Czym jest lutowanie powierzchniowe?

Lutowanie powierzchniowe to proces lutowania komponentów elektronicznych poprzez nałożenie topnika na powierzchnię komponentów. Typowe komponenty do lutowania obejmują rezystory, kondensatory, diody i cewki indukcyjne, które mają dwa zaciski. Z drugiej strony, układy scalone mają więcej niż dwie nóżki i mają jeden pad na nóżkę. Podczas lutowania układów scalonych, nóżki powinny być lekko ocynowane, najlepiej w narożniku.

Lutowanie powierzchniowe

Podczas lutowania komponentów montowanych powierzchniowo należy zachować ostrożność, aby prawidłowo wyrównać komponenty. Na przykład wyprowadzenia na mikrokontrolerze TQFP są bardzo małe i wymagają precyzyjnego umieszczenia. Aby mieć pewność, że lutowanie przebiegnie prawidłowo, należy najpierw odciąć nadmiar wyprowadzeń.

Lutowanie powierzchniowe wymaga specjalnych umiejętności i sprzętu. W przeciwieństwie do konwencjonalnego lutowania, wymaga ścisłego monitorowania ilości używanego ciepła. Nie jest zalecane w przypadku dużych komponentów i komponentów wysokonapięciowych. Z tych powodów niektóre płytki PCB wykorzystujące duże komponenty wymagają połączenia technik montażu powierzchniowego i lutowania przewlekanego. Co więcej, lutowanie powierzchniowe tworzy słabsze połączenia niż lutowanie przewlekane, co nie zawsze jest odpowiednie dla komponentów, na które działa duża siła.

Pomimo faktu, że lutowanie powierzchniowe może prowadzić do tańszych PCB, istnieje wiele problemów związanych z tym procesem. Na przykład, złe połączenie może zrujnować całą płytkę. Aby uniknąć tych problemów, najlepiej jest unikać pośpiechu podczas lutowania. Dobra technika lutowania zostanie wypracowana z czasem.

Flux

Rodzaj topnika stosowanego w lutowaniu powierzchniowym jest bardzo ważny, ponieważ w znacznym stopniu wpływa na końcowy rezultat. Topnik pomaga w usuwaniu tlenków z połączeń i pomaga w dystrybucji ciepła. Jest on zawarty w pokrytym topnikiem drucie lutowniczym, który wypływa, gdy wchodzi w kontakt z gorącym połączeniem. Zapobiega to dalszemu utlenianiu metalu. Topnik jest nakładany na jeden z trzech sposobów: pędzlem, igłą lub pisakiem.

Topnik może nie spełniać wymagań lutowniczych, jeśli nie zostanie odpowiednio oczyszczony przed procesem lutowania. Zanieczyszczenia w topniku mogą uniemożliwić przyleganie lutu do komponentów, co może skutkować niezwilżalnym złączem lutowniczym. Podczas procesu lutowania pastę lutowniczą należy podgrzać do temperatury od 300 do 350 stopni Celsjusza. Następnie temperaturę należy dostosować do około 425 stopni Celsjusza, a lut zostanie stopiony.

Lutowanie rozpływowe

Lutowanie rozpływowe to proces lutowania powierzchniowego, w którym pasta lutownicza spływa na pady płytki drukowanej bez przegrzewania. Proces ten jest bardzo niezawodny i idealnie nadaje się do lutowania komponentów do montażu powierzchniowego z wyprowadzeniami o doskonałej podziałce. Płytka drukowana i elementy elektryczne muszą być odpowiednio zabezpieczone przed stopieniem pasty lutowniczej.

Proces lutowania rozpływowego składa się z czterech podstawowych etapów. Etapy te to podgrzewanie wstępne, wygrzewanie termiczne, rozpływ i chłodzenie. Etapy te są kluczowe dla utworzenia dobrego połączenia lutowanego. Ponadto, ciepło musi być stosowane w kontrolowany sposób, aby uniknąć uszkodzenia komponentów i PCB. Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, komponenty mogą pękać i mogą tworzyć się kulki lutownicze.

Sprzęt do lutowania rozpływowego

Lutowanie powierzchniowe to proces łączenia dwóch elementów poprzez ich podgrzanie. Różni się od spawania, ponieważ wymaga ścisłego monitorowania ilości używanego ciepła. W przeciwieństwie do spawania, lutowanie powierzchniowe odbywa się na powierzchni płytki, a nie przez otwory. Dzięki temu jest znacznie tańsze w produkcji i bardziej dostępne dla firm produkcyjnych.

Proces lutowania rozpływowego jest czasochłonny i wymaga wysokiej jakości komponentów i płytek PCB. Wymaga również profilu, aby upewnić się, że proces lutowania jest spójny i powtarzalny. Warto jednak podjąć dodatkowy wysiłek, jeśli oznacza to produkcję wysokiej jakości płytek drukowanych.

Zalecenia dotyczące temperatury lutowania powierzchniowego

Aby uniknąć przegrzania lub uszkodzenia komponentów, konieczne jest utrzymanie optymalnego zakresu temperatur lutowania. W przypadku montażu powierzchniowego zakres ten wynosi od 210 do 260 stopni Celsjusza. W przypadku komponentów bezołowiowych zalecana jest wyższa temperatura. Więcej informacji można znaleźć w normie J-STD-020C.

Zakres temperatur lutowania jest definiowany przez profil lutowania, który uwzględnia skład komponentów i pasty, a także komponenty o dużej masie termicznej. Przed rozpoczęciem procesu należy przygotować płytkę poprzez nałożenie pasty lutowniczej. Gdy to zrobisz, przymocuj odpowiednie styki do płytki. Następnie włóż ją do maszyny do lutowania w fazie gazowej. System grzewczy rozpoczyna proces lutowania i podąża za wstępnie ustawioną temperaturą.

Aby przylutować przewód bezołowiowy, lutownica powinna być ustawiona na co najmniej 600 stopni F. Po ustawieniu odpowiedniej temperatury, przytrzymaj grot przy przewodzie, aby umożliwić przepływ lutu wokół przewodu. Po utworzeniu połączenia lutowniczego powinno ono wyglądać jak lekka piramida. W razie potrzeby przytnij ołów, ale pamiętaj, że usunięcie nadmiaru ołowiu może uszkodzić złącze lutowane.