תהליך ייצור מפורט של PCBA (כולל כל תהליך ה-DIP), בואו לראות!
"תהליך הלחמה גלית"
הלחמת גלים היא בדרך כלל תהליך ריתוך להתקנים נטענים. זהו תהליך שבו נוזל ההלחמה המותך, בעזרת המשאבה, יוצר צורה ספציפית של גל הלחמה על פני הנוזל של מיכל ההלחמה, והמעגל המודפס (PCB) של הרכיב המוכנס עובר דרך שיא גל ההלחמה בזווית ספציפית ובעומק טבילה מסוים על שרשרת ההולכה כדי להשיג ריתוך של חיבור הלחמה, כפי שמוצג באיור למטה.

תהליך התהליך הכללי הוא כדלקמן: הכנסת התקן -- טעינת PCB -- הלחמת גלים -- פריקת PCB -- חיתוך פיני DIP -- ניקוי, כפי שמוצג באיור למטה.

1. טכנולוגיית החדרת THC
1. יצירת פיני רכיב
יש לעצב את התקני DIP לפני ההכנסה
(1) עיצוב רכיבים מעובד ידנית: ניתן לעצב את הפין הכפוף בעזרת פינצטה או מברג קטן, כפי שמוצג באיור למטה.


(2) עיבוד מכונה של עיצוב רכיבים: עיצוב המכונה של הרכיבים נעשה באמצעות מכונת עיצוב מיוחדת, עקרון העבודה שלה הוא שהמזין משתמש בהזנת חומרים באמצעות רטט (כגון טרנזיסטור חיבור) עם מחיצה למיקום הטרנזיסטור, הצעד הראשון הוא כיפוף הפינים משני צידי הצד השמאלי והימני; הצעד השני הוא כיפוף הפין האמצעי אחורה או קדימה לעיצוב. כפי שמוצג בתמונה הבאה.
2. הכנס רכיבים
טכנולוגיית החדרת חורים מחולקת להחדרה ידנית והחדרת ציוד מכני אוטומטית
(1) בהכנסה ידנית וריתוך יש להכניס תחילה את הרכיבים שיש לתקן מכנית, כגון מתקן הקירור, התושבת, הקליפס וכו', של התקן החשמל, ולאחר מכן להכניס את הרכיבים שיש לרתך ולתקן. אין לגעת ישירות בפיני הרכיבים ובנייר הנחושת שעל לוח ההדפסה בעת ההכנסה.
(2) חיבור מכני אוטומטי (המכונה בינה מלאכותית) היא טכנולוגיית הייצור האוטומטית המתקדמת ביותר בהתקנת מוצרים אלקטרוניים עכשוויים. בהתקנת ציוד מכני אוטומטי יש להכניס תחילה את הרכיבים בעלי הגובה הנמוך יותר, ולאחר מכן להתקין את הרכיבים בעלי הגובה הגבוה יותר. יש להכניס רכיבים מרכזיים יקרי ערך בהתקנה הסופית. התקנת מתלה פיזור חום, תושבת, קליפס וכו' צריכה להיות קרובה לתהליך הריתוך. רצף ההרכבה של רכיבי המעגל המודפס מוצג באיור הבא.

3. הלחמת גלים
(1) עקרון העבודה של הלחמת גלים
הלחמת גלים היא סוג של טכנולוגיה היוצרת צורה ספציפית של גל הלחמה על פני השטח של הלחמה נוזלית מותכת באמצעות לחץ שאיבה, ויוצרת נקודת הלחמה באזור ריתוך הפינים כאשר רכיב ההרכבה המוכנס עם הרכיב עובר דרך גל ההלחמה בזווית קבועה. הרכיב מתחמם מראש תחילה באזור החימום המוקדם של מכונת הריתוך במהלך תהליך ההעברה על ידי מסוע השרשרת (חימום המוקדם של הרכיב והטמפרטורה שיש להשיג עדיין נשלטים על ידי עקומת הטמפרטורה שנקבעה מראש). בריתוך בפועל, בדרך כלל יש צורך לשלוט בטמפרטורת החימום המוקדם של פני השטח של הרכיב, ולכן מכשירים רבים הוסיפו התקני גילוי טמפרטורה תואמים (כגון גלאי אינפרא אדום). לאחר החימום המוקדם, ההרכבה נכנסת לחריץ העופרת לריתוך. מיכל הפח מכיל הלחמה נוזלית מותכת, והפיה בתחתית מיכל הפלדה מרססת ציצה של גל בצורת קבועה של הלחמה מותכת, כך שכאשר משטח הריתוך של הרכיב עובר דרך הגל, הוא מחומם על ידי גל ההלחמה, וגל ההלחמה גם מרטיב את אזור הריתוך ומתרחב כדי למלא, ולבסוף משיג את תהליך הריתוך. עקרון הפעולה שלו מוצג באיור למטה.


הלחמת גלים משתמשת בעיקרון העברת חום באמצעות הסעה לחימום אזור הריתוך. גל ההלחמה המותכת משמש כמקור חום, מצד אחד זורם לשטיפת אזור ריתוך הפינים, מצד שני גם ממלא תפקיד של הולכת חום, ואזור ריתוך הפינים מחומם תחת פעולה זו. על מנת להבטיח שאזור הריתוך יתחמם, גל ההלחמה בדרך כלל בעל רוחב מסוים, כך שכאשר משטח הריתוך של הרכיב עובר דרך הגל, יש מספיק חימום, הרטבה וכן הלאה. בהלחמת גלים מסורתית, בדרך כלל משתמשים בגל יחיד, והגל שטוח יחסית. עם השימוש בהלחמת עופרת, היא מאומצת כיום בצורה של גל כפול. כפי שמוצג בתמונה הבאה.
פין הרכיב מספק דרך לחומר ההלחמה לטבול לתוך החור העובר המתכתי במצב מוצק. כאשר הפין נוגע בגל ההלחמה, נוזל ההלחמה מטפס במעלה הפין ודופן החור באמצעות מתח פנים. פעולת הקפילריות של חורי המעבר המתכתיים משפרת את טיפוס ההלחמה. לאחר שההלחמה מגיעה למשטח המעגל המודפס, היא מתפשטת תחת פעולת מתח הפנים של המשטח. חומר ההלחמה העולה מנקז את גז השטף והאוויר מהחור העובר, ובכך ממלא את החור העובר ויוצר את חיבור ההלחמה לאחר קירור.
(2) הרכיבים העיקריים של מכונת ריתוך גלים
מכונת ריתוך גלים מורכבת בעיקר ממסוע, גוף חימום, מיכל פח, משאבה ומתקן להקצפה (או ריסוס) של שטף. היא מחולקת בעיקר לאזור הוספת שטף, אזור חימום מקדים, אזור ריתוך ואזור קירור, כפי שמוצג באיור הבא.

3. הבדלים עיקריים בין הלחמת גלים לריתוך חוזר
ההבדל העיקרי בין הלחמת גלים לריתוך חוזר הוא שמקור החימום ושיטת אספקת ההלחמה בריתוך שונים. בהלחמת גלים, ההלחמה מחוממת מראש ומותכת במיכל, וגל ההלחמה המופק על ידי המשאבה ממלא תפקיד כפול של מקור חום ואספקת הלחמה. גל ההלחמה המותכת מחמם את החורים, הרפידות ופיני הרכיבים של המעגל המודפס, ובמקביל מספק את ההלחמה הדרושה ליצירת חיבורי הלחמה. בהלחמת חוזר, ההלחמה (משחת הלחמה) מוקצה מראש לאזור הריתוך של המעגל המודפס, ותפקיד מקור החום במהלך הריתוך החוזר הוא להמיס מחדש את ההלחמה.
(1) 3 מבוא לתהליך הלחמת גלים סלקטיבית
ציוד הלחמת גלים הומצא כבר למעלה מ-50 שנה, ויש לו יתרונות של יעילות ייצור גבוהה ותפוקה גדולה בייצור רכיבי חורים עובריים ולוחות מעגלים, ולכן הוא היה בעבר ציוד הריתוך החשוב ביותר בייצור המוני אוטומטי של מוצרים אלקטרוניים. עם זאת, ישנן מספר מגבלות ביישומו: (1) פרמטרי הריתוך שונים.
חיבורי הלחמה שונים על אותו מעגל עשויים לדרוש פרמטרי ריתוך שונים מאוד עקב מאפייניהם השונים (כגון קיבולת חום, מרווח פינים, דרישות חדירת בדיל וכו'). עם זאת, המאפיין של הלחמת גלים הוא להשלים את הריתוך של כל חיבורי ההלחמה על כל המעגל תחת אותם פרמטרים קבועים, כך שחיבורי הלחמה שונים צריכים "להתייצב" זה עם זה, מה שמקשה על הלחמת גלים לעמוד באופן מלא בדרישות הריתוך של מעגלים באיכות גבוהה;
(2) עלויות תפעול גבוהות.
ביישום המעשי של הלחמת גלים מסורתית, ריסוס השטף על כל הפלטה ויצירת סיגי בדיל מביאים לעלויות תפעול גבוהות. במיוחד בעת ריתוך ללא עופרת, מכיוון שמחירו של הלחמה ללא עופרת גדול פי 3 ממחיר הלחמה עופרת, העלייה בעלויות התפעול הנגרמת על ידי סיגי בדיל מפתיעה מאוד. בנוסף, הלחמה ללא עופרת ממשיכה להמיס את הנחושת על המשטח, והרכב ההלחמה בגליל הבדיל משתנה עם הזמן, מה שמחייב תוספת קבועה של בדיל טהור וכסף יקר כדי לפתור;
(3) תחזוקה ותקלות בתחזוקה.
השטף הנותר בייצור יישאר במערכת ההולכה של הלחמת הגלים, ויש להסיר את סיגי הבדיל שנוצרים באופן קבוע, מה שמביא עבודות תחזוקה ותחזוקה מורכבות יותר של הציוד למשתמש; מסיבות אלה נוצרה הלחמת גלים סלקטיבית.
מה שנקרא הלחמת גלים סלקטיבית של PCBA עדיין משתמשת בתנור הפח המקורי, אך ההבדל הוא שיש להניח את הלוח במנשא תנור הפח, וזה מה שאנחנו אומרים לעתים קרובות על מתקן התנור, כפי שמוצג באיור למטה.

החלקים הדורשים הלחמה בגלים נחשפים לאחר מכן לפח, והחלקים האחרים מוגנים בחיפוי רכב, כפי שמוצג להלן. זה קצת כמו להניח מצוף הצלה בבריכת שחייה, המקום המכוסה על ידי מצוף ההצלה לא יקבל מים, ובהחלפה בתנור פח, המקום המכוסה על ידי הרכב באופן טבעי לא יקבל פח, ולא תהיה בעיה של התכה חוזרת של פח או נפילת חלקים.


"תהליך ריתוך הזרמה חוזרת דרך חורים"
ריתוך חוזר דרך חורים הוא תהליך ריתוך חוזר להכנסת רכיבים, המשמש בעיקר לייצור לוחות הרכבה משטחיים המכילים מספר חיבורים. ליבת הטכנולוגיה היא שיטת היישום של משחת הלחמה.
1. מבוא לתהליך
לפי שיטת היישום של משחת הלחמה, ניתן לחלק ריתוך חוזר דרך חורים לשלושה סוגים: ריתוך חוזר דרך חורים בהדפסת צינורות, ריתוך חוזר דרך חורים בהדפסת משחת הלחמה ותהליך ריתוך חוזר דרך חורים ביריעות פח יצוקות.
1) תהליך ריתוך הזרמה חוזרת דרך חורים בהדפסה צינורית
תהליך ריתוך הזרמה חוזרת של רכיבי חורים דרך הדפסה צינורית הוא היישום המוקדם ביותר של תהליך ריתוך הזרמה חוזרת של רכיבי חורים דרך הדפסה צינורית, המשמש בעיקר בייצור מקלטי טלוויזיה צבעוניים. ליבת התהליך היא מכבש צינורי עם משחת הלחמה, התהליך מוצג באיור למטה.


2) תהליך ריתוך הזרמה חוזרת דרך חורים באמצעות הדפסת משחת הלחמה
תהליך ריתוך הזרמה חוזרת באמצעות הדפסת משחת הלחמה הוא כיום תהליך ריתוך הזרמה חוזרת הנפוץ ביותר דרך חורים, המשמש בעיקר עבור PCBA מעורבים המכילים מספר קטן של תוספים. התהליך תואם לחלוטין לתהליך ריתוך הזרמה חוזרת קונבנציונלי, ללא צורך בציוד תהליך מיוחד, הדרישה היחידה היא שרכיבי התוסף המרותכים חייבים להיות מתאימים לריתוך הזרמה חוזרת דרך חורים. התהליך מוצג באיור הבא.
3) תהליך ריתוך הזרמה חוזרת של יריעת פח יציקה
תהליך ריתוך חוזר דרך חורים ביריעות פח יצוקות משמש בעיקר עבור מחברים מרובי פינים. הלחמה אינה משחת הלחמה אלא יריעת פח יצוקה, בדרך כלל מוסיפה ישירות על ידי יצרן המחבר, וניתן רק לחמם את ההרכבה.
דרישות תכנון הזרמה חוזרת דרך חורים
1. דרישות תכנון PCB
(1) מתאים ללוחות עם עובי PCB קטן או שווה ל-1.6 מ"מ.
(2) הרוחב המינימלי של המשטח הוא 0.25 מ"מ, ומשחת ההלחמה המותכת "נמשכת" פעם אחת, וחרוז הבדיל לא נוצר.
(3) הפער מחוץ ללוח (Stand-off) של הרכיב צריך להיות גדול מ-0.3 מ"מ
(4) האורך המתאים של החוט הבולט מהפד הוא 0.25~0.75 מ"מ.
(5) המרחק המינימלי בין רכיבים בעלי מרווח דק כגון 0603 לבין הרפידה הוא 2 מ"מ.
(6) ניתן להרחיב את הפתח המקסימלי של רשת הפלדה ב-1.5 מ"מ.
(7) הצמצם הוא קוטר העופרת ועוד 0.1~0.2 מ"מ. כפי שמוצג בתמונה הבאה.

"דרישות פתיחת חלונות רשת פלדה"
באופן כללי, על מנת להשיג מילוי של 50% חורים, יש להרחיב את חלון רשת הפלדה, יש לקבוע את כמות ההתפשטות החיצונית הספציפית בהתאם לעובי המעגל המודפס, עובי רשת הפלדה, הפער בין החור למוליך וגורמים נוספים.
באופן כללי, כל עוד ההתפשטות אינה עולה על 2 מ"מ, משחת ההלחמה תימשך לאחור ותתמלא לתוך החור. יש לציין כי ההתפשטות החיצונית לא יכולה להידחס על ידי חבילת הרכיב, או שהיא חייבת להימנע מגוף הרכיב, וליצור חרוז פח בצד אחד, כפי שמוצג באיור הבא.

"מבוא לתהליך ההרכבה הקונבנציונלי של PCBA"
1) הרכבה חד-צדדית
זרימת התהליך מוצגת באיור למטה
2) החדרה בצד אחד
זרימת התהליך מוצגת באיור 5 להלן

עיצוב פיני המכשיר בהלחמת גלים הוא אחד החלקים הפחות יעילים בתהליך הייצור, מה שמביא בהתאם את הסיכון לנזק אלקטרוסטטי ומאריך את זמן האספקה, וגם מגדיל את הסיכוי לטעויות.

3) הרכבה דו-צדדית
זרימת התהליך מוצגת באיור למטה
4) צד אחד מעורבב
זרימת התהליך מוצגת באיור למטה

אם יש מעט רכיבים דרך חורים, ניתן להשתמש בריתוך reflow ובריתוך ידני.

5) ערבוב דו-צדדי
זרימת התהליך מוצגת באיור למטה
אם ישנם יותר התקני SMD דו-צדדיים ומעט רכיבי THT, התקני החיבור יכולים להיות ריתוך חוזר או ריתוך ידני. תרשים זרימת התהליך מוצג להלן.
