍을 채우고 냉각 후 솔더 접합을 형성합니다.
(2) 파동용접기의 주요 구성품
웨이브 용접기는 주로 컨베이어 벨트, 히터, 주석 탱크, 펌프, 그리고 플럭스 발포(또는 분사) 장치로 구성됩니다. 아래 그림과 같이, 주로 플럭스 첨가 영역, 예열 영역, 용접 영역, 냉각 영역으로 나뉩니다.
3. 웨이브 솔더링과 리플로우 용접의 주요 차이점
웨이브 솔더링과 리플로우 용접의 주요 차이점은 용접 시 열원과 솔더 공급 방식이 다르다는 것입니다. 웨이브 솔더링에서는 솔더가 탱크에서 예열되어 용융되고, 펌프에서 생성된 솔더 웨이브가 열원과 솔더 공급의 두 가지 역할을 합니다. 용융된 솔더 웨이브는 PCB의 관통 구멍, 패드, 부품 핀을 가열하는 동시에 솔더 접합부 형성에 필요한 솔더를 공급합니다. 리플로우 솔더링에서는 솔더(솔더 페이스트)가 PCB의 용접 영역에 미리 할당되어 있으며, 리플로우 중 열원은 솔더를 다시 용융시키는 역할을 합니다.
(1) 3 선택적 웨이브 솔더링 공정 소개
웨이브 솔더링 장비는 50년 이상 개발되어 왔으며, 스루홀 부품 및 회로 기판 제조에 있어 높은 생산 효율과 대량 생산이라는 장점을 가지고 있어 한때 전자 제품의 자동 대량 생산에서 가장 중요한 용접 장비였습니다. 그러나 적용에는 몇 가지 한계가 있습니다. (1) 용접 매개변수가 다릅니다.
동일한 회로 기판의 여러 솔더 접합부는 열용량, 핀 간격, 주석 용입 요구 사항 등의 특성이 다르기 때문에 매우 다른 용접 매개변수가 필요할 수 있습니다. 그러나 웨이브 솔더링의 특징은 동일한 매개변수로 전체 회로 기판의 모든 솔더 접합부를 용접하는 것입니다. 따라서 서로 다른 솔더 접합부가 "안착"되어야 하므로, 웨이브 솔더링은 고품질 회로 기판의 용접 요구 사항을 완벽하게 충족하기가 더욱 어렵습니다.
(2) 높은 운영비용
기존 웨이브 솔더링의 실제 적용에서 플럭스를 판 전체에 분사하고 주석 슬래그를 발생시키는 것은 높은 운영 비용을 초래합니다. 특히 무연 용접의 경우, 무연 솔더의 가격이 납 솔더의 3배 이상이므로 주석 슬래그로 인한 운영 비용 증가는 매우 놀랍습니다. 또한, 무연 솔더는 패드 위의 구리를 계속 녹이고, 주석 실린더 내 솔더의 구성 성분은 시간이 지남에 따라 변하기 때문에 이를 해결하기 위해 순수 주석과 고가의 은을 정기적으로 첨가해야 합니다.
(3) 유지관리 및 유지관리의 어려움.
생산 과정에서 잔류 플럭스는 파동 납땜의 전송 시스템에 남게 되며, 생성된 주석 슬래그는 정기적으로 제거해야 하므로 사용자에게 더욱 복잡한 장비 유지 관리 및 유지 보수 작업을 초래합니다. 이러한 이유로 선택적 파동 납땜이 등장하게 되었습니다.
소위 PCBA 선택적 파동 납땜은 여전히 원래의 주석로를 사용하지만 차이점은 보드를 주석로 캐리어에 놓아야 한다는 것입니다. 이는 아래 그림에서 볼 수 있듯이 종종 용광로 고정 장치에 대해 말하는 것입니다.
웨이브 솔더링이 필요한 부품은 주석 도금에 노출되고, 나머지 부품은 아래 그림과 같이 차량 외장재로 보호됩니다. 이는 수영장에 구명부표를 달아 구명부표가 있는 부분은 물이 차지 않는 것과 같습니다. 하지만 주석 난로를 설치하면 차량 외장재가 있는 부분은 자연스럽게 주석 도금이 되지 않아 주석이 다시 녹거나 부품이 떨어지는 문제도 발생하지 않습니다.
"스루홀 리플로우 용접 공정"
스루홀 리플로우 용접은 부품을 삽입하는 리플로우 용접 공정으로, 주로 여러 개의 플러그인 부품을 포함하는 표면 조립판 제조에 사용됩니다. 이 기술의 핵심은 솔더 페이스트를 도포하는 방식입니다.
1. 프로세스 소개
솔더 페이스트의 도포 방법에 따라 관통홀 리플로우 용접은 파이프 인쇄 관통홀 리플로우 용접 공정, 솔더 페이스트 인쇄 관통홀 리플로우 용접 공정 및 성형 주석판 관통홀 리플로우 용접 공정의 세 가지 종류로 나눌 수 있습니다.
1) 튜브형 인쇄 관통홀 리플로우 용접 공정
튜브형 인쇄 스루홀 리플로우 용접 공정은 스루홀 부품 리플로우 용접 공정의 가장 초기 적용 사례로, 주로 컬러 TV 튜너 제조에 사용됩니다. 이 공정의 핵심은 솔더 페이스트 튜브형 프레스이며, 공정은 아래 그림과 같습니다.
2) 솔더 페이스트 인쇄 관통홀 리플로우 용접 공정
솔더 페이스트 인쇄를 통한 스루홀 리플로우 용접 공정은 현재 가장 널리 사용되는 스루홀 리플로우 용접 공정으로, 주로 소수의 플러그인이 포함된 혼합 PCBA에 사용됩니다. 이 공정은 기존 리플로우 용접 공정과 완벽하게 호환되며, 특별한 공정 장비가 필요하지 않습니다. 유일한 요구사항은 용접된 플러그인 구성 요소가 스루홀 리플로우 용접에 적합해야 한다는 것입니다. 공정은 다음 그림과 같습니다.
3) 성형주석판 관통홀 리플로우 용접 공정
성형 주석판을 통한 구멍 리플로우 용접 공정은 주로 다중 핀 커넥터에 사용되며, 납땜은 솔더 페이스트가 아니라 성형 주석판을 사용하며, 일반적으로 커넥터 제조업체에서 직접 첨가하고, 조립은 가열만 하면 됩니다.
관통홀 리플로우 설계 요구 사항
1.PCB 설계 요구 사항
(1) PCB 두께가 1.6mm 이하인 보드에 적합합니다.
(2) 패드의 최소 폭은 0.25mm이며, 용융된 솔더 페이스트를 한 번 "당겨" 주석 비드가 형성되지 않습니다.
(3) 부품의 Off-board Gap(Stand-off)은 0.3mm 이상이어야 합니다.
(4) 패드 밖으로 튀어나온 리드의 적정 길이는 0.25~0.75mm이다.
(5) 0603 등의 미세간격부품과 패드간의 최소거리는 2mm이다.
(6) 철망의 최대 개구부는 1.5mm까지 확장 가능합니다.
(7) 구경은 리드 직경에 0.1~0.2mm를 더한 값입니다. 아래 그림과 같습니다.
"강철망 창호 개방 요건"
일반적으로 50%의 홀 채우기를 달성하기 위해서는 철망 창을 확장해야 하며, 외부 확장의 구체적인 양은 PCB 두께, 철망의 두께, 홀과 리드 사이의 간격 및 기타 요인에 따라 결정해야 합니다.
일반적으로 팽창이 2mm를 넘지 않는 한, 솔더 페이스트는 다시 당겨져 구멍에 채워집니다. 외부 팽창은 부품 패키지에 의해 압축될 수 없으며, 부품 패키지 본체를 피하고 아래 그림과 같이 한쪽 면에 주석 비드를 형성해야 합니다.
"PCBA의 기존 조립 공정 소개"
1) 단면 장착
프로세스 흐름은 아래 그림과 같습니다.
2) 단면 삽입
프로세스 흐름은 아래 그림 5에 나와 있습니다.
파동 납땜에서 장치 핀을 형성하는 것은 생산 공정 중 가장 비효율적인 부분 중 하나이며, 그에 따라 정전기 손상의 위험이 높아지고 납품 시간이 길어지며 오류 가능성도 높아집니다.
3) 양면 장착
프로세스 흐름은 아래 그림과 같습니다.
4) 한쪽이 섞여있다
프로세스 흐름은 아래 그림과 같습니다.
관통공 구성 요소가 적으면 리플로우 용접과 수동 용접을 사용할 수 있습니다.
5) 양면 혼합
프로세스 흐름은 아래 그림과 같습니다.
양면 SMD 소자가 많고 THT 부품이 적은 경우, 플러그인 소자는 리플로우 또는 수동 용접이 가능합니다. 공정 흐름도는 아래와 같습니다.
