Quy trình sản xuất PCBA chi tiết (bao gồm toàn bộ quy trình DIP), hãy đến và xem!
"Quy trình hàn sóng"
Hàn sóng nói chung là một quy trình hàn cho các thiết bị cắm. Đây là quy trình trong đó chất hàn lỏng nóng chảy, với sự trợ giúp của bơm, tạo thành một hình dạng sóng hàn cụ thể trên bề mặt chất lỏng của bể hàn, và PCB của linh kiện được lắp vào đi qua đỉnh sóng hàn ở một góc và độ sâu nhúng nhất định trên xích truyền động để đạt được mối hàn, như minh họa trong hình dưới đây.

Quy trình chung diễn ra như sau: lắp thiết bị -- Nạp PCB -- hàn sóng -- Tháo PCB -- Cắt chân DIP -- làm sạch, như minh họa trong hình bên dưới.

1. Công nghệ chèn THC
1. Tạo hình chân linh kiện
Thiết bị DIP cần được định hình trước khi lắp vào
(1) Định hình linh kiện được gia công thủ công: Chốt cong có thể được định hình bằng nhíp hoặc tua vít nhỏ, như minh họa trong hình bên dưới.


(2) Gia công máy tạo hình linh kiện: Quá trình tạo hình linh kiện bằng máy được hoàn thành bằng máy tạo hình chuyên dụng, nguyên lý hoạt động của nó là bộ cấp liệu sử dụng rung động để cấp liệu (ví dụ như transistor cắm vào) với bộ chia để định vị transistor, bước đầu tiên là uốn cong các chân ở cả hai bên trái và phải; bước thứ hai là uốn cong chân ở giữa về phía sau hoặc phía trước để tạo hình. Như hình minh họa sau.
2. Chèn các thành phần
Công nghệ chèn lỗ xuyên được chia thành chèn thủ công và chèn thiết bị cơ khí tự động
(1) Khi lắp và hàn thủ công, trước tiên phải lắp các linh kiện cần cố định cơ học như giá làm mát, giá đỡ, kẹp, v.v. của thiết bị điện, sau đó mới lắp các linh kiện cần hàn và cố định. Khi lắp, không chạm trực tiếp vào chân linh kiện và lá đồng trên bản in.
(2) Cắm tự động cơ khí (gọi tắt là AI) là công nghệ sản xuất tự động tiên tiến nhất trong lắp đặt sản phẩm điện tử hiện đại. Việc lắp đặt thiết bị cơ khí tự động trước tiên phải lắp các linh kiện có chiều cao thấp hơn, sau đó lắp các linh kiện có chiều cao cao hơn. Các linh kiện quan trọng có giá trị phải được đưa vào lắp đặt cuối cùng. Việc lắp đặt giá đỡ tản nhiệt, giá đỡ, kẹp, v.v. phải gần với quy trình hàn. Trình tự lắp ráp các linh kiện PCB được thể hiện trong hình sau.

3. Hàn sóng
(1) Nguyên lý hoạt động của hàn sóng
Hàn sóng là một loại công nghệ tạo ra sóng hàn có hình dạng cụ thể trên bề mặt hàn lỏng nóng chảy bằng áp suất bơm, và tạo thành điểm hàn tại khu vực hàn chốt khi linh kiện lắp ráp đi qua sóng hàn ở một góc cố định. Linh kiện trước tiên được gia nhiệt sơ bộ trong vùng gia nhiệt sơ bộ của máy hàn trong quá trình truyền tải bằng băng tải xích (quá trình gia nhiệt sơ bộ của linh kiện và nhiệt độ đạt được vẫn được kiểm soát bởi đường cong nhiệt độ được xác định trước). Trong hàn thực tế, thường cần kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ của bề mặt linh kiện, vì vậy nhiều thiết bị đã bổ sung các thiết bị phát hiện nhiệt độ tương ứng (chẳng hạn như đầu dò hồng ngoại). Sau khi gia nhiệt sơ bộ, cụm chi tiết đi vào rãnh chì để hàn. Bể thiếc chứa hàn lỏng nóng chảy, và vòi phun ở đáy bể thép phun ra một đỉnh sóng có hình dạng cố định của hàn nóng chảy, do đó khi bề mặt hàn của linh kiện đi qua sóng, nó được làm nóng bởi sóng hàn, và sóng hàn cũng làm ẩm khu vực hàn và giãn nở để lấp đầy, cuối cùng hoàn thành quá trình hàn. Nguyên lý hoạt động của nó được thể hiện ở hình dưới đây.


Hàn sóng sử dụng nguyên lý truyền nhiệt đối lưu để làm nóng vùng hàn. Sóng hàn nóng chảy đóng vai trò là nguồn nhiệt, một mặt chảy qua vùng hàn chân, mặt khác cũng đóng vai trò dẫn nhiệt, và vùng hàn chân được làm nóng dưới tác động này. Để đảm bảo vùng hàn nóng lên, sóng hàn thường có độ rộng nhất định, để khi bề mặt hàn của linh kiện đi qua sóng, có đủ nhiệt, làm ướt, v.v. Hàn sóng truyền thống thường sử dụng sóng đơn, sóng tương đối phẳng. Với việc sử dụng chì hàn, hiện nay người ta áp dụng sóng kép. Như hình minh họa bên dưới.
Chốt của linh kiện cung cấp một đường dẫn để hàn nhúng vào lỗ xuyên kim loại hóa ở trạng thái rắn. Khi chốt tiếp xúc với sóng hàn, hàn lỏng sẽ leo lên thành chốt và lỗ nhờ sức căng bề mặt. Hiệu ứng mao dẫn của các lỗ xuyên kim loại hóa giúp cải thiện khả năng leo của hàn. Sau khi hàn chạm đến miếng đệm PCB, nó sẽ lan ra dưới tác động của sức căng bề mặt của miếng đệm. Hàn dâng lên sẽ rút khí trợ dung và không khí ra khỏi lỗ xuyên, do đó lấp đầy lỗ xuyên và tạo thành mối hàn sau khi nguội.
(2) Các thành phần chính của máy hàn sóng
Máy hàn sóng chủ yếu bao gồm băng tải, bộ gia nhiệt, bể thiếc, bơm và thiết bị tạo bọt thuốc hàn (hoặc phun). Máy chủ yếu được chia thành vùng bổ sung thuốc hàn, vùng gia nhiệt sơ bộ, vùng hàn và vùng làm mát, như minh họa trong hình sau.

3. Sự khác biệt chính giữa hàn sóng và hàn chảy
Sự khác biệt chính giữa hàn sóng và hàn chảy lại là nguồn nhiệt và phương pháp cung cấp chất hàn trong quá trình hàn khác nhau. Trong hàn sóng, chất hàn được nung nóng trước và nóng chảy trong bể chứa, và sóng hàn do bơm tạo ra đóng vai trò kép là nguồn nhiệt và cung cấp chất hàn. Sóng hàn nóng chảy làm nóng các lỗ xuyên, miếng đệm và chân linh kiện của PCB, đồng thời cung cấp chất hàn cần thiết để tạo mối hàn. Trong hàn chảy lại, chất hàn (keo hàn) được phân bổ trước cho khu vực hàn của PCB, và vai trò của nguồn nhiệt trong quá trình chảy lại là làm nóng chảy chất hàn.
(1) 3 Giới thiệu về quy trình hàn sóng chọn lọc
Thiết bị hàn sóng đã được phát minh hơn 50 năm, có ưu điểm là hiệu suất sản xuất cao và sản lượng lớn trong sản xuất linh kiện xuyên lỗ và bảng mạch, nên từng là thiết bị hàn quan trọng nhất trong sản xuất hàng loạt tự động các sản phẩm điện tử. Tuy nhiên, ứng dụng của nó có một số hạn chế: (1) thông số hàn khác nhau.
Các mối hàn khác nhau trên cùng một bảng mạch có thể yêu cầu các thông số hàn rất khác nhau do đặc tính khác nhau của chúng (chẳng hạn như nhiệt dung, khoảng cách giữa các chân, yêu cầu về độ ngấu thiếc, v.v.). Tuy nhiên, đặc điểm của hàn sóng là hoàn thành việc hàn tất cả các mối hàn trên toàn bộ bảng mạch theo cùng một thông số đã đặt, do đó các mối hàn khác nhau cần phải "ổn định" lẫn nhau, khiến cho hàn sóng khó đáp ứng đầy đủ các yêu cầu hàn của bảng mạch chất lượng cao;
(2) Chi phí vận hành cao.
Trong ứng dụng thực tế của hàn sóng truyền thống, việc phun thuốc trợ dung toàn bộ tấm hàn và tạo ra xỉ thiếc dẫn đến chi phí vận hành cao. Đặc biệt là khi hàn không chì, do giá hàn không chì cao gấp 3 lần hàn chì, nên việc xỉ thiếc tăng chi phí vận hành là điều rất đáng ngạc nhiên. Hơn nữa, hàn không chì tiếp tục làm nóng chảy đồng trên miếng hàn, và thành phần của chất hàn trong xi lanh thiếc sẽ thay đổi theo thời gian, đòi hỏi phải thường xuyên bổ sung thiếc nguyên chất và bạc đắt tiền để giải quyết;
(3) Sự cố bảo trì và bảo dưỡng.
Lượng thông lượng còn lại trong quá trình sản xuất sẽ vẫn nằm trong hệ thống truyền động của hàn sóng, và xỉ thiếc sinh ra cần phải được loại bỏ thường xuyên, điều này gây ra công việc bảo trì và bảo dưỡng thiết bị phức tạp hơn cho người sử dụng; Vì những lý do như vậy, hàn sóng chọn lọc đã ra đời.
Cái gọi là hàn sóng chọn lọc PCBA vẫn sử dụng lò thiếc ban đầu, nhưng điểm khác biệt là bo mạch cần phải được đặt trong giá đỡ lò thiếc, đây là điều chúng ta thường nói về đồ gá lò, như minh họa trong hình bên dưới.

Các bộ phận cần hàn sóng sau đó được tiếp xúc với thiếc, và các bộ phận khác được bảo vệ bằng lớp vỏ xe, như hình dưới đây. Điều này hơi giống như việc đặt phao cứu sinh trong hồ bơi, nơi được phao cứu sinh che phủ sẽ không bị nước vào, và thay thế bằng lò thiếc, nơi được xe che phủ sẽ tự nhiên không bị thiếc vào, và sẽ không có vấn đề thiếc nóng chảy trở lại hoặc các bộ phận rơi ra.


"Quy trình hàn chảy xuyên lỗ"
Hàn chảy ngược xuyên lỗ là quy trình hàn chảy ngược để lắp linh kiện, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất các tấm lắp ráp bề mặt có chứa một vài chốt cắm. Cốt lõi của công nghệ này là phương pháp sử dụng kem hàn.
1. Giới thiệu quy trình
Theo phương pháp ứng dụng kem hàn, hàn chảy xuyên lỗ có thể được chia thành ba loại: quy trình hàn chảy xuyên lỗ in ống, quy trình hàn chảy xuyên lỗ in kem hàn và quy trình hàn chảy xuyên lỗ tôn đúc.
1) In ống thông qua quy trình hàn chảy lại lỗ
Quy trình hàn chảy lại linh kiện xuyên lỗ in ống là ứng dụng sớm nhất của quy trình hàn chảy lại linh kiện xuyên lỗ, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất bộ thu sóng TV màu. Cốt lõi của quy trình này là máy ép ống kem hàn, quy trình được thể hiện trong hình bên dưới.


2) In kem hàn thông qua quy trình hàn chảy lỗ
In kem hàn thông qua quy trình hàn chảy lại lỗ hiện là quy trình hàn chảy lại lỗ được sử dụng rộng rãi nhất, chủ yếu được sử dụng cho PCBA hỗn hợp có chứa một số lượng nhỏ các phích cắm, quy trình này hoàn toàn tương thích với quy trình hàn chảy lại thông thường, không yêu cầu thiết bị quy trình đặc biệt, yêu cầu duy nhất là các thành phần phích cắm hàn phải phù hợp với hàn chảy lại lỗ, quy trình được thể hiện trong hình sau.
3) Đúc tấm thiếc thông qua quy trình hàn nóng chảy lỗ
Quy trình hàn chảy lại lỗ xuyên qua tấm thiếc đúc chủ yếu được sử dụng cho các đầu nối nhiều chân, vật hàn không phải là kem hàn mà là tấm thiếc đúc, thường do nhà sản xuất đầu nối trực tiếp thêm vào, chỉ có thể gia nhiệt khi lắp ráp.
Yêu cầu thiết kế hàn chảy xuyên lỗ
1. Yêu cầu thiết kế PCB
(1) Phù hợp với độ dày PCB nhỏ hơn hoặc bằng 1,6mm.
(2) Chiều rộng tối thiểu của miếng đệm là 0,25mm, và kem hàn nóng chảy được "kéo" một lần, và hạt thiếc không được hình thành.
(3) Khoảng cách giữa các thành phần ngoài bảng mạch (Stand-off) phải lớn hơn 0,3mm
(4) Chiều dài thích hợp của phần chì nhô ra khỏi miếng đệm là 0,25~0,75mm.
(5) Khoảng cách tối thiểu giữa các thành phần khoảng cách tốt như 0603 và miếng đệm là 2mm.
(6) Độ mở tối đa của lưới thép có thể mở rộng thêm 1,5mm.
(7)Lỗ là đường kính chì cộng thêm 0,1~0,2mm. Như hình minh họa sau.

"Yêu cầu về cửa sổ lưới thép"
Nhìn chung, để đạt được độ lấp đầy lỗ 50%, cửa sổ lưới thép phải được mở rộng, lượng giãn nở bên ngoài cụ thể phải được xác định theo độ dày của PCB, độ dày của lưới thép, khe hở giữa lỗ và đầu chì và các yếu tố khác.
Nhìn chung, miễn là độ giãn nở không vượt quá 2mm, kem hàn sẽ được kéo lại và lấp đầy lỗ. Cần lưu ý rằng độ giãn nở bên ngoài không thể bị nén bởi bao bì linh kiện, hoặc phải tránh phần thân bao bì linh kiện, và tạo thành hạt thiếc ở một bên, như minh họa trong hình sau.

"Giới thiệu về quy trình lắp ráp PCBA thông thường"
1) Lắp đặt một bên
Quy trình được thể hiện trong hình dưới đây
2) Chèn một bên
Quy trình được thể hiện trong Hình 5 bên dưới

Việc tạo chân thiết bị trong quá trình hàn sóng là một trong những công đoạn kém hiệu quả nhất của quy trình sản xuất, từ đó dẫn đến nguy cơ hư hỏng do tĩnh điện, kéo dài thời gian giao hàng và cũng làm tăng khả năng xảy ra lỗi.

3) Lắp đặt hai mặt
Quy trình được thể hiện trong hình dưới đây
4) Một mặt trộn
Quy trình được thể hiện trong hình dưới đây

Nếu có ít thành phần xuyên lỗ, có thể sử dụng phương pháp hàn nóng chảy và hàn thủ công.

5) Trộn hai mặt
Quy trình được thể hiện trong hình dưới đây
Nếu có nhiều linh kiện SMD hai mặt và ít linh kiện THT, các linh kiện cắm thêm có thể được hàn nóng chảy lại hoặc hàn thủ công. Sơ đồ quy trình được hiển thị bên dưới.
