ในยุคแรกๆ ของการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ส่วนประกอบทุกชิ้นบนแผงวงจรต้องใช้การบัดกรีด้วยมือ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องใช้ความแม่นยำอย่างยิ่ง การถือกำเนิดของเทคโนโลยีการบัดกรีแบบคลื่นได้ปฏิวัติประสิทธิภาพการผลิต โดยปรากฏเป็นพลังขับเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมนี้ แต่เทคโนโลยีนี้ทำงานอย่างไรกันแน่ และมีบทบาทอย่างไรในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน บทความนี้จะตรวจสอบหลักการ กระบวนการ และการประยุกต์ใช้จริงของการบัดกรีแบบคลื่น

การบัดกรีแบบคลื่นเป็นกระบวนการที่ยึดส่วนประกอบแบบทะลุรูเข้ากับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) โดยการส่งผ่านส่วนประกอบเหล่านั้นเหนือคลื่นของบัดกรีหลอมเหลว ซึ่งเชื่อมต่อขั้วต่อส่วนประกอบเข้ากับแผ่น PCB แม้ว่าเทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิว (SMT) จะได้รับความโดดเด่น แต่การบัดกรีแบบคลื่นยังคงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเชื่อมต่อที่มีความน่าเชื่อถือสูง

ต่างจากการบัดกรีแบบรีโฟลว์ที่ใช้เป็นหลักสำหรับส่วนประกอบแบบติดตั้งพื้นผิว การบัดกรีแบบคลื่นจะจัดการกับส่วนประกอบแบบทะลุรูโดยเฉพาะ สำหรับ PCB ที่มีทั้งสองประเภท ผู้ผลิตมักจะใช้การบัดกรีแบบรีโฟลว์ก่อนสำหรับส่วนประกอบแบบติดตั้งพื้นผิว ตามด้วยการบัดกรีแบบคลื่นสำหรับชิ้นส่วนแบบทะลุรู บางครั้งการบัดกรีแบบเลือกสรรอาจใช้แทนการบัดกรีแบบคลื่นเพื่อเพิ่มความแม่นยำและลดความเครียดจากความร้อน

กระบวนการบัดกรีแบบคลื่นประกอบด้วยสี่ขั้นตอนที่สำคัญ:

ฟลักซ์มีบทบาทสำคัญหลายประการในการบัดกรีแบบคลื่น:

• การกำจัดออกซิเดชัน: ทำความสะอาดออกซิเดชันจากแผ่น PCB และขั้วต่อส่วนประกอบ
• การป้องกันการเกิดออกซิเดชันซ้ำ: ปกป้องพื้นผิวในระหว่างการบัดกรี
• การลดแรงตึงผิว: ปรับปรุงการไหลและการครอบคลุมของบัดกรี
• การเพิ่มคุณภาพ: เพิ่มความสามารถในการเปียกของบัดกรีและความน่าเชื่อถือของข้อต่อ

วิธีการใช้งานทั่วไป ได้แก่:

• การพ่น: สำหรับการใช้งานที่สม่ำเสมอและควบคุมได้
• การจุ่ม: เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก
• การแปรง: เหมาะสำหรับชุดเล็กหรือการใช้งานเฉพาะจุด

ประเภทของฟลักซ์แตกต่างกันไปตามองค์ประกอบและความต้องการ:

• ฟลักซ์โรซิน: ประสิทธิภาพดีเยี่ยมแต่ทิ้งสารตกค้าง
• ฟลักซ์แบบไม่ทำความสะอาด: สารตกค้างน้อยที่สุด แต่อาจลดประสิทธิภาพลง
• ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้: ทำความสะอาดง่าย แต่มีฤทธิ์กัดกร่อนมากกว่า

ระยะสำคัญนี้มีวัตถุประสงค์หลายประการ:

• ระเหยตัวทำละลายฟลักซ์เพื่อป้องกันการกระเด็น
• เปิดใช้งานฟลักซ์เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
• ลดการกระแทกจากความร้อนต่อส่วนประกอบ
• เพิ่มความสามารถในการเปียกของบัดกรี

อุณหภูมิการอุ่นก่อนโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 80-120°C โดยมีวิธีการต่างๆ ได้แก่ อินฟราเรด การพาความร้อน และการนำความร้อน

กระบวนการหลักเกี่ยวข้องกับการส่งผ่าน PCB เหนือคลื่นบัดกรีหลอมเหลว ตัวแปรสำคัญ ได้แก่ รูปร่าง ความสูง และความเร็วของสายพานลำเลียง ประเภทคลื่นทั่วไป:

• คลื่นเดี่ยว: สำหรับส่วนประกอบที่มีระยะห่างระหว่างขั้วต่อกว้างขึ้น
• คลื่นคู่: รวมคลื่นปั่นป่วนและคลื่นลาเมนาร์สำหรับส่วนประกอบที่มีความหนาแน่น
• คลื่นแลมบ์ดา: คลื่นคู่พิเศษสำหรับ PCB ที่มีความหนาแน่นสูง

อุณหภูมิบัดกรีโดยทั่วไปอยู่ที่ 240-260°C โดยมีสารเติมแต่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ

การทำความเย็นแบบควบคุมช่วยป้องกันการแตกร้าวของข้อต่อหรือการหยาบของเกรน วิธีการต่างๆ ได้แก่ การทำความเย็นด้วยอากาศตามธรรมชาติหรือระบบทำความเย็นแบบบังคับเพื่อประสิทธิภาพการผลิต

ระบบที่สมบูรณ์ประกอบด้วย:

• ระบบสายพานลำเลียง
• หน่วยใช้งานฟลักซ์
• สถานีอุ่นก่อน
• หม้อบัดกรีพร้อมการสร้างคลื่น
• ส่วนทำความเย็น
• ระบบควบคุม

การบัดกรีแบบคลื่นยังคงเป็นที่ต้องการสำหรับ:

• การประกอบส่วนประกอบแบบทะลุรู
• PCB เทคโนโลยีผสม
• ส่วนประกอบกำลังสูง
• การใช้งานเฉพาะทาง (การบินและอวกาศ การทหาร)

ข้อจำกัด ได้แก่:

• ความแม่นยำต่ำกว่าการบัดกรีแบบรีโฟลว์
• ความเครียดจากความร้อนอย่างมาก
• ข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมจากมลพิษ

แนวโน้มที่เกิดขึ้นใหม่มุ่งเน้นไปที่:

• ระบบอัตโนมัติอัจฉริยะพร้อมเซ็นเซอร์และการวิเคราะห์ข้อมูล
• วัสดุและกระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
• ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นสำหรับส่วนประกอบที่มีระยะพิทช์ละเอียด
• การบูรณาการกับวิธีการบัดกรีอื่นๆ

แม้จะมีความก้าวหน้าของ SMT แต่การบัดกรีแบบคลื่นยังคงรักษาความเกี่ยวข้องไว้ได้ด้วยนวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง การทำความเข้าใจหลักการและการประยุกต์ใช้งานยังคงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่กำลังมองหาโซลูชันการผลิตที่ดีที่สุด