Υπάρχουν πολλά είδημηχανές συγκόλλησης κυμάτων. Ωστόσο, τα βασικά εξαρτήματα και οι αρχές αυτών των μηχανών είναι τα ίδια. Ο βασικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται στη διαδικασία είναι ένας μεταφορικός ιμάντας που μετακινεί την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος σε διαφορετικές περιοχές, ένας δίσκος συγκόλλησης που χρησιμοποιείται στη διαδικασία συγκόλλησης, μια αντλία που παράγει τα πραγματικά κύματα, ένας ψεκαστήρας ροής και ένα μαξιλάρι προθέρμανσης. Η συγκόλληση είναι συνήθως ένα μείγμα μετάλλων.
Ροή
Η ροή στη διαδικασία συγκόλλησης κυμάτων έχει έναν πρωτεύοντα και έναν δευτερεύοντα στόχο. Ο πρωταρχικός στόχος είναι ο καθαρισμός των προς συγκόλληση εξαρτημάτων, κυρίως οποιουδήποτε στρώματος οξειδίου που μπορεί να έχει σχηματιστεί. Υπάρχουν δύο είδη ροών, διαβρωτικά και μη διαβρωτικά. Οι μη διαβρωτικές ροές απαιτούν προκαθαρισμό και χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται χαμηλή οξύτητα. Οι διαβρωτικές ροές είναι γρήγορες και απαιτούν ελάχιστο προκαθαρισμό, αλλά έχουν υψηλότερο επίπεδο οξύτητας.
Προθέρμανση
Η προθέρμανση βοηθά στην επιτάχυνση της διαδικασίας συγκόλλησης και αποτρέπει το θερμικό σοκ.
Καθάρισμα
Ορισμένοι τύποι ροών, που ονομάζονται "no-clean" fluxes, δεν απαιτούν καθαρισμό. Τα υπολείμματά τους είναι ακίνδυνα μετά τη διαδικασία της συγκόλλησης. Συχνά, οι μη καθαρές ροές είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες στις συνθήκες διεργασίας, γεγονός που μπορεί να τις καταστήσει ανεπιθύμητες σε ορισμένες εφαρμογές. Ωστόσο, άλλοι τύποι ροών απαιτούν ένα στάδιο καθαρισμού όπου το PCB πλένεται με διαλύτες και/ή απιονισμένο νερό για την απομάκρυνση των υπολειμμάτων ροής.
Φινίρισμα και ποιότητα
Η ποιότητα εξαρτάται από τη σωστή θερμοκρασία όταν θερμαίνεται και από την σωστά επεξεργασμένη επιφάνεια.
Τύποι συγκόλλησης
Διάφοροι συνδυασμοί κασσίτερου, μολύβδου και άλλων μετάλλων χρησιμοποιούνται για την κατασκευή συγκόλλησης. Ο συνδυασμός που χρησιμοποιείται εξαρτάται από τις επιθυμητές ιδιότητες. Οι πιο δημοφιλείς συνδυασμοί είναι το κράμα SAC (κασσίτερος (Sn)/άργυρος (Ag)/χαλκός (Cu)) για διεργασίες χωρίς μόλυβδο και Sn63Pb37 (Sn63A), ένα ευτηκτικό κράμα που αποτελείται από 63 τοις εκατό κασσίτερο και 37 τοις εκατό μόλυβδο. Ο τελευταίος συνδυασμός έχει υψηλή αντοχή, μικρό εύρος τήξης και γρήγορη τήξη και στερεοποίηση (δηλαδή, δεν υπάρχει "πλαστικό" εύρος μεταξύ της στερεάς και της λιωμένης κατάστασης όπως στο παλαιότερο κράμα 60 τοις εκατό Sn/40 τοις εκατό Pb). Οι υψηλότερες συνθέσεις κασσίτερου δίνουν στη συγκόλληση μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση, αλλά αυξάνουν το σημείο τήξης. Μια άλλη κοινή σύνθεση είναι 11 τοις εκατό κασσίτερος, 37 τοις εκατό μόλυβδος, 42 τοις εκατό βισμούθιο και 10 τοις εκατό κάδμιο. Αυτός ο συνδυασμός έχει χαμηλότερο σημείο τήξης και είναι χρήσιμος για τη συγκόλληση εξαρτημάτων ευαίσθητων στη θερμότητα. Οι περιβαλλοντικές απαιτήσεις και οι απαιτήσεις απόδοσης επηρεάζουν επίσης την επιλογή του κράματος. Οι κοινοί περιορισμοί περιλαμβάνουν τον μόλυβδο (Pb) όταν απαιτείται συμμόρφωση με το RoHS και τον καθαρό κασσίτερο (Sn) όταν η μακροπρόθεσμη αξιοπιστία αποτελεί πρόβλημα.
Επίδραση του ρυθμού ψύξης
Είναι σημαντικό να αφήνετε τα PCB να κρυώνουν με λογικό ρυθμό. Εάν κρυώσουν πολύ γρήγορα, τότε το PCB μπορεί να παραμορφωθεί και να επηρεαστεί η συγκόλληση. Από την άλλη πλευρά, εάν τα PCB αφεθούν να κρυώσουν πολύ αργά, τότε τα PCB θα γίνουν εύθραυστα και ορισμένα εξαρτήματα μπορεί να καταστραφούν θερμικά. Τα PCB θα πρέπει να ψύχονται με ψεκασμό νερού ή με ψύξη αέρα για να μειωθεί το επίπεδο ζημιάς στην πλακέτα.
Θερμικό προφίλ
Το θερμικό προφίλ είναι η μέτρηση πολλών σημείων σε μια πλακέτα κυκλώματος για τον προσδιορισμό της θερμικής απόκλισης κατά τη διαδικασία συγκόλλησης. Στην κατασκευή ηλεκτρονικών ειδών, το SPC (Statistical Process Control) βοηθά στον προσδιορισμό του εάν η διαδικασία είναι υπό έλεγχο μετρώντας τις παραμέτρους επαναροής όπως ορίζονται από την τεχνική συγκόλλησης και τις απαιτήσεις εξαρτημάτων.
Ύψος κύματος συγκόλλησης
Το ύψος του κύματος συγκόλλησης είναι μια βασική παράμετρος που πρέπει να αξιολογηθεί κατά τη ρύθμιση μιας διαδικασίας συγκόλλησης κυμάτων. Ο χρόνος επαφής μεταξύ του κύματος και του εξαρτήματος που πρόκειται να συγκολληθεί ορίζεται συνήθως σε 2 έως 4 δευτερόλεπτα. Αυτός ο χρόνος επαφής ελέγχεται από δύο παραμέτρους στο μηχάνημα, την ταχύτητα του μεταφορέα και το ύψος κύματος, και μια αλλαγή σε οποιαδήποτε από αυτές τις δύο παραμέτρους θα έχει ως αποτέλεσμα αλλαγή στον χρόνο επαφής. Το ύψος κύματος συνήθως ελέγχεται αυξάνοντας ή μειώνοντας την ταχύτητα της αντλίας στο μηχάνημα. Εάν απαιτείται πιο λεπτομερής τεκμηρίωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα εξάρτημα που καταγράφει ψηφιακά τον χρόνο επαφής, το ύψος και την ταχύτητα για την αξιολόγηση και τον έλεγχο των αλλαγών. Επιπλέον, ορισμένες μηχανές συγκόλλησης κυμάτων επιτρέπουν στον χειριστή να επιλέξει μεταξύ ενός ομαλού στρωτού κύματος ή ενός ελαφρώς υψηλότερης πίεσης «χορευτικού» κύματος.
