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Assemblaggio e saldatura PCB

per il mercato dei servizi di produzione di componenti elettronici

In questo articolo vengono brevemente fornite informazioni relative all'assemblaggio di PCB. Presenteremo innanzitutto il mercato degli EMS, quindi definiremo cosa si intende per PCB e ne illustreremo l'importanza. Troverai inoltre informazioni sul processo di saldatura e sul ruolo essenziale dell'N2.

 

Per comprendere meglio l'importanza della produzione di schede a circuito stampato (PCB) nel mercato dei servizi di produzione di componenti elettronici (EMS) in crescita, abbiamo anche creato una serie di articoli che trattano in dettaglio i seguenti argomenti relativi all'assemblaggio di PCB.

Continua a leggere per saperne di più.

 

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Mercato dei servizi di produzione di componenti elettronici (EMS)

In termini semplici, il mercato degli EMS comprende aziende che producono componenti per i produttori di apparecchiature originali (OEM). Tra questi OEM figurano aziende nei settori della produzione di computer, elettronico, aerospaziale e della difesa, medico e sanitario, automobilistico, produzione di semiconduttori, robotica, agricoltura e produzione di potenza ed energia.

 

Un enorme bacino di domanda per i fornitori di EMS è rappresentato dal settore dei veicoli elettrici (EV). Quando un OEM, come un produttore automobilistico, si avvale di un'azienda EMS, può concentrarsi sull'assemblaggio e sullo sviluppo complessivo dell'auto. L'OEM garantisce inoltre che tutte le parti si adattino perfettamente tra loro.

 

Naturalmente, le PCB svolgono un ruolo fondamentale nel mercato degli EMS. In particolare, il funzionamento dei veicoli elettrici, nonché delle apparecchiature correlate, come le stazioni di ricarica, dipende da PCB avanzate. Maggiori informazioni sul mercato degli EMS sono disponibili nella nostra WIKI dedicata.

 

Che cos'è una PCB?

Una scheda a circuito stampato, o PCB, è realizzata in materiale isolante, come fibra di vetro o plastica, e contiene percorsi conduttivi. Prima dell'uso, alla scheda viene applicato uno stencil e viene tagliata a misura. Ai componenti da montare viene quindi aggiunta la pasta saldante prima della saldatura.

 

In genere, i componenti vengono fissati con la tecnologia a foro passante (THT), anche se attualmente la tecnologia a montaggio superficiale (SMT) sta diventando la norma. Durante la saldatura viene utilizzato N2 per la sua natura inerte e i bassi livelli di ossidazione. Questo e altri vantaggi sono discussi nel nostro articolo dedicato.

Una persona utilizza un tablet per creare un progetto di scheda a circuito stampato

Processi di saldatura per la produzione di schede a circuito stampato

Esistono tre metodi comunemente utilizzati per la saldatura. Si tratta della saldatura a onda, a riflusso e selettiva. Nell'assemblaggio di PCB, vengono solitamente utilizzati i metodi a onda e a riflusso. Il processo giusto dipende dall'utilizzo della tecnologia THT o SMT. La saldatura a onda viene utilizzata principalmente per la tecnologia THT, mentre quella a riflusso è ideale per la SMT. 

 

Nel confronto tra saldatura a onda e a riflusso, è importante comprendere che il metodo a riflusso comporta un processo di indurimento in forno a circa 250 °C. Questo perché la lega saldante deve stabilizzarsi dopo l'applicazione. Con la saldatura a onda, la scheda viene fatta passare su un bagno di lega saldante per fissare i componenti metallici.

 

Vale la pena menzionare che la saldatura selettiva può essere applicata anche a PCB con tecnologia THT. Questo perché il metodo è simile alla saldatura a onda, ma meno economica e veloce. La saldatura selettiva è più precisa e consente una migliore bagnatura. Offre essenzialmente i vantaggi della saldatura manuale attraverso un processo automatizzato ed è necessaria per le PCB con tecnologia THT.

 

Con le informazioni sopra riportate, vale la pena sottolineare che la tecnologia SMT sta diventando la preferita grazie ai suoi vantaggi, tra cui la capacità di progettare PCB più compatte con circuiti più corti. Quest'ultimo aspetto consente connessioni più veloci. Ci occuperemo ulteriormente delle differenze tra THT e SMT qui.

 

L'azoto è essenziale per il processo di assemblaggio di PCB

L'N2 è la scelta preferita per l'assemblaggio di PCB grazie alle sue proprietà di bagnatura e di ossidazione ridotta. Quest'ultimo aspetto garantisce un flusso di lega saldante più regolare e legami più forti con i pad delle PCB e i conduttori dei componenti. È necessario assicurarsi di abbinare il flusso corretto al tipo di saldatura. L'N2 produce anche meno scorie.

L’N2 riduce la formazione di ossido

L'ossido è un composto di ossigeno che previene od ostacola la bagnatura della lega saldante sulla PCB. Può anche causare corrosione. Sebbene l'ossido non possa essere completamente evitato, l'N2 ne riduce l'impatto. Gli ossidi superficiali devono essere rimossi con flussanti prima del processo di saldatura.

Una minore tensione superficiale consente un flusso migliore della lega saldante

Per garantire che la lega saldante scorra esattamente dove richiesto, è importante avere la tensione superficiale desiderata. Ciò è più semplice con l'N2 che con l'aria (e con l'ossigeno in essa contenuto). L'N2 consente una migliore bagnatura dei pad degli SMD e una migliore penetrazione nei fori passanti placcati e metallizzati nelle PCB assemblate con tecnologia THT. Un flusso migliore comporta anche una minore necessità di rilavorazione.

L’N2 riduce la formazione di scorie

Le scorie sono costituite da uno strato di ossido che si forma sulla lega saldante liquida, soprattutto nelle macchine. Ciò si verifica in genere quando sono presenti grandi quantità di stagno liquido, come nella saldatura a onda e selettiva. Le scorie non sono altro che stagno ossidato. Minore la produzione di scorie, minore sarà la necessità di manutenzione.

Motivi per optare per la generazione di N2 in loco

Esistono due modi principali per ricevere N2: utilizzare la generazione in loco o un servizio di consegna. Un generatore di azoto consente di avere sempre il gas disponibile quando necessario. Inoltre, riduce le emissioni di carbonio perché elimina la necessità di trasporto. 

 

Scopri di più sui vantaggi della generazione di azoto in loco per l'assemblaggio di PCB

 

Anche se un impianto di generazione di azoto richiede costi inziali, tra cui l'acquisto del compressore d'aria, del generatore stesso, dell'attrezzatura per il trattamento dell'aria (essiccatori e filtri) e lo stoccaggio di aria e N2, in genere si ripaga rapidamente. Sono inoltre disponibili skid per N2 completi, che contengono tutto ciò di cui hai bisogno per iniziare.

 

Quando si investe in un compressore d'aria per l'assemblaggio di PCB, è possibile utilizzare apparecchiature a iniezione di olio, perché le giuste apparecchiature di trattamento dell'aria possono migliorare la qualità dell'aria a un livello sufficiente per le aziende piccole e medie che producono PCB. Per la saldatura, è inoltre consigliabile optare per un generatore con tecnologia PSA (Pressure Swing Adsorption), in grado di offrire la purezza corretta (fino a purezza molto elevata), adattata al tuo processo.

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