Контрактное производство электроники

Пайка волной для THT-компонентов: автоматизация выводного монтажа

В современной электронике, несмотря на миниатюризацию и повсеместное использование поверхностного монтажа (SMT), широко используются компоненты с выводами (THT). Разъемы, реле, трансформаторы, клеммники, электролитические конденсаторы и пр. – все эти элементы требуют пайки в отверстия и не могут быть смонтированы на автоматической линии поверхностного монтажа.

В этом случае для завершения монтажа платы у производителя есть три возможных технологических процесса:

  1. Ручная пайка.
  2. Селективная пайка.
  3. Пайка волной.

На производстве ПК Прагматик используются два технологических процесса: ручная пайка и пайка волной на машине iWa-450.

В этом материале мы подробно разберем, что представляет собой процесс волновой пайки, на каких этапах производства он применяется и почему автоматизация выводного монтажа важна для современного производства.

Что такое пайка волной и где она применяется

Пайка волной (или волновая пайка, от англ. wave soldering) – это технология автоматизированного группового монтажа электронных компонентов с выводами на печатные платы. Суть процесса заключается в создании «волны» расплавленного припоя, которая поднимается из ванны и на короткое время касается нижней стороны печатной платы, смачивая металлизированные отверстия и выводы компонентов.

Эта технология считается золотым стандартом для серийного производства, где применяются THT-компоненты. Она применяется в электронной промышленности для пайки THT-компонентов, там, где требуется высокая стабильность и скорость производства.

Пайка волной идеально подходит для средних и крупных серий плат, и значительно превосходит по производительности селективную пайку и тем более ручную.

Пожалуй, единственное ограничение для применения этой технологии – это неправильное конструирование печатной платы для применения волновой пайки.

Технология пайки волной: основные этапы процесса

Современная технология пайки волной представляет собой конвейерный процесс. Каждый этап здесь важен, и отклонение от регламента на любом из них приведет к браку. Рассмотрим базовую архитектуру процесса.

Флюсование

Первый и критически важный этап. На нижнюю сторону с установленными компонентами наносится флюс. Его задача – удалить оксидные пленки с металлических поверхностей (выводов, контактных площадок) и предотвратить их окисление во время нагрева. От качества флюсования напрямую зависит, насколько равномерно припой распределится по соединению.

Выбор флюса зависит от типа платы и требований к отмывке – об этом мы подробно рассказываем в статье про флюсы для пайки волной.

Предварительный нагрев

После нанесения флюса плата поступает в зону (зоны) предварительного нагрева. Здесь происходит активация флюса (испарение растворителя) и, что самое важное, плавный нагрев самой платы и компонентов до температуры, близкой к температуре плавления припоя. Это предотвращает термошок, когда плата касается горячей волны. Равномерный прогрев минимизирует риск коробления платы и термонапряжений в компонентах.

Пайка волной припоя

Кульминационный этап. Плата проходит над волной припоя. Благодаря насосу в разогретой ванне с припоем создается стоячая волна, которую платы проходят по касательной, обеспечивая смачивание выводов в отверстиях и пайку выводных компонентов.

Для плат с SMD-компонентами используется особая технология пайки волной припоя, а именно – пайка двойной волной припоя. Первая, турбулентная волна, имеет высокое давление и «срывает» пузырьки газов, обеспечивая проникновение припоя в труднодоступные места под компоненты. Предварительно SMD-компоненты приклеиваются на термостойкий клей в SMD-линии.

Вторая, ламинарная (спокойная) волна, сглаживает излишки припоя и убирает перемычки. Именно пайка двойной волной позволяет эффективно паять смешанные технологии, где SMD-компоненты предварительно зафиксированы клеем.

Охлаждение и отмывка

На выходе из зоны пайки платы попадают под воздушное охлаждение для быстрой кристаллизации соединений и фиксации геометрии.

Материалы для пайки волной

Качество пайки определяется не только исправностью оборудования, но и правильным подбором расходных материалов. Ключевых элементов здесь два: припой и флюс.

Припои могут быть как свинцовыми (классические сплавы SnPb), так и бессвинцовыми (например, SAC-сплавы), требования к которым диктуются директивой RoHS. Флюсы для волновой пайки классифицируются по различным критериям, включая основу, активность и требования к отмывке. Флюсы бывают: канифольные (RO), синтетические (RE) и органические (OR).

Выбор конкретной комбинации зависит от требований к надежности, коррозионной стойкости и внешнему виду готового изделия. Подробно о критериях выбора припоев и флюсов мы рассуждаем в отдельных статьях.


Оборудование для пайки волной на производстве «Прагматик»

Чтобы добиться повторяемости результатов и соответствовать самым жестким техническим заданиям заказчиков, в ПК Прагматик используется современное оборудование. Основой нашего парка для выводного монтажа является автоматическая линия пайки волной iWA-450.

Это высокопроизводительная установка пайки волной, которая обеспечивает:

  • прецизионный контроль параметров волны;
  • равномерный нагрев платы и компонентов на ней в зонах преднагрева;
  • возможность работы как со свинцовыми, так и с бессвинцовыми припоями;
  • удобную установку пайки волной припоя для различных типов плат (шириной от 50 мм до 450 мм).

Полный обзор возможностей линии и ее технические характеристики – в статье про промышленные линии пайки.


Качество пайки: типичные дефекты и методы контроля

Даже на автоматизированном производстве существует риск отклонений. Классические дефекты при волновой пайке печатных плат включают непропаи (пустоты в соединении), образование перемычек между выводами (короткие замыкания), «сосульки» припоя или плохое смачивание контактных площадок.

Причины возникновения дефектов и способы их предотвращения мы детально разбираем в статье про дефекты пайки волной и методы контроля.

Важно понимать, что правильная настройка параметров линии – угла наклона конвейера, высоты волны, температуры предварительного нагрева – позволяет свести количество дефектов к минимуму.

Однако иногда конструктив платы или наличие специфических узлов, малая серийность изделия делают классическую волновую пайку неэффективной. В таких случаях применяется альтернативный метод – селективная пайка (дозированная пайка отдельных узлов мини-волной), которая дает больше гибкости при работе со сложными компонентами.


Преимущества автоматизации выводного монтажа в «Прагматик»

Передача задач по выпуску печатных узлов на аутсорсинг компании ПК Прагматик дает заказчикам ряд неоспоримых преимуществ:

  1. Скорость. Автоматическая линия работает непрерывно, обеспечивая производительность, недостижимую при ручном труде, при сохранении высокого уровня качества.
  2. Повторяемость. Каждый узел, сошедший с конвейера, идентичен предыдущему. Человеческий фактор, из-за которого свойства узлов могут различаться, полностью исключен.
  3. Экономия. Заказчику не нужно закупать дорогостоящее оборудование, нанимать и обучать персонал, закупать материалы и на регулярной основе утилизировать промышленные отходы.
  4. Гибкость. Мы работаем как с давальческим сырьем (компоненты и платы, передаваемые нам со стороны заказчика), так и выполняем полный цикл – от закупки компонентов до сборки «под ключ».

Пайка волной – это высокотехнологичный процесс, обеспечивающий надежность и долговечность выводного монтажа в условиях серийного производства. В компании ПК Прагматик мы выстроили производство так, чтобы каждый этап – от подготовки производства до финального контроля – соответствовал строгим стандартам качества.

Если вы ищете надежного партнера для контрактного производства электроники с использованием автоматической пайки, мы готовы предложить свои мощности. Присылайте ваше техническое задание и чертежи для расчета стоимости серийного выпуска ваших изделий.

Другие статьи

Заливка компаундом электронных изделий: технология, материалы и защита печатных плат
Заливка компаундом электронных изделий: технология, материалы и защита печатных плат

Электроника, которая работает в жёстких условиях, сталкивается с серьёзными нагрузками: влажностью, вибрациями, перепадами температур. Даже самая качественная плата с надёжными компонентами быстро выйдет из строя без должной защиты.

Один из самых эффективных способов защитить электронику — герметизация, а конкретнее — заливка плат или блоков компаундом. В статье разберём, какие компаунды используют, как устроен процесс заливки и на что смотреть при выборе подрядчика.

Что такое IPC-A-610: стандарт приемки электронных сборок
Что такое IPC-A-610: стандарт приемки электронных сборок

До появления единого стандарта каждый производитель электроники руководствовался собственными ТУ (техническими условиями), что порождало хаос в цепочках поставок, рост затрат и пропуск реальных дефектов из-за размытых формулировок.

IPC-A-610 – это единый язык качества для всей мировой электроники. Его применяют на заводах в Тайване, Германии, США и России. Если вы работаете с контрактным производством или поставляете платы крупным OEM-заказчикам, ссылка на стандарты IPC-A-610 в контракте – обязательное условие.

Разработкой занимается организация IPC (Association Connecting Electronics Industries) – международное объединение, которое создает стандарты для всех этапов производства электроники: от проектирования голой платы до приемки готового узла.

Автоматическая оптическая инспекция
Автоматическая оптическая инспекция

Представьте: партия из 5000 плат для промышленного контроллера прошла ручной визуальный контроль. Через две недели – рекламация. Причина: микроскопическая трещина на конденсаторе или непропай вывода компонента (холодная пайка), которую не заметил оператор. Затраты на отзыв, диагностику и переделку в 20 раз превышают стоимость самой платы.

Проблема не в квалификации сотрудников, а в физиологии. Усталость оператора наступает уже через 30 минут монотонной работы. Внимание падает, и ручной визуальный контроль на скоростных линиях показывает не более 70–80% реальных дефектов.

Решение – смена парадигмы. Передача рутины алгоритмам. Именно там, где человеческий глаз сдается, выигрывает автоматическая оптическая инспекция. Рассмотрим тему контроля качества печатных плат в контексте человек vs AOI.

Выбор контрактного производителя электроники: 12 критериев
Выбор контрактного производителя электроники: 12 критериев

Контрактных производителей электроники много — надёжных единицы. Собрали 12 критериев проверки подрядчика: от конкретики по оборудованию и входного контроля до NDA и условий гарантии.

Оставьте заявку на расчёт

Вы можете написать нам по любому интересующему вас вопросу, мы ответим вам в течениe дня

Название организации
Имя
E-mail
Телефон
Комментарий

Мы используем файлы cookie и сервис веб-аналитики Яндекс Метрика для улучшения работы сайта.
Оставаясь на сайте, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.