Пайка хвилею припою - основні стадії технологічного процесу

В даний час пайка хвилею припою застосовується як для пайки навісних, так і SMD компонентів. Процес пайки простий. Плати, встановлені на транспортері, піддаються флюсування і попередньою нагрівання, яке виключає тепловий удар на етапі пайки. Потім плата проходить над хвилею припою. Сама хвиля, її форма і динамічні характеристики є найбільш важливими параметрами устаткування для пайки. За допомогою сопла можна змінювати форму хвилі; в колишніх конструкціях установок для пайки застосовувалися симетричні хвилі. В даний час кожен виробник використовує свою власну форму хвилі (у вигляді грецької букви "омега", Z-подібну, Т-образну і ін.). Напрямок та швидкість руху потоку припою, що досягає плати, також можуть варіюватися, але вони повинні бути однакові по всій ширині хвилі. Кут нахилу транспортера для плат теж регулюється. Деякі установки для пайки обладнуються дешунтірующім повітряним ножем, який забезпечує зменшення кількості перемичок припою. Ніж розташовується відразу ж за ділянкою проходження хвилі припою і включається в роботу, коли припій знаходиться ще в розплавленому стані на комутаційної платі. Вузький потік нагрітого повітря, що рухається з високою швидкістю, забирає з собою надлишки припою, тим самим, руйнуючи перемички і сприяючи видаленню залишків припою.

Техпроцес пайки хвилею припою можна розбити на наступні операції:

• флюсування, видалення надлишку флюсу;
• попередній нагрів;
• пайка;
• охолодження.

Загальні вимоги, класифікація та методи випробувань сучасних рідких флюсів наведені в стандарті IPC / ANSI-J-STD-004 «Вимоги до флюсу для паяння».

Нанесення флюсу зазвичай здійснюється двома способами:

• пінним флюсування
• розпиленням

Для нанесення флюсу способом пінного флюсування застосовуються трубчасті фільтри, які утворюють дрібнопухирцевих піну, що забезпечує поліпшене змочування, особливо при наскрізний металізації.

Переваги цього способу нанесення флюсу - низька вартість устаткування і простота настройки процесу флюсування. З недоліків можна підкреслити - велика витрата флюсу і необхідність зливати флюс і ретельно промивати пенообразующий камінь після кожного циклу пайки.

Трубчасті фільтри, які утворюють дрібнопухирцевих піну

Оптимальні розміри пір каменю становлять 3-10 мкм. Перед установкою камінь необхідно вимити в розчиннику.

Оптимальних умов нанесення флюсу можна досягти при висоті піни не більше 2 см.

При пінному флюсування слід виключити затікання, забризкування, задування (повітряним ножем) флюсу на верхню сторону друкованої плати, в крайові роз'єми.

Для видалення надлишку флюсу з поверхні друкованої плати при пінному флюсування

рекомендується застосовувати повітряний ніж.

Цей пристрій дозволяє скоротити кількість залишків флюсу після пайки і зменшує забруднення зони попереднього нагріву.

Воно являє собою трубочку з отворами, просвердленими по одній лінії, в яку подається повітря під тиском. Повітряний ніж встановлюють під конвеєром, перпендикулярно останньому.

Рекомендований кут нахилу повітряного ножа становить 10 ° між площиною плати і площиною повітряного потоку ножа. Напрямок повітряного потоку ножа має бути назустріч напрямку руху плати. Відстань між повітряним ножем і зоною флюсування має бути не менше 10 см для запобігання здування піни флюсу.

Рекомендована відстань між друкованою платою і повітряним ножем - 5 см. Тиск повітря підбирається таким чином, щоб забезпечити видалення надлишку флюсу. При цьому флюс не повинен потрапляти на верхню сторону друкованої плати, в крайові роз'єми. Повітряний потік також не повинен здувати піну флюсователя.

Флюсування розпиленням здійснюється за допомогою розпилювальних форсунок, які рухаються (одночасно розпорошуючи флюс) назустріч електронному модулю, який рухається по конвеєру.

Спосіб флюсування розпиленням є кращим за низкою причин:

1. Виключення забруднення флюсу оксидами і іншими забрудненнями, що змивається з поверхні ПП.

2. Точний контроль товщини флюсу, що покриває друковану плату (від 1 до 2 мкм).

3. Зниження кількості залишків флюсу на платі після пайки.

4. Створення технологічної передумови для переходу на безотмивочную технологію.

5. Зниження витрат флюсу.

6. Майже повне виключення контакту флюсу з повітрям, збільшення терміну його служби.

7. Зменшення випаровування розчинника.

8. Зменшення забруднення зони флюсування і попереднього нагріву.

Недоліком цього методу є висока вартість обладнання.

При флюсування розпиленням слід виключити потрапляння флюсу на верхню сторону друкованої плати, в крайові роз'єми.

2. Попередній нагрів плати

Мета попереднього нагріву полягає в підготовці друкованої плати до контакту з хвилею припою і зменшенні термоудара.

Інший, не менш важливий процес - видалення розчинника. Неповне випаровування розчинника призводить до безладного утворення кульок припою при контакті друкованої плати і хвилі припою.

Отже, попередній нагрів необхідний для:

• підігріву друкованої плати з електронними компонентами з метою зменшення термоудара;

• видалення розчинника з флюсу;

• активації флюсу.

Вибір температури попереднього нагріву залежить від конструкції друкованих плат,

температури випаровування розчинника.

Для попереднього нагріву використовуються нагрівачі:

інфрачервоні ІК, конвекційні, кварцові.

Для флюсів на спиртовій основі загальноприйнятих є режими, наведені в таблиці:

При використанні флюсів на водній основі необхідно збільшити температуру попереднього нагрівання до 130-140 ° С (на друкованій платі) для повного випаровування води (головне не перестаратися і врахувати температуру, яку витримують встановлені на плату компоненти).

При роботі з багатошаровими друкованими платами особливу увагу слід приділити ретельному підігріву, який повинен забезпечити якість пайки наскрізних металізованих отворів.

Зміна температури на стадії попереднього нагріву має здійснюватися зі швидкістю не більше 2 ° С / с.

У разі недостатнього прогріву і неповного видалення розчинника флюсу при пайку відбувається виділення газів в хвилю припою, це погіршує змочування і може призводити до непропай висновків компонентів.

Температура припою в зоні пайки може встановлюватися в межах від 235 до 260 ° С. Більш низька температура пайки дозволяє зменшити термоудар на електронні компоненти і друковану плату, окислення припою, але внаслідок збільшення поверхневого натягу здатна призводити до появи непропаев, перемичок, шипів припою. Більш висока температура до 260 ° С як правило встановлюється при пайку багатошарових друкованих плат. Щоб забезпечити високу якість паяних з'єднань необхідно забезпечити сумарний час пайки в межах від 2,5 до 4 сек. Час контакту з припоєм також залежить від температури пайки. Наприклад, як правило, при температурі 250 ° С досить 2,5 сек, а при 235 ° С час пайки необхідно збільшити до 3,5 сек. Реальну температуру на поверхні друкованих плат можна виміряти за допомогою пристрою вимірювання температурних профілів, наприклад, Sensor Shuttle.

Для установки висоти хвилі припою рекомендується використовувати тестові термостійкі скляні плати з міліметровою шкалою. Для одношарової плати при оптимальній висоті хвилі припій повинен покривати 1/3 товщини друкованої плати.

Орієнтовні значення для глибини занурення друкованої плати в хвилю припою наведені в таблиці: