Saldatura Vapor-Phase
Nella produzione di una scheda elettronica, il passaggio all’interno del forno rappresenta una delle operazioni più delicate dell’intero processo. Questo perché, contrariamente alle altre fasi, è un intervento indiretto, che passa attraverso il riscaldamento dell’atmosfera dentro il forno con l’impossibilità di controllarne i valori in ogni singolo punto.
Nel tradizionale forno a tunnel, infatti, le temperature vengono fatte variare, seguendo un profilo termico predefinito, in funzione dei materiali da trattare.
Proprio la corretta definizione di un simile profilo, il cui andamento deve essere studiato e creato per ogni singola produzione, comporta la necessità di dedicare un tempo significativo per garantire un risultato ottimale, si devono infatti effettuare una serie di prove, anche empiriche, e progressive ottimizzazioni di tale ciclo.
Tutti ciò, ovviamente, richiede del tempo e, soprattutto, comporta una serie di tentativi, con la possibilità di danneggiare alcuni componenti montati sulla scheda stessa.
Questo significa che, oltre a ridurre l’efficienza del processo produttivo, si ha un incremento delle spese, particolarmente significativo soprattutto in produzioni caratterizzate dall’impiego di componenti speciali o costosi.
Simili considerazioni, ovviamente, hanno un impatto trascurabile su produzioni numericamente significative, ben diverso è invece nel caso di produzioni limitate a pochi esemplari nelle quali i tempi di setup e gli errori devono essere annullati.
Per superare i limiti dei forni tradizionali, che rimangono comunque essenziali nelle produzioni su larga scala, sono stati realizzati dei forni in grado di sfruttare la tecnologia Vapor Soldering.
In questo caso, infatti, l’aria all’interno del forno non viene scaldata, ma si indirizza un flusso di vapore inerte sulla scheda stessa.
Il vantaggio di un simile approccio è facilmente intuibile. Dal punto di vista fisico, infatti, in determinate condizioni di pressione, il liquido utilizzato evapora sempre alla stessa temperatura.
Questo significa che la scheda si troverà sempre alla temperatura prefissata, evitando qualunque rischio di danneggiamento. Disponendo di un perfetto controllo della temperatura, l’intero processo può essere regolato agendo semplicemente sul tempo di permanenza del pcb all’interno del forno, viene così eliminato ogni possibile rischio di errore da parte dell’operatore di linea.
Infatti, anche se la scheda rimanesse all’interno del forno per un tempo superiore a quello necessario, la temperatura non supererà mai i valori preimpostati.
Tutti i componenti sulla scheda inoltre raggiungeranno la stessa temperatura, indipendentemente dalla loro dimensione, garantendo così saldature ottimali.
Simili caratteristiche si rivelano ideali per le produzioni di schede speciali o quando è necessario realizzare piccoli lotti che, con le soluzioni tradizionali, imporrebbero ogni volta lo studio e la definizione del corretto ciclo termico.
Per questi motivi, la tecnologia Vapour Soldering è stata inizialmente studiata per applicazioni in ambito militare e aerospaziale, dove vengono spesso impiegati componenti speciali per realizzare un limitato numero di pcb caratterizzati da un’affidabilità assoluta.
A tutto questo, inoltre, si aggiungono i vantaggi di un limitato consumo energetico.
Per finire, sulla zona da saldare, a causa della presenza del vapore, non vi è ossigeno, per cui non vi è possibilità di ossidazione, migliorando così la qualità della saldatura.
IlI vantaggi maggiori della saldatura per condensazione sono:
- Processo libero da ossidazione (0 ppm d’ossigeno) nella fase con vapore inerte, senza l’utilizzo dell’azoto;
- Condizioni di processo riproducibili;
- Nessun surriscaldamento degli assemblaggi elettronici;
- Nessun effetto ombra, quindi riscaldamento omogeneo dell’assemblaggio;
- Riscaldamento dell’assemblaggio indipendente da forma e colore del prodotto;
- Grazie alla sua elevata pressione, il vapore penetra anche nelle aperture più piccole. Quindi è possibile la saldatura riproducibile di aree nascoste (ad esempio BGA);
- Profilo di saldatura completamente riproducibile anche per assemblaggi differenti, dato che il processo di riscaldamento si auto-regola grazie alle sue proprietà fisiche;
- Nessuno spreco di tempo nello stabilire i profili di temperatura;
- Processo non inquinante (nessun valore FC);
