Scopri come l'azoto limita l'ossidazione, migliora la bagnabilità, riduce le scorie e protegge gli ugelli per saldatura selettiva, oltre ai requisiti di purezza e portata.
Nella saldatura selettiva, l'azoto crea un'atmosfera locale a basso contenuto di ossigeno attorno all'ugello a mini-onda e al giunto saldato. Limita l'ossidazione della lega fusa, favorisce bagnatura e drenaggio, riduce le scorie e aiuta a mantenere stabile l'onda di saldatura.
Poiché la saldatura selettiva protegge solo l'area programmata, il consumo di azoto è normalmente inferiore rispetto a un processo che deve inertizzare una zona di saldatura molto più ampia. Il fabbisogno effettivo dipende comunque dalla macchina, dal numero di ugelli, dalla chiusura e dal livello di ossigeno desiderato.
La lega saldante fusa reagisce rapidamente con l'ossigeno. Sulla superficie dell'onda, sull'ugello e sulla lega mentre si separa dal giunto può formarsi una pellicola di ossido.
Questa pellicola di ossido ostacola la bagnatura e il drenaggio della lega saldante. Il risultato può essere un riempimento insufficiente dei fori, punte di saldatura, bandierine o ponti tra pin adiacenti.
Il flussante rimuove l'ossido esistente dalla piazzola e dal terminale del componente, ma la sua attività è limitata da tempo e temperatura. Un'atmosfera di azoto riduce la nuova ossidazione durante il contatto con la lega, offrendo al flussante una finestra di processo più ampia e stabile.
Per questo motivo, le attuali macchine DEZ macchine per saldatura selettiva utilizzano la saldatura a mini-onda assistita da azoto attorno ai giunti THT programmati.
L'azoto non migliora la saldatura modificando direttamente la lega. Migliora le condizioni in cui operano la lega saldante e il flussante.
Con meno ossido sulla superficie della lega fusa, la lega può bagnare la piazzola e il terminale del componente in modo più uniforme. Ciò può migliorare il flusso capillare nei fori metallizzati e contribuire al riempimento richiesto, soprattutto con leghe senza piombo, connettori grandi o PCBA con maggiore massa termica.
L'azoto non può compensare una piazzola contaminata, una scarsa saldabilità del componente, un ugello inadatto o un tempo di contatto insufficiente. Queste condizioni devono comunque essere corrette mediante il programma di saldatura e la scelta dei materiali.
Il punto in cui la PCBA lascia la mini-onda è particolarmente importante. La lega deve drenare in modo pulito dal giunto senza lasciare ponti o punte.
L'ossido sulla superficie della lega può disturbare questa separazione. Spostando l'ossigeno attorno all'ugello e alla zona di separazione, l'azoto favorisce un drenaggio più pulito e può ridurre ponti, picchi e bandierine di saldatura.
I connettori a passo fine possono beneficiare di questa finestra di processo più ampia, ma direzione di estrazione, dimensione dell'ugello, altezza della lega e velocità di movimento restano altrettanto importanti.
Le scorie si formano quando la lega saldante fusa si ossida. Un eccesso di scorie consuma lega, contamina la superficie del crogiolo e aumenta la manutenzione attorno alla pompa e all'ugello.
L'azoto limita il contatto tra ossigeno e lega fusa. Questo riduce la formazione di scorie e aiuta la mini-onda a mantenere una superficie più pulita e stabile.
Anche l'ugello beneficia della minore ossidazione. L'accumulo di ossido può interferire con la bagnatura dell'ugello, modificare la forma dell'onda e infine ridurre l'altezza effettiva della lega.
In base a dimensioni, forma e fornitore, un ugello sostitutivo per saldatura selettiva può costare circa US$100–300. La maggior parte delle fabbriche mantiene inoltre diversi formati di ugello per differenti PCBAs. Proteggere gli ugelli riduce quindi sia i costi di sostituzione sia il rischio di interruzioni della produzione.
L'azoto non elimina la necessità di manutenzione dell'ugello. Gli operatori devono comunque ispezionare l'apertura, rimuovere i depositi, mantenere la bagnatura dell'ugello e verificare l'altezza dell'onda.
Molti sistemi di saldatura selettiva riscaldano l'azoto prima che raggiunga l'area dell'ugello. L'azoto riscaldato impedisce al gas freddo di raffreddare la mini-onda e può fornire calore locale aggiuntivo all'area di saldatura trattata con flussante.
Il preriscaldamento aiuta a far evaporare il solvente del flussante prima che la PCBA entri in contatto con la lega fusa. Se una quantità eccessiva di flussante liquido, solvente o umidità raggiunge la mini-onda, può generare spruzzi e disturbare l'onda.
L'azoto riscaldato può ridurre questo rischio favorendo il preriscaldamento locale, ma non garantisce la scomparsa degli spruzzi. Quantità di flussante, temperatura della scheda, tempo di preriscaldamento e umidità devono comunque essere controllati.
Per PCBAs con elevata massa termica può essere ancora necessario un preriscaldamento dedicato a infrarossi o convezione.
Una portata elevata da sola non produce un'atmosfera di azoto stabile. Purezza, portata, pressione, temperatura e perdite devono funzionare insieme.
| Parametro di processo | Perché è importante | Se è instabile |
|---|---|---|
| Purezza dell'azoto | Determina quanto ossigeno entra con il gas fornito | Possono aumentare ossidazione e formazione di scorie |
| Portata | Sposta l'aria attorno all'ugello e all'area di saldatura | Una portata bassa consente l'ingresso dell'aria circostante |
| Pressione in ingresso | Mantiene l'alimentazione di gas richiesta attraverso la macchina | La perdita di pressione può modificare l'atmosfera protettiva |
| Temperatura dell'azoto | Impedisce al gas freddo di raffreddare l'onda di saldatura | Il gas non riscaldato può ridurre la stabilità termica locale |
| Tenuta delle tubazioni e della chiusura | Evita miscelazioni inutili con l'aria dello stabilimento | Le perdite aumentano il contenuto di ossigeno e il consumo di gas |
La purezza indicata dalla sorgente di azoto non corrisponde sempre alle condizioni di ossigeno sul giunto saldato. All'uscita dall'ugello, l'azoto si mescola con l'aria circostante; l'atmosfera effettiva dipende quindi anche dal design dell'ugello, dalla direzione del flusso, dalla chiusura e dalle perdite.
Per applicazioni impegnative, l'ossigeno dovrebbe essere valutato vicino all'area di saldatura effettiva, invece di affidarsi soltanto alla purezza visualizzata dal generatore di azoto.
La DEZ-H3500A macchina di saldatura selettiva automatica utilizza azoto attorno al proprio ugello a mini-onda per limitare l'ossidazione e favorire la bagnatura della lega.
La specifica attuale richiede una purezza dell'azoto superiore a 99.998%, una pressione in ingresso di 3–4 bar e un consumo di circa 1–2 m³/h per ugello in funzione.
Questi valori si applicano alla configurazione H3500A. Altre macchine possono avere quantità di ugelli, requisiti di portata o pressioni operative differenti; l'alimentazione di azoto deve quindi essere verificata sul modello selezionato e non copiata tra macchine.
Le bombole di azoto possono essere pratiche per saldature occasionali, prove di processo o emergenze. La produzione regolare richiede ordini, stoccaggio e sostituzioni ripetuti, con il rischio di interruzione quando una bombola si esaurisce.
Un generatore di azoto installato in sede produce azoto continuamente da aria compressa pulita e secca. Di norma è più pratico quando le saldatrici selettive funzionano frequentemente o su più turni.
La Generatore di azoto SMT DEZ-D59-2N fornisce un'uscita standard di 3 Nm³/h, una purezza fino a 99.999% e una pressione regolabile da 0.1 to 0.65 MPa.
Prima di collegarlo a una saldatrice, confrontare la sua uscita con la domanda continua e di picco complessiva della macchina. Devono essere considerate anche le perdite nelle tubazioni, le macchine aggiuntive e la futura espansione della produzione.
L'azoto amplia la finestra di processo della saldatura selettiva, ma non può correggere una lega inadatta, un eccesso di flussante, un preriscaldamento insufficiente o un ugello scelto in modo errato.
La formazione di vuoti o sacche di gas non deve essere trattata come un problema dovuto soltanto all'azoto. Devono essere valutati anche quantità di flussante, evaporazione del solvente, geometria del foro, saldabilità, tempo di contatto e drenaggio della lega.
Un processo stabile combina quindi la corretta atmosfera di azoto con controllo del flussaggio, preriscaldamento, temperatura di saldatura, altezza dell'onda, tempo di contatto e direzione di estrazione.
Inviare a DEZ il modello della saldatrice selettiva, il numero di crogioli e ugelli, la purezza di azoto richiesta, la pressione operativa, il consumo continuo e le ore di lavoro giornaliere.
