Riassunto: a causa dell'attuale tendenza alla miniaturizzazione dei componenti di potenza, la conduttività termica senza perdite dei giunti di saldatura nei processi SMT acquisisce sempre più importanza. Pertanto, il ruolo dei giunti di saldatura privi di vuoti nell'elettronica di potenza diventa più centrale. I vuoti che si sviluppano durante la saldatura riducono l'effettivo trasferimento termico e possono causare danni termici ai componenti di potenza fino al loro guasto. Per questo motivo, Ersa GmbH ha sviluppato una nuova tecnica per ridurre al minimo la formazione di questi vuoti durante il processo di saldatura e ha testato la sua praticabilità nei processi di saldatura industriale e la sua influenza sul tempo di processo1.
Il risultato di questo sviluppo è una tecnica universale per ridurre i vuoti nella saldatura del liquido tra componente e PCB applicando un azionamento sinusoidale meccanico. Principalmente il PCB è stimolato da un'onda longitudinale con un'ampiezza inferiore a 10 µm a livello del PCB. Durante questa attivazione sinusoidale del PCB in un intervallo di frequenza definito, le auto-risonanze di quest'area vengono stimolate indipendentemente dal layout del PCB. La bassa frequenza iniziale della stimolazione sweep assicura una propagazione delicata e omogenea delle vibrazioni nel PCB, senza danneggiare le catene molecolari (fe in FR-4). L'intensificazione della frequenza provoca un irrigidimento del substrato PCB, un aumento del modulo elastico e, a causa del ridotto fattore di smorzamento, una migliore trasmissione di energia della saldatura a liquido. In tal modo le aree a bassa densità, i cosiddetti vuoti vengono spostati dal giunto di saldatura dalla vibrazione. Poiché un azionamento sinusoidale del PCB in un intervallo di frequenza definito viene attuato su tutto lo spettro di questo intervallo, vengono stimolate anche tutte le auto-risonanze del PCB in questo intervallo di frequenza. Con ciò, la saldatura a liquido viene stimolata ripetutamente dalla propagazione delle vibrazioni in un movimento di taglio relativo che porta a una riduzione dei vuoti nell'articolazione della saldatura. La stimolazione dello sweep sui componenti è assorbita principalmente dalla saldatura a liquido, che protegge i componenti dai danni causati dal trasferimento delle vibrazioni. Gli effetti collaterali positivi della stimolazione sweep sono il centraggio dei componenti sul pad e una diffusione ottimizzata della saldatura sul pad. Il processo di minimizzazione del vuoto avviene in pochi secondi, senza causare alcun aumento significativo del tempo di ciclo2.
La cosa decisiva per il processo di minimizzazione del vuoto è la stimolazione di un numero sufficiente di auto-risonanze. Per questo, si sono tenuti modelli di simulazione degli autovodi e numerosi esami sui circuiti stampati reali. Tra gli altri, è stata analizzata l'influenza dell'aumento del modulo elettronico in ogni singola frequenza di risonanza stimolata nella scansione e della trasmissione dell'energia dell'attuazione della scansione risultante da ciò sulla velocità di minimizzazione del vuoto. Qui esiste una connessione diretta tra il numero di autovodi e il risultato della minimizzazione del vuoto.