เตาบัดกรีแบบคลื่นและเตาอบรีโฟลว์

การเชื่อมแบบคลื่น (Wave welding) และการเชื่อมแบบรีโฟลว์ (Reflow welding) คืออะไร? และควรให้ความสำคัญกับอะไรบ้างในการผลิตที่เกี่ยวข้อง?

การเชื่อมแบบคลื่นหมายถึงการหลอมละลายของวัสดุบัดกรี (โลหะผสมตะกั่ว-ดีบุก) ซึ่งสามารถสร้างได้โดยใช้ปั๊มไฟฟ้าหรือปั๊มแม่เหล็กไฟฟ้าพ่นเข้าไปในรูปทรงคลื่นบัดกรีตามข้อกำหนดที่ออกแบบไว้ หรืออาจสร้างได้โดยการฉีดไนโตรเจนเข้าไปในบ่อบัดกรี เพื่อให้แผ่นวงจรพิมพ์ที่ติดตั้งชิ้นส่วนไว้ล่วงหน้าสามารถผ่านเข้าไปในรูปทรงคลื่นบัดกรีได้ ทำให้เกิดการบัดกรีแบบอ่อนตัวของการเชื่อมต่อทางกลและทางไฟฟ้า ระหว่างปลายเชื่อมของชิ้นส่วนหรือขาของชิ้นส่วนกับแผ่นรองของแผ่นวงจรพิมพ์ ตามรูปทรงเรขาคณิตของรูปทรงคลื่นที่แตกต่างกันที่เครื่องจักรใช้ ระบบการเชื่อมแบบคลื่นสามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภท

กระบวนการเชื่อมแบบคลื่น: ใส่ชิ้นส่วนลงในรูที่ตรงกัน → เคลือบฟลักซ์ก่อน → อบก่อนเชื่อม (อุณหภูมิ 90-1000 องศาเซลเซียส ความยาว 1-1.2 เมตร) → เชื่อมแบบคลื่น (220-2400 องศาเซลเซียส) → ถอดขาปลั๊กส่วนเกินออก → ตรวจสอบ

กระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ (Reflow Soldering) ทำให้เกิดการเชื่อมต่อทางกลและทางไฟฟ้า ระหว่างปลายเชื่อมหรือขาของชิ้นส่วนประกอบบนพื้นผิวกับแผ่นรองของแผ่นวงจรพิมพ์ โดยการหลอมละลายตะกั่วบัดกรีที่กระจายไว้ล่วงหน้าบนแผ่นรองของแผ่นวงจรพิมพ์อีกครั้ง

การเชื่อมแบบคลื่นเป็นเทคโนโลยีการเชื่อมแบบใหม่ที่พัฒนาขึ้นจากความตระหนักรู้ด้านการรักษาสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้น เดิมทีใช้โลหะผสมดีบุก-ตะกั่ว แต่ตะกั่วเป็นโลหะหนักซึ่งเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์มาก ดังนั้นจึงมีการพัฒนาวิธีการเชื่อมแบบไร้ตะกั่ว โดยใช้โลหะผสม *ดีบุก เงิน ทองแดง* และฟลักซ์พิเศษ อุณหภูมิในการเชื่อมต้องใช้ความร้อนก่อนการเชื่อมที่สูงขึ้นเรื่อยๆ นอกจากนี้ยังต้องมีสถานีทำงานที่มีโซนระบายความร้อนหลังจากแผ่น PCB ผ่านโซนการเชื่อมแล้ว เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน และเพื่อป้องกันผลกระทบต่อการตรวจจับหากเกิดการลัดวงจร

เหตุใดจึงต้องมีการป้องกันด้วยไนโตรเจน (N2)

ด้วยความหนาแน่นของการประกอบที่เพิ่มขึ้น การปรากฏตัวของเทคโนโลยีการประกอบแบบละเอียดได้ก่อให้เกิดกระบวนการและอุปกรณ์การบัดกรีแบบรีโฟลว์ที่บรรจุไนโตรเจน ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพและผลผลิตของการบัดกรีแบบรีโฟลว์ และกลายเป็นทิศทางการพัฒนาของการบัดกรีแบบรีโฟลว์ การบัดกรีแบบรีโฟลว์ด้วยไนโตรเจนมีข้อดีดังต่อไปนี้:

ป้องกันการลดลงของออกซิเดชัน

การเพิ่มแรงยึดเกาะในการเชื่อมและการเร่งความเร็วในการยึดเกาะ

สิ่งประดิษฐ์นี้สามารถลดการผลิตลูกบอลดีบุก ป้องกันการเกิดการอุดตัน และได้คุณภาพการเชื่อมที่ดี

การใช้ตะกั่วบัดกรีที่มีฟลักซ์ต่ำเพื่อให้ได้คุณภาพการเชื่อมตามที่ระบุไว้เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ในขณะเดียวกันก็สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของรอยเชื่อมและลดการเปลี่ยนสีของวัสดุฐานได้ แต่ข้อเสียคือต้นทุนเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด และต้นทุนที่เพิ่มขึ้นนี้จะขึ้นอยู่กับปริมาณไนโตรเจน เมื่อต้องการให้ได้ปริมาณออกซิเจน 1000 ppm และ 50 ppm ในเตาหลอม ความต้องการไนโตรเจนก็จะแตกต่างกัน ปัจจุบันผู้ผลิตตะกั่วบัดกรีทุกรายมุ่งมั่นที่จะพัฒนาตะกั่วบัดกรีแบบไม่ต้องล้างออก ซึ่งสามารถเชื่อมได้ดีในบรรยากาศที่มีออกซิเจนสูง จึงช่วยลดการใช้ไนโตรเจนลงได้

สำหรับการนำไนโตรเจนมาใช้ในการบัดกรีแบบรีโฟลว์ตรงกลาง จำเป็นต้องทำการวิเคราะห์ต้นทุนและผลประโยชน์ โดยผลประโยชน์ที่ได้รับ ได้แก่ ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ การปรับปรุงคุณภาพ การลดต้นทุนการแก้ไขหรือซ่อมแซม เป็นต้น การวิเคราะห์อย่างครบถ้วนโดยทั่วไปจะแสดงให้เห็นว่าการนำไนโตรเจนมาใช้ไม่ได้เพิ่มต้นทุนสุดท้าย แต่ในทางกลับกัน เราอาจได้รับผลประโยชน์จากมัน

เตาเผาที่ใช้ในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นแบบใช้ลมร้อนหมุนเวียน ซึ่งการควบคุมปริมาณการใช้ไนโตรเจนทำได้ยาก สิ่งประดิษฐ์นี้มีวิธีการหลายวิธีในการลดปริมาณการใช้ก๊าซไนโตรเจน วิธีแรกคือการลดพื้นที่เปิดของทางเข้าและทางออกของเตาเผา จุดสำคัญคือการใช้แผ่นกั้น ม่านม้วน หรือวัสดุอื่นที่คล้ายกันปิดกั้นส่วนที่ไม่ใช้งานของทางเข้าและทางออก อีกวิธีหนึ่งคือการใช้หลักการที่ว่าชั้นก๊าซไนโตรเจนร้อนเบากว่าอากาศและไม่ผสมกันได้ง่าย เมื่อออกแบบเตาเผา ห้องทำความร้อนจึงสูงกว่าทางเข้าและทางออก จึงทำให้เกิดชั้นไนโตรเจนตามธรรมชาติในห้องทำความร้อน ลดปริมาณการเติมก๊าซไนโตรเจนทดแทนและยังคงรักษาความบริสุทธิ์ที่ต้องการไว้ได้

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ความสัมพันธ์ของเครื่องมือ

แผนภาพแสดงการควบคุมปริมาณออกซิเจนและการไหลของไนโตรเจน

ขั้นตอนการทำงาน