Connettori per saldatura reflow

TECNOLOGIE –

Utilizzare i connettori Teka realizzati in tecnologia SBL consente di velocizzare il processo produttivo e di abbattere i costi e il livello di difettosità


I
connettori in tecnologia SBL (Solder flux bearing technology) sono saldabili in rifusione, contemporaneamente a tutti gli altri componenti SMT, pur essendo dei TH. Questa peculiarità riduce di alcune fasi il processo produttivo, eliminando la saldatura a onda o la saldatura selettiva. Il loro utilizzo consente di abbattere i tempi di lavorazione e diminuisce la possibilità di introdurre difetti, in pratica amplia il margine operativo aumentando il livello di efficienza. La semplicità di questa tecnologia, distribuita in Italia da i-tronik, risiede nella possibilità di disporre di un significativo volume di lega, capace di dar vita alla formazione di giunti di saldatura conformi alla normativa IPC, e comunque tale da poter riempire fori di schede con spessore di 0,125" (3,20 mm). Si prestano molto bene anche come connettori stack, per impilare e creare un bus di comunicazione tra più circuiti stampati. In pratica si inserisce un PCB sul lato top e uno sul lato bottom di una scheda mediana. In questo caso i connettori servono a realizzare un accoppiamento di tre schede tramite le due terminazioni opposte di uno stesso connettore. Sporgendo le terminazioni sui due lati della scheda, l'utilizzo di normali connettori di fatto ne impedisce il processo di saldatura in onda. La tecnologia SBL offre in questo caso una soluzione efficace e razionale, permettendo la saldatura per rifusione del connettore sulla scheda centrale senza che vengano contaminate le due estremità libere dei terminali, abbreviando inoltre l'iter di processo.
"Con l'utilizzo dei connettori SBL si migliorano le prestazioni del processo -spiega Michele Mattei, sales manager di i-tronik - e si sfrutta al meglio la linea produttiva. Nell'ottica odierna di riduzione dei costi, questo si traduce  in un  migliore utilizzo dei capitali già investiti o in altre parole in un più veloce ritorno degli investimenti".

Come si saldavano i connettori ieri
Contrariamente agli altri componenti di tipo attivo o passivo, i connettori devono resistere alla forza esercitata durante l'azione di accoppiamento e disaccoppiamento, oppure funzionare da elementi strutturali del dispositivo, per cui devono possedere i requisiti di resistenza meccanica necessari in molte applicazioni, caratteristiche più consone ai connettori TH che non a quelli SMT.
Dalla classica saldatura manuale dei connettori si è passati a quella automatizzata con minionda, in parallelo si è cercato il percorso che consentisse di saldare in un'unica soluzione in forno con gli altri componenti SMD, la cui presenza sulle schede diventava sempre più preponderante.
Le soluzioni iniziali hanno fatto ricorso all'utilizzo dei pre-form o della deposizione serigrafica nel processo pin-in-paste; con crescente insistenza si va imponendo oggi la tecnologia Solder Flux Bearing Technology grazie alla sua maggiore semplicità sia concettuale che operativa.
È evidente come la saldatura manuale, per quanto effettuata a temperature relativamente basse sia totalmente dipendente dalle capacità e dalla preparazione dell'operatore. L'utilizzo dei pre-form ne consente la rifusione durante il processo smt, ma pone il doppio problema del reperimento (forme, dimensioni, quantità) e di come piazzarli automaticamente. La saldatura selettiva, per quanto flessibile,  richiede investimenti elevati e risulta difficile sulle schede densamente popolate e sulle multilayer per via degli strati diffusi che assorbono dosi elevate di energia, osservazione questa che vale anche per i circuiti di potenza. 
La tecnologia pin-in-paste consente la saldatura per rifusione dei componenti TH insieme a quelli a montaggio superficiale. Questo metodo non richiede investimenti di linea supplementari,  potendo molte P&P montare anche componenti TH. I requisiti richiesti ai connettori sono di avere il corpo in materiale compatibile con la temperatura di rifusione e una sufficiente distanza tra la superficie della scheda e il loro lato bottom (altezza di stand-off) per garantire che non ci sia contatto col deposito di pasta saldante.
Tutte queste implicazioni non intervengono nell'utilizzo della tecnologia SBL, la cui adozione è ulteriormente avvalorata dalla semplicità del processo di assemblaggio che questi connettori richiedono.

Com'è realizzato il connettore
In fase di produzione, nel corpo del connettore, a stretto contatto di ogni terminale, vengono annegate una calibrata quantità di lega e di flussante, sufficienti a formare un giunto di saldatura. Questo volume di lega è opportunamente dosato per assecondare le diverse esigenze che derivano dall'avere spessori di schede differenziati su cui i connettori andranno assemblati. Un punto di forza di questa tecnologia è di utilizzare, durante il processo produttivo dei connettori, della lega in filo che consente di poter disporre sia di diverse formulazioni di flussante che di leghe metalliche.
Per la saldatura reflow dei connettori SBL si parte da profili di rifusione standard con cui si possono raggiungere dei buoni risultati con aggiustamenti minimi. Praticamente si eseguono le stesse modifiche normalmente apportate nel profilare schede a tecnologia mista in cui ci sia la presenza di componenti da saldare con la tecnica del pin-in-paste. In queste applicazioni è spesso necessario aggiustare il profilo termico perché la temperatura all'interno del foro sia prossima a quella di rifusione nel momento in cui la lega comincia a liquefare, per agevolare la completa penetrazione per capillarità lungo tutto il foro. Gli aggiustamenti saranno comunque in funzione di diversi fattori, quali la capacità del forno di rifusione, la massa termica della scheda e le sue caratteristiche dissipative.

Robustezza e affidabilità
Robustezza e affidabilità sono due requisiti che devono caratterizzare i connettori a innesto, perché frequenti manovre di inserzione ed estrazione possono comprometterne l'integrità. Il corpo dei connettori SBL è di tipo termoplastico e resiste all'alta temperatura. I terminali sono in rame con finitura superficiale in oro o stagno; in quest'ultimo caso il costruttore ha curato che il plating sia stato eseguito mantenendo il tenore di stress il più basso possibile per evitare la formazione di whiskers.
i-tronik, lavorando da anni a stretto contatto coi propri clienti, riesce a capirne ogni nuova esigenza e a dare il necessario supporto al fine di rendere agevole l'approccio anche a nuovi processi produttivi; presso la propria sede dispone di una linea completa dove eseguire prove di assemblaggio e saldatura, dispone inoltre della necessaria tecnologia per la verifica della qualità e dell'affidabilità del prodotto finito.

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