Lutowanie to proces łączenia dwóch lub większej liczby elementów metalowych poprzez stopienie i nałożenie lutu, który utwardza się, tworząc trwałe połączenie elektryczne i mechaniczne. W elektronice służy ona głównie do montażu komponentów na płytkach drukowanych (PCB).

Ponieważ dzisiejsze urządzenia są mniejsze, szybsze i bardziej złożone, lutowanie musi być:

• Dokładne, aby uniknąć mostkowania lub zimnych połączeń
• Czyste zapobiegające utlenianiu lub zanieczyszczeniu
• Powtarzalne liniach produkcyjnych o dużej wydajności

W tym miejscu do gry wchodzą kontrolowane atmosfery, takie jak środowiska bogate w azot.

W montażu płytek drukowanych stosowane są trzy podstawowe metody lutowania, z których każda jest odpowiednia do określonych zastosowań i typów elementów: lutowanie odpływowe, lutowanie falowe i lutowanie selektywne.​

Lutowanie odpływowe

Metoda ta jest stosowana głównie do elementów montowanych na powierzchni. Pasta lutownicza - zawierająca topnik i lut w proszku - jest nakładana na wyznaczone podkładki. Następnie elementy są ustawiane, a zespół jest podgrzewany w piecu odpływowym, topiąc pastę w celu utworzenia wytrzymałych połączeń.​

• Idealne do: elementów o dużej gęstości lub miniaturowych​
• Zalety: precyzyjna regulacja temperatury
• Typowe zastosowania: elektronika konsumencka, telekomunikacja i urządzenia medyczne​

Lutowanie falowe

Tradycyjnie preferowane w przypadku elementów z otworami przelotowymi, lutowanie falowe polega na przechodzeniu płytki drukowanej przez ciągłą falę stopionego lutu. Fala lutownicza styka się z spodem płyty, tworząc połączenia w jednym przejściu.​

• Idealne do: dużych partii i prostszych wzorów płyt​
• Zalety: szybkie przetwarzanie w celu uzyskania odpowiednich układów​
• Typowe zastosowania: motoryzacja, oświetlenie i podzespoły przemysłowe​

Lutowanie selektywne

W przypadku zespołów, które łączą elementy montowane powierzchniowo i przelotowe, lub gdy określone obszary muszą unikać ekspozycji na ciepło, lutowanie selektywne oferuje ukierunkowane rozwiązanie. W tej technice stosuje się zlokalizowaną lutownicę lub końcówkę do lutowania zrobotyzowaną, aby precyzyjnie nakładać lut na określone połączenia bez wpływu na sąsiednie elementy.​

• Idealne do: płyt mieszanych i elementów wrażliwych na ciepło
• Zalety: minimalizuje obciążenie termiczne i umożliwia precyzyjne nakładanie lutu​
• Typowe zastosowania: elektronika motoryzacyjna, urządzenia medyczne i podzespoły lotnicze

Chociaż technicznie lutowanie można wykonywać w otoczeniu powietrza, wielu producentów stosuje atmosfery wzbogacone azotem - zwłaszcza w piecach odpływowych i lutownicach falowych - aby poprawić jakość i konsystencję lutowania.

Zalety stosowania azotu podczas lutowania obejmują:

• Zmniejszone utlenianie przewodów i płytek komponentów
• Lepsze zwilżanie, co prowadzi do mocniejszych i bardziej niezawodnych połączeń
• Mniej mostków i mniej wad lutowniczych
• Lepsza kontrola przepływu i napięcia powierzchniowego
• Zmniejszone tworzenie się osadów w kąpielach lutowniczych falowych

Utrzymanie stałej czystości gazu jest szczególnie ważne w sektorach o wysokiej niezawodności, takich jak motoryzacja, lotnictwo i elektronika medyczna.

Wybór odpowiedniej metody lutowania ma kluczowe znaczenie i zależy od różnych czynników, takich jak projekt produktu, typy elementów i konfiguracja produkcji. Oto kompleksowe porównanie trzech podstawowych technik lutowania: lutowania odpływowego, lutowania falowego i lutowania selektywnego.​

Lutowanie odpływowe jest stosowane głównie do elementów montowanych na powierzchni, zapewniając precyzyjną kontrolę temperatury, dzięki czemu idealnie nadaje się do zespołów o dużej gęstości. Jest powszechnie stosowany w produkcji elektroniki konsumenckiej, urządzeń telekomunikacyjnych i sprzętu medycznego.​

Lutowanie falowe nadaje się do elementów z otworami przelotowymi i jest skuteczne w przypadku dużych partii prostszych płytek. Metoda ta jest często stosowana w produkcji sterowników LED, elektroniki samochodowej i różnych zespołów przemysłowych.​

Lutowanie selektywne zapewnia ukierunkowane podejście, korzystne w przypadku płyt mieszanych, w których występują zarówno elementy SMD, jak i przelotowe. Minimalizuje obciążenie termiczne wrażliwych elementów i jest powszechnie stosowany w elektronice samochodowej, urządzeniach medycznych i zespołach lotniczych.​

W wielu środowiskach produkcyjnych stosuje się połączenie tych metod lutowania, aby sprostać różnym liniom produktów i złożonym wymaganiom montażowym. Zrozumienie różnych zalet i zastosowań każdej techniki zapewnia optymalne wyniki lutowania dostosowane do konkretnych potrzeb produkcyjnych.