Пайка электронных компонентов

Традиционная техника пайки волной припоя выполняется чаще всего по­гружением компонента в ванну с припоем. Для пайки на коммутационных платах компонентов в ТПМК обыч-но применяется метод расплавления дози­рованного припоя. Пайка расплавлением припоя в па-рогазовой фазе в настоя­щее время уступает место пайке с инфракрасным нагревом, лазерная же пай­ка пока не получила распространения. Ведущие поставщики сборочно-монтажного оборудования обычно включают установки для пайки в состав выпускаемых производственных линий [9, 14].

В настоящее время уже имеется достаточный опыт для выбора припойной пасты, параметров процесса пайки и условий очистки коммутационных плат. Учет особенностей пайки на стадии проектирования изделий в сочетании с контролем режима процесса пайки снижает частоту появления дефектов на этапе пайки и очистки изделий до уровня (50 - 5000)×10^-6. Появление на коммутационных платах поверхностно монти­руемых компонентов существенно изменило технологию пайки. Пайка волной припоя была внедрена в 50-х гг. прошлого столетия и до настоящего времени является единственным групповым методом пайки ком­понентов, устанавливаемых в отверстия коммутационных плат. Для пайки плат со смешанным монтажом [компоненты, монти­руемые в отверстия с одной стороны платы и простые, монтируе­мые на поверхность (пассивные компоненты и транзисторы) – с другой] был разработан метод пайки двойной волной припоя. Технология пайки поверхностно монтируемых компонентов рас­плавлением дозированного припоя в парогазовой фазе (ПГФ) появилась в 1973 г., когда фирма DuPont разработала и запа­тентовала специальные жидкие материалы. В течение несколь­ких лет Western Electric была единственной фирмой, пользовав­шейся преимуществами этой новой разработки. В 1975 г. фирма ЗМ предложила новые материалы для пайки в ПГФ, а один из изготовителей оборудования для пайки (фирма НТС) стал веду­щим поставщиком систем пайки в ПГФ. С 1983 г. основным кон­курентом пайки в ПГФ стала пайка расплавлением дозирован­ного припоя с помощью инфракрасного нагрева (ИК-пайка).

Эта краткая история иллюстрирует те изменения, которые претерпела технология пайки в США с появлением компонентов для поверхностного монтажа. В Японии пайка компонентов, уста­навливаемых на поверхность недорогих плат с низкой плот­ностью монтажа, производится с применением нагретой плиты (или приспособления). Для чувствительных к тепловому воздей­ствию и сложных микросборок с поверхностным монтажом тремя ведущими японскими компаниями была разработана и реализована лазерная пайка.

Пайка волной припоя

Пайка волной припоя появилась 50 лет назад и в настоящее время достаточно хорошо освоена. Она применяется только для пайки компонентов в отверстиях плат (традиционная техноло­гия), хотя некоторые изготовители утверждают, что с ее помо­щью можно производить пайку поверхностно монтируемых ком­понентов с несложной конструкцией корпусов, устанавливаемых на одной из сторон коммутационной платы. Процесс пайки прост. Платы, установленные на транспорте­ре, подвергаются предварительному нагреву, исключающему 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. С помощью сопла можно менять форму волны; в прежних конструкциях установок для пайки применялись сим­метричные волны. В настоящее время каждый производитель использует свою собственную форму 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.

Когда впервые появились коммутационные платы, с обратной стороны которых компоненты устанавливались на поверхность, их пайка производилась волной припоя. При этом возникло множество проблем с обеспечением качества пайки.

Рисунок 2.52 - Схематическое представление процесса пайки двойной волной припоя