89. Особенности выполнения пайки при изготовлении электронных модулей ( пайка оплавлением, волной припоя, селективная пайка).

Пайка оплавлением. Область применения

Пайка оплавлением припойной пасты применима только к технологии поверхностного монтажа печатных плат. В основном все существующие системы пайки оплавлением ориентированы на ИК нагрев, однако ранее использовались системы с "темными" нагревателями. Сегодня нагрев такие нагреватели используются как вспомогательные: прогрев платы на предварительных этапай пайки с целью избежания тепловых поводок. При этом необходимо учесть, что передача тепла излучением в ИК области требует прозрачности корпусов электронных компонентов (в случае подкорпусного расположения выводов). Большинство современных SMD компонентов удовлетворяют этому требованию.

Описание процесса пайки

Процесс пайки компонентов, собранных на плате, с помощью ИК нагрева аналогичен пайке в ПГФ, за исключением того, что нагрев платы с компонентами производится не парами жидкости, а ИК излучением.

Основным механизмом передачи тепла, используемым в установках пайки с ИК нагревом, является излучение. Передача тепла излучением имеет большое преимущество перед теплопередачей за счет теплопроводности и конвекции, так как это единственный из механизмов теплопередачи, обеспечивающий передачу тепловой энергии по всему объему монтируемого устройства. Остальные механизмы теплопередачи обеспечивают передачу тепловой энергии только поверхности монтируемого изделия. В отличие от пайки в ПГФ, в процессе пайки с ИК-излучением скорость нагрева регулируется изменением мощности каждого излучателя и скорости движения транспортера с платами. Поэтому термические напряжения в компонентах и платах могут быть снижены посредством постепенного нагрева микросборок. Основным недостатком пайки с ИК нагревом является то, что количество энергии излучения, поглощаемой компонентами и платами, зависит от поглощающей способности материалов, из которых они изготовлены. Поэтому нагрев осуществляется неравномерно в пределах монтируемого устройства. Пайка кристаллоносителей без выводов или с J-образными выводами может оказаться невозможной в установках с ИК-нагревом, если компонент непрозрачен для ИК-излучения.

В некоторых установках для пайки с ИК-нагревом вместо ламп ИК-излучения применяются панельные излучающие системы. В этом случае излучение имеет большую длину волны, чем излучение традиционных источников. Излучение такой системы не нагревает непосредственно микросборку, а поглощается технологической средой, которая в свою очередь передает тепло микросборке за счет конвекции. Этот способ пайки устраняет ряд недостатков, присущих традиционной пайке с ИК нагревом, таких, как неравномерный прогрев отдельных частей микросборки и невозможность пайки компонентов в корпусах, непрозрачных для ИК-излучения. Панельные излучатели имеют ограниченный срок службы и обеспечивают намного меньшую скорость нагрева, чем традиционные источники ИК излучения. Однако при их использовании может не потребоваться технологическая среда из инертного газа.

Пайка волной припоя

Она применяется для пайки компонентов в отверстиях плат (традиционная технология DIP-монтажа). С ее помощью можно производить пайку поверхностно-монтируемых компонентов с несложной конструкцией корпусов, устанавливаемых на одной из сторон коммутационной платы.

Пайка осуществляется следующим образом. Платы, установленные на транспортере, проходят зону предварительного нагрева, что исключает тепловой удар на этапе пайки. Затем плата проходит над волной припоя. Сама волна, ее форма и динамические характеристики являются наиболее важными параметрами оборудования для пайки. Изменяя характеристики сопла, можно менять форму волны. В наиболее простых установках для пайки применяется симметричная волна, однако лучшее качество пайки получается при использовании несимметричной формы волны (в виде греческой буквы «омега», Z-образную, Т-образную и др.). Направление и скорость движения потока припоя, достигающего платы, также могут варьироваться, но они должны быть одинаковы по всей ширине волны. Угол наклона транспортера для плат тоже регулируется. Некоторые установки для пайки оборудуются дешунтирующим воздушным «ножом», который обеспечивает уменьшение количества перемычек припоя. «Нож» располагается сразу же за участком прохождения волны припоя и включается в работу, когда припой находится еще в расплавленном состоянии на коммутационной плате. Узкий поток нагретого воздуха, движущийся с высокой скоростью, уносит с собой излишки припоя, тем самым разрушая перемычки и способствуя удалению остатков припоя.

Селективная пайка

Системы селективной пайки миниволной припоя отличаются от обычных систем пайки одинарной или двойной волной припоя тем, что в установках пайки второго типа происходит групповая пайка компонентов, то есть вся плата проходит через волну припоя. Система селективной пайки паяет соединения выборочно, в соответствии с заданной программой. Это происходит следующим образом: в машину загружается рабочая программа, печатная плата устанавливается в паллету, и запускается программа пайки. Транспортная система установки доставляет паллету с платой к модулю спрей-флюсования, который наносит дозы флюса на заданные точки, и к модулю предварительного нагрева. Затем паллета перемещается к паяльной насадке, где происходит пайка соединений в соответствии с заданной программой. Паллета с платой опускается к паяльной насадке и погружает выводы паяемых компонентов в миниволну припоя. Пайка может быть точечной - отдельных выводов компонентов, и линией - ряда выводов компонента. После выполнения программы пайки готовая плата возвращается в окно загрузки.