Ad Onda Oppure No: Vantaggi e Svantaggi della Saldatura A Onda

Una sera quando non c’erano belle partite in TV, lasciai la mia ragazza convincermi ad andare a vedere una rappresentazione. Era scritta da un tizio famoso ed io ci sono andato a malavoglia. La parte che mi ha impressionato è stata quando un giovane ragazzo, la star, si chiedeva “Essere o non essere…” Apparentemente, era confuso su che azione intraprendere e si chiedeva cosa sarebbe successo dopo.  

Ciò mi portò a considerare se fossi stato un progettista PCB migliore, sapendo cosa accade dopo aver finito il mio progetto e dopo averlo mandato in produzione. Ultimamente, ho scoperto che avendo maggiore consapevolezza di come il mio PCB viene fruito nel mondo di tutti i giorni, dalla bozza di progetto alla vera e propria scheda, sarei capace di progettare di più in funzione a sfide potenziali di produzione e assemblaggio, specificatamente nelle mie scelte di saldatura.

Processi di produzione PCB

La fabbricazione di PCB consiste in due processi principali: fabbricazione ed assemblaggio. Ogni processo consiste in tanti importanti passaggi:

Fasi di fabbricazione PCB:

  1. L’ immagine della scheda (board image) è creata da un laser o su una pellicola.

  2. Se ci sono vari strati, viene fatta l’incisione dello strato interno (inner layer etching) , per scoprire le tracce di rame.

  3. Gli strati sono impilati e uniti (stacked and bonded) insieme.

  4. Vengono forati le via ed i fori di montaggio.

  5. Vengono forati gli strati esterni.

  6. Dove bisogna, i fori vengono placcati per garantire percorsi conduttivi per la corrente fra gli strati.

  7. Solder mask (Maschera di saldatura) viene applicata per proteggere le superfici e le tracce isolate.

  8. Viene stampata la serigrafia, che si compone di dati identificativi, simboli o testo.  

  9. Viene applicato un rivestimento metallico per proteggere la scheda.

 

Fasi di assemblaggio PCB:

  1. Uno strato iniziale di saldatura viene eseguito sulla scheda.

  2. Se inclusi, vengono posizionati Componenti MSD (Surface Mount Devices- SMD)

  3. Per assicurare i componenti MSD, viene seguito un riflusso di saldatura (solder reflow) dove la saldatura viene riscaldata per creare connessioni.  

  4. Le connessioni vengono ispezionate e, se necessario, vengono effettuati rielaborazioni e fissaggi manuali.

  5. Montata la tecnologia Through-hole  se prevista.

  6. Per assicurare la componentistica through-hole, viene eseguita la saldatura a onda (wave soldering).

  7. Viene effettuata un’altra ispezione e potrebbe essere eseguita un’altra fase di saldatura, è necessario assicurarsi che tutte le connessioni siano sicure.  

  8. Le basette vengono pulite per rimuovere qualsiasi detrito in eccesso e per protezione.

  9. Per produzione multipla di PCB, che è la più comune, le schede vengono separate in unità individuali.

Il risultato del processo di fabbricazione è un PCB con tracce, pad, e immagini pronte per installare le parti. Il metodo fondamentale di installazione o collegamento delle parti alla scheda è la saldatura. I produttori di PCB sostanzialmente utilizzano il riflusso per i componenti MSD, saldatura a onda per componenti through-hole o entrambi per assemblaggio schede di larga scala. Il metodo o i metodi che sono più applicabili, dipendono dal progetto PCB. Guardando a vantaggi e svantaggi della saldatura a onda, possiamo determinare se sia meglio saldare a onda oppure no.

Many thumbs up on green background

Sapere quando utilizzare la saldatura a onda ti farà ottenere pollici in su, di sicuro.

Quali sono i vantaggi della saldatura a onda (Wave Soldering)?

La saldatura a onda è utilizzata da molto tempo e fu il primo metodo per saldare componenti ai PCB quando le schede erano più larghe, le parti erano praticamente tutte componenti through-hole ed erano sparsamente posizionate sulla scheda. La saldatura a onda forniva una maniera automatica di produrre un gran numero di basette velocemente.

Oggi, la maggior parte dei progetti PCB, sono concentrati sul minimizzare lo spazio, che riduce la separazione tra componenti e rende l’utilizzo di componenti MSD e via più accattivante. Questi attributi di design non supportano l’utilizzo di scheda saldata completamente a onda e il costo aggiunto del suo utilizzo non può essere bilanciato alla sua velocità.

 

Saldatura selettiva, che è un tipo di saldatura a onda che è indirizzata a componenti specifici di regioni della scheda, è la soluzione per schede più piccole con componenti misti o trafficati (through-hole e MSD) Questo processo di saldatura a onda ha il vantaggio distinto sulle saldature a onda complete; inclusi:

  • Non c’è bisogno di colla per assicurare i componenti durante il riflusso di saldatura.

  • Le aree della basetta dove non è richiesta saldatura non devono essere mascherate.

  • Macchine di saldatura selettiva sono generalmente meno costose per funzionare.

  • I parametri per ognuno sono variabili e possono essere controllati più accuratamente.

  • Permette la saldatura a onda di essere applicata alle schede con MSD e via.

Quali sono gli Svantaggi della Saldatura a Onda?

Quando vengono comparate le saldature selettive, le saldature a onda complete hanno degli svantaggi; che includono:

Author-made graph of full board wave soldering versus selective wave soldering

I confronti e gli attributi possono essere difficili da comprendere, è importante conoscere i punti di forza dei differenti processi.

L’utilizzo di componenti MSD e basette a multiplo strato ha aumentato l’utilizzo di riflussi di saldatura. Se la tua scheda è composta da soli MSD, il riflusso è il metodo di saldatura preferibile. In ogni caso, il tuo progetto PCB include anche componenti through-hole, o appositamente, allora alcune forme di saldature a onda verranno probabilmente applicate. Il numero di componenti, il loro spazio sulla scheda e la richiesta di PCB sono tutti fattori che influenzeranno quale processo di saldatura a onda si dovrà usare. Tutto ciò è determinato dal tuo progetto.   

Come con tutti i design PCB, dovrebbe essere applicato un buon design per la produzione (DFM) (Design For Manufacturing). Ciò include la selezione e lo spazio sulla basetta del tipo di componenti ( (through-hole o MSD). L’utilizzo di un pacchetto software unificato di design PCB, come Altium designer, PDNA ti garantisce tutti gli strumenti di cui hai bisogno per progettare le tue schede e rispondere alla domanda se saldare a onda oppure no.

Per maggiori informazioni sulle saldature a onda o altri metodi di saldatura e come utilizzarle per disegnare il tuo PCB, contatta un esperto di Altium PCB design.

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PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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