Selektif lehimleme ile dalga lehimleme arasında seçim yapmak genellikle teorik bir egzersiz değildir. Bu durum, bir kartın hâlâ verimli lehimleme gerektiren delik içi (THT) bileşenler içermesi, ancak montajın artık basit bir eski tip tasarım gibi davranmaması durumunda ortaya çıkar. Yüksek konnektörler yakındaki parçaları gölgeler. Alt yüzeydeki SMT bileşenleri geçiş mesafesini azaltır. Termal kütle bir bölgeden diğerine değişiklik gösterir. Operatörlerin, her işi manuel düzeltmeye dönüştürmeden, daha önce reflow işleminden geçmiş parçaları koruyan bir prosese ihtiyacı vardır. Bu noktada, “Hangi lehimleme yöntemi daha ucuz?” sorusu yanlış bir ilk soru haline gelir. Daha iyi soru, gerçek kart karması için hangi yöntemin en az kaçak/kusur (escape) ürettiğidir.
Dalga lehimleme, montajın bir lehim dalgasına konveyörlü temasına uygun olması ve kart tasarımının prosese saygı duyması durumunda üretkenliğini korur. Selektif lehimleme, yalnızca belirli THT bağlantılarının lehimlenmesi gerektiğinde veya karma teknoloji geometrisi tüm kartı dalgaya maruz bırakmayı çok riskli hale getirdiğinde cazip hale gelir. İki proses de otomatik olarak diğerinden daha iyi değildir. Her biri üretim hızı, fikstür/palet disiplini, termal maruziyet, maskeleme yükü ve lehim noktası erişimi arasındaki dengeyi değiştirir.
ReversePCB genel dalga lehimleme prosesini zaten kapsamaktadır. Bu makale, mühendislerin gerçekte karşılaştığı karar noktasına odaklanmaktadır: Karma teknolojili bir PCB ne zaman dalga lehimlemede kalmalı ve selektif lehimleme ne zaman daha güvenli veya daha ekonomik bir seçimdir?
İki prosesin kart seviyesinde değiştirdiği şeyler
Dalga lehimleme, akı (fluks) uygulaması ve ön ısıtmanın ardından montajın alt yüzeyini sürekli bir lehim dalgasına maruz bırakır. Birçok bağlantı tek seferde oluştuğu için verimlidir, ancak kartın bu maruziyete fiziksel olarak uygun olması gerekir. Bileşen yönelimi, bacak uzantısı, palet stratejisi, alt yüzey yasaklı alanları (keep-out) och lehim hırsızları (solder thieves) önem taşır. Kart dalga lehimleme için tasarlanmamışsa, proses genellikle maskeleme, palet karmaşıklığı veya manuel yeniden işleme (rework) ile durumu telafi etmeye çalışır.
Selektif lehimleme, lehimlemeyi yalnızca gerektiği yere, genellikle kontrollü akı uygulaması ve ön ısıtmanın ardından programlanmış bir nozul yolu aracılığıyla uygular. Bu da onu, SMT reflow işleminden sonra yalnızca az sayıda delik içi bağlantının kaldığı karma teknolojili ürünler için daha uygun hale getirir. Bu esnekliğin bedeli döngü süresi (duruş süresi) ve proses programlama çabasıdır. Selektif bir proses kartı daha iyi koruyabilir ve daha az ikincil soruna yol açabilir, ancak büyük miktardaki basit THT bağlantıları için nadiren en hızlı seçimdir.
Dalga lehimlemenin hâlâ mantıklı olduğu durumlar
Dalga lehimleme, kartın yüksek THT yoğunluğuna, uyumlu alt yüzey geometrisine ve paletleri veya hat ayarlarını haklı çıkaracak kadar yeterli üretim hacmine sahip olduğu durumlarda yerini korur. Bağlantıların çoğu aynı anda lehime ihtiyaç duyuyorsa ve kart bu bağlantıları dalgaya güvenle sunabiliyorsa proses son derece verimli kalır. Ayrıca bacak uzunlukları, aralıklar ve yönelimler köprülemeyi ve süzülmeyi yerleşik DFM (Üretim İçin Tasarım) kurallarıyla yönetebilecek kadar tutarlı olduğunda da iyi çalışır.
Kilit ifade “bu bağlantıları dalgaya güvenle sunabilmektir.” Dalga lehimleme için gerçekten tasarlanmış kartlar genellikle mantıklı bileşen yönelimi, alt yüzeydeki SMT maruziyeti için korumalı yapıştırma veya yasaklı alan stratejisi ve konnektörlerin veya trafo bacaklarının yakınındaki bakır dengesizliği hakkında net bir düşünce içerir. Bu durumda dalga lehimleme eski moda değildir; yalnızca ürünle mükemmel şekilde eşleşmiştir.
Takt süresi kritik olduğunda ve ürün ailesi kararlı olduğunda da cazibesini korur. Olgun bir dalga lehimleme prosesi, akı yoğunluğu, ön ısıtma, konveyör açısı ve lehim potası koşulları sıkı bir şekilde kontrol edildiği sürece, öngörülebilir operatör iş yüküyle çok sayıda montajı işleyebilir.
Selektif lehimlemenin daha iyi bir mühendislik yanıtı olduğu durumlar
Hassas alt yüzey SMT bileşenlerine sahip karma teknolojili kartlar
Alt yüzeyde lehimlenmiş (reflow geçiren) bileşenler dalgaya maruz kalmayı riskli veya korunmasını pahalı hale getirdiğinde, selektif lehimleme genellikle daha temiz bir cevaptır. Kartın dalgadan zarar görmeden çıkması için kapsamlı palet tasarımı, karmaşık maskeleme veya sık sık düzeltme yapılması gerekiyorsa, dalga lehimlemenin görünen üretkenlik avantajı kaybolmaya başlar.
Yalnızca birkaç delik içi bağlantısı kalmış kartlar
Bazı montajlar ağırlıklı olarak SMT içeriğe sahiptir ve yalnızca hâlâ delik dolgusu gerektiren az sayıda konnektör, röle, siperlik veya güç bacağına sahiptir. Bu küçük bağlantı sayısı için tüm ürünü dalgadan geçirmek ekonomik olarak haklı çıkarılması zordur. Selektif lehimleme, termal maruziyeti ve lehim temasını gerekli alanlarla sınırlar ve genellikle ikincil temizleme veya siperleme işlerini azaltır.
Bağlantı erişiminin önemli ölçüde değiştiği montajlar
Selektif nozullar; zorlu konnektör alanlarını, yüksek gövdeleri ve karmaşık bacak geometrilerini yerleşim tavizleri yerine programlanmış proses özellikleri olarak işlemeyi kolaylaştırır. Bu durum DFM ihtiyacını ortadan kaldırmaz, ancak kart homojen şekilde dalgaya uygun olmadığında proses mühendislerine daha fazla kontrol sağlar.
Mühendislerin genellikle küçümsediği proses riskleri
Dalga lehimleme kararlarındaki en yaygın hata, yalnızca üretim hızını hesaba katıp yeniden işleme yükünü göz ardı etmektir. Bir hat, köprüleme, sarkma (icicling), lehim eksikliği veya maskelenmiş alan hasarı zaman kazancını silmeye yetecek kadar denetim ve onarım işi ekleyene kadar verimli görünebilir. Kötü süzülme yollarına veya büyük termal emicilere (thermal sinks) sahip kartlar özellikle pahalı hale gelebilir çünkü kusur mekanizması paneller genelinde tutarlı bir şekilde tekrarlanır.
Selektif lehimlemedeki en yaygın hata, programlama esnekliğini proses disiplininin bir ikamesi olarak görmektir. Selektif lehimleme hâlâ akı yerleştirme hassasiyetine, ön ısıtma kontrolüne, nozul bakımına, temas süresi (dwell control) kontrolüne ve kart desteğine bağlıdır. Nozul yolu tek bir partiye göre ayarlanırsa ve bileşen bacak uzantısı veya konnektör gövdesi değiştiğinde yeniden doğrulanmazsa proses sessizce eksik delik dolgusuna veya aşırı ısınmış plastik gövdelere doğru kayabilir.
Her iki yöntemde de baskın risk genellikle üst aşamadaki tasarım uyumsuzluğudur. PCB yerleşimi süzülmeyi, yüksekliği, termal gölgelemeyi ve denetim erişimini hiç dikkate almadıysa, lehimleme yöntemi çözmesi gerekmediği sorunları yüklenmek zorunda kalır.
Gerçek bir üründe iki yöntem nasıl karşılaştırılır?
Bağlantı popülasyonu ile başlayın. Kartta dalgaya uyumlu çok sayıda THT bağlantısı varsa, dalga lehimleme ciddi bir temel karşılaştırmayı hak eder. SMT içeriği arasında yalnızca birkaç kritik bağlantı varsa, selektif lehimleme genellikle öne geçer. Ardından alt yüzey maruziyetini gözden geçirin. Mevcut lehimlenmiş parçalar, yapıştırıcılar veya düşük temizlik mesafeli alanlar birer yan not değil, maliyet sürücüsü olarak ele alınmalıdır.
Ardından, gerçek kalite kontrollerini karşılaştırın. Delik dolgu performansı, köprüleme oranı, lehim topu davranışı, konnektör gövdesi durumu ve proses sonrası temizleme talebi size soyut bir döngü süresinden çok daha fazlasını söyler. Dalga prosesi daha hızlı görünüyorsa ancak yoğun konnektör bölümlerinde tekrarlanan onarımlara yol açıyorsa, bu onarım süresi ekonomik karşılaştırmaya dahildir. Selektif lehimleme kaliteyi koruyor ancak her revizyonda uzun programlama ve nozul optimizasyonu gerektiriyorsa, bu mühendislik süresi de karşılaştırmaya dahildir.
Son olarak, lehimlemeden sonra ne olacağını düşünün. AOI (Otomatik Optik Denetim) kritik bağlantıları görebiliyor mu? X-ray (AXI) gerekli mi? Operatörlerin aynı alanları defalarca düzeltmesi muhtemel mi? Lehimlemeden hemen sonra kabul edilebilir görünen kartlar, denetim erişimi kötüyse veya konnektör gövdeleri marjinal lehim içbükeyliklerini (fillet) gizliyorsa yine de pahalıya mal olabilir.
Hat çalışmadan önce yanıtı etkileyen tasarım kontrol noktaları
Lehim yolu boyunca bileşen yönelimi önemlidir. Bacak uzantısı hedefleri, ped halkası (pad annulus), konnektör gövdesi boşluğu ve ısıya duyarlı bileşenlerin hedeflenen lehim bölgesine çok yakın durup durmadığı da öyle. Dalga prosesleri için süzülme ve gölgeleme temel konulardır. Selektif prosesler için nozul erişimi ve yerel ısı konsantrasyonu daha önemlidir. Her iki durumda da, fikstür desteği ve kart düzlüğü proses penceresinin geniş mi yoksa sinir bozucu derecede dar mı olacağını belirleyebilir.
DFM incelemesinin lehimleme yöntemi kilitlenmeden önce yapılmasının nedeni budur. Küçük bir konnektör döndürmesi veya yasaklı alan ayarlaması, karmaşık bir selektif yolu kararlı bir yola dönüştürebilir veya dalga paletini gereksiz kılabilir. Kart hatta ulaştığında, bu kolay kazanımlar genellikle gitmiş olur.
Sonuç
Selektif lehimleme ve dalga lehimleme farklı üretim sorunlarını çözer. Dalga lehimleme, kart gerçekten dalgaya uygun olduğunda ve THT bağlantı popülasyonu eşzamanlı lehimlemeyi ödüllendirecek kadar büyük olduğunda en güçlü seçenektir. Selektif lehimleme, karma teknoloji düzenleri, hassas alt yüzey SMT veya sınırlı THT popülasyonları tüm kartı dalgaya maruz bırakmayı zorlaştırdığında daha güçlüdür.
Doğru seçim; maskeleme, termal risk, denetim zorluğu ve yeniden işlemede en az gizli maliyetle kabul edilebilir bağlantılar üreten seçimdir. Kart prosesi sürekli olarak layout gerçeklerinin etrafından dolaşmaya zorluyorsa, basitleştirilmiş makine açıklamasını değil, gerçek yükü karşılaştırın. Daha iyi cevabın belirginleştiği yer genellikle burasıdır.
Seçici lehimleme ve dalga lehimleme arasındaki temel fark nedir?
Dalga lehimleme, tahtanın alt kısmını bir lehim dalgasına maruz bırakarak aynı anda birçok delikli eklem oluştururken, seçici lehimleme yalnızca programlanmış eklem konumlarına lehim uygular. Takas genellikle esnekliğe ve yerel kontrole karşı verimdir.
PCB montajı için seçici lehimleme ne zaman daha iyidir?
Seçici lehimleme, tahtanın çoğunlukla yalnızca birkaç delikli bağlantıya sahip SMT içeriğine sahip olması veya alt taraf SMT parçaları ve konektör geometrisinin dalga maruziyetini riskli veya korumayı pahalı hale getirmesi durumunda daha iyidir.
Dalga lehimleme her zaman seçici lehimlemeden daha mı ucuzdur?
zorunlu değil. Dalga lehimleme daha hızlı olabilir, ancak maskeleme, paletler, onarım işçiliği ve hasar riski, karma teknoloji panolarındaki bu avantajı silebilir. Doğru karşılaştırma, yalnızca döngü süresini değil, kusur ve yeniden işleme yükünü de içermelidir.
İki süreç arasından seçim yapmadan önce neler gözden geçirilmelidir?
Delik geçişi eklemi sayısını, alt taraftaki SMT pozunu, konektörü ve kurşun geometrisini, drenaj yollarını, delik doldurma gereksinimlerini, fikstür desteğini, inceleme erişimini ve beklenen miktarda maskeleme veya programlama çabasını gözden geçirin.
