Пайка летучим теплоносителем.

Появление на коммутационных пла­тах поверхностно-монтируемых ком­понентов существенно изменило тех­нологию групповой пайки. Для пайки плат со смешанным монтажом (ком­поненты, монтируемые в отверстия с одной стороны платы, и «чиповые» эле­менты) был разработан метод пайки двойной волной припоя (рис. 6.10).

Рис.6.10. Пайка двойной волной припоя.

Первая волна – турбулентная и узкая, она выходит из сопла под большим давлением. Турбулентность и высокое давление припоя обеспечивают хоро­шее смачивание, исключают образова­ние полостей с газообразными про­дуктами разложения флюса, но не ис­ключают образования перемычек. Вторая, более пологая, волна с малой скоростью истечения устраняет пере­мычки припоя, а также завершает об­разование галтелей. Поэтому установ­ки пайки двойной волной должны иметь отдельные нагнетатели припоя, сопла, блоки управления параметрами каждой волны. Кроме того, их допол­нительно оснащают «воздушным» но­жом для разрушения перемычек из припоя. Недостаток данной схемы пайки – значительные термические нагрузки на плату.

Перспективным методом является пайка поверхностно-монтируемых эле­ментов расплавлением дозированного припоя,который на­носится в виде заготовок или паяль­ной пасты. Во втором случае флюсо­вания не требуется, так как паста имеет в составе флюс. Нагрев платы с пастой производится в три этапа: сушка летучей связки, оплавление порошка припоя, растекание припоя по контактной площадке. «Чиповые» эле­менты, монтируемые на контактные площадки, при установке приклеива­ются к плате, при этом они ориенти­руются по отношению к контактным площадкам платы. Используются следующие виды нагрева: контактным электросопротивлением, газом, фоку­сированным световым лучом, ИК-на­гревом и в паровой фазе.

Пайка горячим газом нашла приме­нение для присоединения «чиповых» элементов к многослойным керамиче­ским платам. Инертный газ (аргон, азот или их смесь) нагревается, прохо­дя под давлением через электронагре­вательные элементы мощностью 0,8-1,0 кВт. Температура газа регулирует­ся путем изменения его скорости и напряжения на электронагреватель­ных элементах таким образом, чтобы она превышала на 150°С точку плав­ления припоя. Струя газа вырывается из сопла диаметром 2,5 мм, что позво­ляет локализовать нагрев паяемых мест. Отсутствие контакта с источни­ком теплоты обеспечивает высокое качество паяных соединений.

Технологию пайки в паровой фазе (конденсационную пайку) предложила в 1973 г. фирма Du Pont (США), после того как были запатентованы специ­альные термостабильные рабочие жидкости. К преимуществам данного метода относятся равномерный нагрев электронной сборки до постоянной во времени температуры пайки в ана­эробной инертной среде с применени­ем слабоактивированных флюсов, что позволяет получать однородные пая­ные соединения и исключает образо­вание перемычек из припоя.

Необходимые для пайки припой и флюс наносят на плату в виде при­пойной пасты перед ее погружением в пар. По мере погружения платы в зо­ну насыщенного пара над кипящей рабочей жидкостью пар конденсирует­ся по всей ее поверхности, быстро и равномерно нагревая до температуры пайки. При этом припойная паста расплавляется и образует галтель меж­ду выводом компонента и контактной площадкой платы. Когда температура платы достигнет температуры жидко­сти, процесс конденсации прекраща­ется, тем самым заканчивается и на­грев платы. Повышение температуры платы до температуры расплавления припоя осуществляется в короткий промежуток времени (до 10 с) и не поддается регулированию. Для умень­шения термических напряжений в компонентах осуществляют предвари­тельный подогрев платы.

Основной частью установки для пайки в паровой фазе является резер­вуар 1 со слоем рабочей жидкости на дне (рис. 6.11).

Рис.6.11. Схема установки пайки в паровой фазе камерного типа.

Пар 2 образуется за счет нагрева до кипения с помощью внешних либо встроенных внутренних нагревателей 5. Для предотвращения утечки пара в верхней части резервуа­ра расположены змеевики охлаждения 3. По мере прохождения смонтиро­ванной платы 4 над кипящей жидко­стью пар конденсируется над всей по­верхностью, быстро и равномерно прогревая плату до температуры пайки. В качестве жидких теплоносителей используются перфторируемые инерт­ные жидкости с температурой кипе­ния, несколько выше температуры плавления оловянно-свинцового при­поя. Например, наиболее распростра­ненный теплоноситель Fluoronert Li­quid С-70 имеет температуру кипения 215 °С. С целью предотвращения утеч­ки паров дорогого фторуглерода по­верх основной технологической среды создается дополнительная среда из бо­лее дешевого фреона.

Недостатки процесса – его дли­тельность (40-50с), высокая стои­мость жидкого теплоносителя, утечка рабочей жидкости в атмосферу, обра­зование различных кислот на границе раздела жидкостей.

Недостаток парофазной пайки – критичность к использованию кани­фольных флюсов, остатки которых не растворяются в рабочей жидкости и, попадая на нагреватель, снижают его теплоотдачу. При плотности мощно­сти более 10 Вт/см² происходит ло­кальный перегрев рабочей жидкости и ее разложение с выделением высокотоксичного газа перфторизобилена, что может привести к отравлению персонала.