Технологии пайки печатных плат

Технологии пайки печатных плат

Компоненты электронных схем, составляющих основу большинства современных приборов и устройств, как правило, соединяются методом пайки, с использованием технологии печатного монтажа.

Для этой цели используются печатные платы, представляющие собой пластинки из диэлектрического материала, на поверхности которого нанесены токопроводящие дорожки, соединяющие места крепления выводов электронных компонентов.

Волновой метод

В процессе серийного производства электронных приборов, крепление компонентов на печатных платах осуществляется на конвейерных линиях заводов. При этом применяется пайка волной припоя.

Суть этой технологии, появившейся в 50–х годах прошлого века, заключается в следующем.

Печатные платы с установленными на них электронными компонентами движутся по специальному конвейеру. В процессе движения, места пайки покрываются флюсом, плата предварительно прогревается, после чего проходит над ванной с расплавленным припоем.

Ванна оборудована специальными соплами, создающими волну, возвышающуюся над поверхностью припоя в ванне.

Плата расположена таким образом, что места пайки контактируют с поверхностью волны при перемещении платы вдоль ванны. В этот момент происходит смачивание припоем контактных площадок на плате и выводов припаиваемых деталей.

Сила поверхностного натяжения жидкого припоя не даёт ему стечь полностью с поверхности платы, что обеспечивает спаивание деталей с контактными площадками.

Настройка технологических параметров

Для получения качественных паяных соединений, необходима настройка технологических параметров паяльной линии. Во-первых, формой и ориентацией сопла формируется гребень волны оптимального профиля, во-вторых, движущаяся над ванной плата располагается под некоторым углом к поверхности расплава.

Правильно выбранные параметры процесса позволяют избежать брака в виде перемычек между токоведущими дорожками и наплывов (сосулек) на выводах деталей.

Для этой же цели может использоваться технология пайки двойной волной. В этом случае, первая волна припоя имеет турбулентный характер, что позволяет лучше смачивать паяемую поверхность и проникать припою в монтажные отверстия платы.

Вторая волна, имеющая более плавное ламинарное течение, смывает огрехи в виде лишних капель и наплывов припоя, формируя при этом окончательную геометрию гантелей.

Пайка волной не всегда автоматизирована. Например, на многих сборочных конвейерах Китая и других стран Азии, установка деталей на плату, последующая обработка флюсом и обмакивание платы в ванну с припоем выполняют люди.

При этом плата берётся руками посредством специального захвата и обмакивается в ванну жидкого припоя.

Крепление smd компонентов

Способ пайки волной чаще применяется для плат, компоненты которых монтируются с одной стороны платы, а контактные площадки и токоведущие дорожки – с другой.

Штыревые выводы элементов вставляются при этом в сквозные отверстия платы и припаиваются с обратной её стороны. Однако большинство современных электронных схем конструируется под использование так называемых smd-компонентов, закрепляемых поверхностной пайкой. Такие детали припаиваются к плате с той же стороны, на которой они установлены.

Применение волновой технологии пайки для таких элементов имеет ряд особенностей:

  • при пайке волной smd-компонентов плата должна быть ориентирована вниз предварительно приклеенными к ней деталями;
  • волна расплавленного припоя омывает при этом корпуса деталей.

Таким образом, smd-компоненты перед пайкой должны быть приклеены к плате специальным клеем. При этом иногда имеют место случаи отклеивания деталей во время их контакта с волной расплава, что приводит к появлению брака.

Кроме этого, не все электронные компоненты способны выдержать температурный режим, возникающий в процессе «купания» в жидком припое. Эти обстоятельства ограничивают применение волновой технологии.

Следует добавить ещё одну отрицательную черту, присущую этой технологии пайки. Большое количество расплавленного припоя в ванне, постоянно контактирующее с открытым воздухом, приводит к активному образованию окисла.

Применение паяльной пасты

Для крепления smd-компонентов на плате обычно применяются другие технологии пайки. Как правило, все они основаны на использовании паяльной пасты. В этот состав входит порошкообразный припой, флюс и наполнитель.

Паяльная паста наносится на контактные площадки платы и выводы установленных на них деталей.

После этого плата направляется в специальную печь, где производится нагрев соединений одним из способов:

  • парогазовой смесью;
  • источниками инфракрасного излучения;
  • способом конвекции.

В процессе нагрева происходит плавление паяльной пасты и спайка контактов.

Автоматизированные технологии

В ситуациях, когда электронные компоненты имеют выводы с очень малым шагом, при пайке разъёмов, имеющих большое количество выводов, и в других случаях, требующих использования очень тонких технологий, обычно применяется паяльный робот.

Робот-манипулятор для пайки плат представляет собой прецизионное устройство, содержащее координатный стол, на который устанавливается плата с размещёнными на ней деталями и паяльной головки, перемещающейся по трём координатным осям.

Головка оборудована механизмом подачи припоя и устройством для вакуумного отсоса его излишков.

Роботизированная автоматическая пайка плат существенно уступает волновому способу по скорости, поэтому используется только в тех случаях, когда последний применить невозможно.

Кроме собственно пайки, роботы часто используются для установки деталей на плате непосредственно перед их спайкой. Отдельные элементы, установка которых в силу их сложной нестандартной формы (трансформаторы, дроссели, некоторые виды микросхем) плохо поддаются автоматизации, устанавливаются вручную.

Поэтому, даже на крупных сборочных конвейерах известных фирм, выпускающих электронное оборудование, присутствуют участки, на которых сборку осуществляют люди.

Кроме этого, контроль качества продукции также часто выполняется людьми. Платы с дефектами, которые могут быть устранены, направляются на доработку, выполняемую паяльником вручную.

Работа в домашних условиях

При сборке самодельных электронных устройств, радиолюбители самостоятельно изготавливают печатные платы. При наличии желания и элементарной подготовки, этому не сложно научиться.

Изготовить печатную плату можно, используя имеющиеся рисунки дорожек на плате, более подготовленные могут самостоятельно сделать эскиз платы, имея принципиальную электрическую схему устройства. Для изготовления печатной платы берётся лист фольгированного изоляционного материала.

Это может быть гетинакс или стеклотекстолит, покрытый тонким слоем меди с одной или двух сторон, в зависимости от того, какая требуется плата – односторонняя или двухсторонняя.

На бумаге чертится эскиз рисунка токопроводящих дорожек, затем он переносится на поверхность медного слоя, в нужных местах просверливаются сквозные отверстия для установки деталей, а рисунок покрывается слоем краски или лака.

После высыхания покрытия выполняется травление платы, то есть, погружение её на некоторое время в один из составов, разъедающий слой меди, не покрытый краской. Обычно для этих целей используется либо хлорное железо, либо раствор кислоты, либо смесь медного купороса с поваренной солью.


После вытравливания меди, лак или краска смывается растворителем, полученный рисунок лудится обычным паяльником, после чего можно приступать к установке деталей и припаиванию их к плате.

Перед лужением, дорожки следует тщательно обезжирить и зачистить мелкой наждачной бумагой. Выводы деталей перед установкой также нужно зачистить, можно также залудить, это облегчит последующий процесс пайки.

Пайка производится хорошо разогретым паяльником, на жале которого должна оставаться капля припоя. Если расплавленный паяльником припой не удерживается на жале, скорее всего, паяльник перегрет.

Для контроля его температуры лучше пользоваться регулятором напряжения или паяльной станцией. Контакт паяльника с деталью должен быть коротким. После смачивания припоем вывода детали и площадки на плате, паяльник сразу убирается.

Это исключит возможность выхода детали из строя в результате перегрева и обеспечит ровное и красивое растекание капли припоя.

Для пайки плат и электронных компонентов следует выбирать мягкие сорта припоев на основе олова. Требуемую прочность пайки в этом случае обеспечит самый мягкий припой, при этом, его применение облегчит работу и уменьшит тепловую нагрузку на детали.

Поскольку выводы электронных компонентов обычно уже залужены, а дорожки платы выполнены из меди, в качестве флюса можно использовать только канифоль, или её спиртовой раствор.

Умение паять платы может пригодиться также при выполнении самостоятельного ремонта вышедшей из строя электроники.

ГОСТ Р 56427-2015

Читайте также:  Яблоня свежесть описание сорта фото отзывы

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Пайка электронных модулей радиоэлектронных средств

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СМЕШАННЫЙ И ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ С ПРИМЕНЕНИЕМ БЕССВИНЦОВОЙ И ТРАДИЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЙ

Технические требования к выполнению технологических операций

Soldering of electronic modules of radio-electronic means. Automated mixed and surface mounting using lead-free and conventional technologies. Technical requirements for the implementation of technological operations

Дата введения 2015-09-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом "Авангард-ТехСт" (ЗАО "Авангард-ТехСт") и ОАО "Авангард"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 420 "Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж электронных модулей"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.2-2012* (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 1.0-2012. — Примечание изготовителя базы данных.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на электронные модули радиоэлектронных средств и устанавливает технические требования к выполнению технологических операций пайки электронных модулей радиоэлектронных средств при автоматизированном смешанном и поверхностном монтаже с применением бессвинцовой и традиционной технологий.

Требования настоящего стандарта предназначены для использования всеми изготовителями и распространяются на изделия, поставляемые контрагентами.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 17325-79 Пайка и лужение. Основные термины и определения

ГОСТ 23752-79 Платы печатные. Общие технические условия

ГОСТ 29137-91 Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования

ГОСТ Р 53429-2009 Платы печатные. Основные параметры конструкции

ГОСТ Р 53432-2009 Платы печатные. Общие технические требования к производству

ГОСТ Р 53734.5.1-2009 (МЭК 61340-5-1-2007) Электростатика. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Общие требования

ГОСТ Р 54849-2011 Маска паяльная защитная для печатных плат. Общие технические условия

ГОСТ Р МЭК 61191-1-2010 Печатные узлы. Часть 1. Поверхностный монтаж и связанные с ним технологии. Общие технические требования.

ГОСТ Р МЭК 61191-2-2010 Печатные узлы. Часть 2. Поверхностный монтаж. Технические требования.

ГОСТ Р МЭК 61192-1-2010 Печатные узлы. Требования к качеству. Часть 1. Общие технические требования

ГОСТ Р МЭК 61192-2-2010 Печатные узлы. Требования к качеству. Часть 2. Поверхностный монтаж

ГОСТ Р МЭК 61192-3-2010 Печатные узлы. Требования к качеству. Часть 3. Монтаж в сквозные отверстия

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 17325, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 срок годности: Время, в течение которого чувствительные к влаге поверхностно-монтируемые изделия или печатные платы, упакованные в сухом состоянии, могут храниться в закрытом влагонепроницаемом пакете с сохранением требуемого уровня влажности внутри упаковки.

3.1.2 температура пайки: Температура в контакте соединяемых электромонтажных элементов и расплавленного припоя, при которой обеспечивается формирование паяного соединения.

3.1.3 поверхностный монтаж: Монтаж поверхностно-монтируемых изделий на поверхность печатной платы.

3.1.4 традиционная (оловянно-свинцовая) технология пайки: Монтаж электронной компонентной базы (ЭКБ) с применением припоев, содержащих не менее 30% свинца.

3.1.5 бессвинцовая технология монтажа: Монтаж ЭКБ с применением припоев, финишных покрытий печатных плат и выводов компонентов, не содержащих свинец.

3.1.6 комбинированная технология монтажа: Поверхностный монтаж радиоэлектронных изделий в корпусах компонента с матричным расположением выводов (BGA — Ball Grid Array) с бессвинцовыми шариковыми выводами по традиционной технологии.

3.1.7 смешанный монтаж: Установка на одну печатную плату компонентов в корпусах для поверхностного монтажа и монтажа в отверстие.

3.1.8 реболлинг: Технология удаления и последующего восстановления шариковых выводов компонентов типа BGA.

3.1.9 околоэвтектическое соединение: оловянно-свинцовое паяное соединение, образованное припоями системы олово-свинец и содержащее от 30% до 40 % свинца в своем составе.

3.1.10 неэвтектическое соединение: оловянно-свинцовое паяное соединение, образованное припоями системы олово-свинец и содержащее менее 30% свинца в своем составе.

3.2 Сокращения

В настоящем стандарте приняты следующие сокращения:

ВНП — влагонепроницаемый пакет;

ИМС — интегральная микросхема;

ИЭТ — изделия электронной техники;

КТЛР — коэффициент теплового линейного расширения;

НД — нормативная документация;

ОЖ — отмывочная жидкость;

ПП — плата печатная;

ПМИ (SMD) — поверхностно-монтируемые изделия (surface mounting device);

ПУ — печатный узел;

РЭС — радиоэлектронные средства;

ТУ — технические условия;

ЭМ — электронный модуль;

CSP — Chip Scale Package — корпус с размерами кристалла;

MELF — Metal Electrode Leadless Face — безвыводной компонент с металлическими торцевыми выводами;

QFN — Quad-flat no-leads — квадратный плоский безвыводной корпус;

LCC — Leadless Chip Carrier- безвыводной кристаллодержатель;

MSL — Moisture Sensitivity Level — уровень чувствительности к влаге;

HASL — Hot Air Solder Leveling — горячее лужение с выравниванием воздушным ножом;

OSP — Organic solderability preservative — органическое защитное покрытие;

ENIG — Electroless nickel/immersion gold — покрытие иммерсионным золотом по подслою никеля;

ENEPIG — Electroless Ni/Electroless Pd/lmmersion Au — иммерсионное золото, поверх подслоя химического никеля и палладия;

IMSN — Immersion stannum — иммерсионное олово;

IMAG — Immersion argentum — иммерсионное серебро.

4 Основные положения

4.1 Производственный персонал, занятый на технологических операциях пайки, должен проходить периодическую аттестацию в соответствии с действующими на предприятиях положениями.

4.2 На всех этапах производства, а также на складах и непосредственно на рабочих местах, в том числе при любых операциях с ЭКБ, следует руководствоваться мероприятиями по защите от влияния статического электричества в соответствии с ГОСТ Р 53734.5.1.

4.3 В зависимости от конструкции печатных узлов и электронных модулей, их области применения и типа используемого оборудования разрабатывается технологический процесс сборки и монтажа. Типовые схемы технологического процесса сборки и монтажа печатных узлов и электронных модулей различных конструкций приведены на рисунках 1-5.

Рисунок 1 — Типовая структурная схема технологического процесса изготовления электронных модулей одностороннего поверхностного монтажа

Рисунок 2 — Типовая структурная схема технологического процесса изготовления электронных модулей двустороннего поверхностного монтажа

Рисунок 3 — Типовая структурная схема технологического процесса изготовления электронных модулей смешанного совмещенного монтажа

Рисунок 4 — Типовая структурная схема технологического процесса изготовления электронных модулей сложного смешанного монтажа

а) без применения клея

б) с применением клея

Ограничения: Для схемы б) нельзя применять компоненты с матричными выводами типа BGA, компоненты типа QFN и компоненты в металлокерамических корпусах.

Читайте также:  Районирование территории по толщине стенки гололеда

Рисунок 5 — Типовые структурные схемы технологического процесса изготовления электронных модулей смешанного разнесенного монтажа

5 Общие требования к технологии пайки электронных модулей радиоэлектронных средств

5.1 Общие требования

5.1.1 Общие требования к технологии пайки электромонтажных соединений электронных модулей РЭС — в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61191-1.

5.1.2 Требования к технологии пайки электромонтажных соединений электронных модулей РЭС различаются в зависимости от классификации электронных и электрических сборок в соответствии с их назначением в РЭС по ГОСТ Р МЭК 61191-1:

— класс А: электронные изделия общего применения;

— класс В: специализированная электронная аппаратура;

— класс С: электронная аппаратура ответственного назначения.

Ответственным за определение класса электронных и электрических сборок, к которому принадлежит изделие, является заказчик. Реальные требования к РЭС могут находиться между приведенными классами. Класс задается в контракте, в котором указываются любые исключения или дополнительные требования к параметрам изделия.

5.2 Общие требования к применяемым материалам

5.2.1 Общие требования к применяемым сплавам

5.2.1.1 При пайке электронных модулей РЭС класса С по традиционной технологии должны быть использованы только сплавы, содержащие не менее 30% свинца (ПОС-61, ПОСК 50-18 и аналогичные).

Примечание — В случае необходимости ступенчатой пайки электронных модулей РЭС допускается применение низкотемпературных припоев с температурой плавления ниже 179°С и указанных в НД.

5.2.1.2 При пайке электронных модулей РЭС классов А и В для Российской Федерации должны быть использованы содержащие свинец сплавы. По требованию заказчика допустимо использование бессвинцовых сплавов.

5.2.1.3 Для пайки электронных модулей РЭС классов А и В, предназначенных для продажи за пределами Российской Федерации, а также при работе по бессвинцовой технологии, должны применяться бессвинцовые сплавы, если иное не предусмотрено контрактом.

5.2.1.4 При работе по комбинированной технологии (при пайке РЭС классов А и В) должны быть использованы только сплавы, содержащие не менее 30% свинца (ПОС-61, ПОСК 50-18 и аналогичные).

5.2.2 Общие требования к применяемым флюсам

5.2.2.1 Флюсы для пайки электромонтажных соединений электронных модулей РЭС должны быть классифицированы по следующим признакам:

— температурному интервалу активности (низкотемпературные — до 450°С и высокотемпературные — свыше 450°С);

— природе растворителя (водные и неводные);

— природе активатора, определяющего действия (для низкотемпературных флюсов: канифольные, кислотные, галогенидные, гидразиновые, фторборатные, анилиновые и стеариновые; для высокотемпературных флюсов: галогенидные, фторборатные и боридно-углекислые);

— механизму действия (защитные, химического действия, электрохимического действия и реактивные);

— агрегатному состоянию (твердые, жидкие и пастообразные);

— по классам активности (класс L — низкая активность флюса или отсутствие активности остатков флюса, класс М — средняя активность флюса/остатков флюса, класс Н — высокая активность флюса/остатков флюса).

Примечания

1 В наименовании флюса, содержащего несколько активаторов, необходимо называть все активаторы (канифольно-галогенидный флюс, фторборатно-галогенидный флюс и т.п.).

2 Допускается применение флюсов, указанных в НД.

5.2.2.2 Классы флюсов для пайки электромонтажных соединений электронных модулей РЭС из 5.2.2.1 должны дополнительно характеризоваться добавлением индекса 0 или 1, который показывает соответственно отсутствие или наличие во флюсе галогенов.

5.2.2.3 Для пайки электромонтажных соединений электронных модулей РЭС класса С должны быть использованы только флюсы класса L0. Отмывка изделий от остатков флюса после пайки обязательна.

5.2.2.4 Для пайки электромонтажных соединений электронных модулей РЭС классов А и В по традиционной и бессвинцовой технологиям допускается использовать флюсы любого класса. Рекомендуется отмывка изделий от остатков флюса после пайки.

5.2.2.5 Для пайки электромонтажных соединений электронных модулей РЭС класса В по комбинированной технологии рекомендовано применять флюсы классов М0 и Н0 с последующей обязательной отмывкой изделий от остатков флюса после пайки.

5.3 Общие требования к применяемой электронной компонентной базе

5.3.1 При пайке электронных модулей РЭС класса С по традиционной технологии допускается применение выводных и безвыводных компонентов поверхностного монтажа, выводных компонентов, монтируемых в отверстия, с финишными покрытиями выводов, приведенными в 6.2, при условии их качественного смачивания оловянно-свинцовым припоем, а также допускается применение компонентов в корпусах типа BGA c шариковыми выводами из оловянно-свинцового припоя. Во всех указанных случаях при пайке должны образовываться традиционные оловянно-свинцовые паяные соединения околоэвтектического состава.

5.3.2 При пайке электронных модулей классов А и В по бессвинцовой технологии допускается применение выводных и безвыводных компонентов поверхностного монтажа, выводных компонентов, монтируемых в отверстия, с финишными покрытиями выводов, приведенными в 6.2, при условии их качественного смачивания бесссвинцовым припоем, а также допускается применение компонентов в корпусах типа BGA с шариковыми выводами из бессвинцового припоя. Покрытия выводных компонентов, монтируемых в отверстие, а также выводных и безвыводных компонентов поверхностного монтажа не должны содержать свинец в своем составе.

5.3.3 При пайке электронных модулей классов А и В оловянно-свинцовым припоем компонентов в корпусах типа BGA c шариковыми выводами из бессвинцового припоя допускается проводить монтаж по комбинированной технологии, если иное не предусмотрено контрактом. При монтаже должны образовываться оловянно-свинцовые паяные соединения неэвтектического состава.

5.4 Общие требования к финишным покрытиям контактных площадок печатных плат

5.4.1 При пайке электронных модулей РЭС класса С по традиционной технологии должны быть применены только печатные платы с финишным покрытием контактных площадок из оловянно-свинцового припоя (HASL Sn-Pb), иммерсионного золота (ENIG) или иммерсионного олова (IMSN).

5.4.2 Для пайки электронных модулей классов А и В по традиционной технологии, по согласованию с заказчиком, допускается использовать в качестве покрытия контактных площадок печатных плат иммерсионное серебро (IMAG), химическое олово и органическое финишное покрытие.

5.4.3 При пайке электронных модулей классов А и В по бессвинцовой технологии не допускается применение печатных плат с финишным покрытием контактных площадок, содержащим свинец. Допускается применять любые финишные покрытия контактных площадок печатных плат, не содержащие свинец, при условии обеспечения ими хорошей смачиваемости припоем используемого сплава.

5.4.4 При пайке электронных модулей классов А и В с применением комбинированной технологии допускается использование печатных плат с любыми финишными покрытиями контактных площадок (кроме бессвинцового HASL), при условии обеспечения ими хорошей смачиваемости припоем используемого сплава.

6 Требования к электронной компонентной базе

6.1 Требования к механической обработке выводов компонентов

6.1.1 Требования по механической обработке выводов компонентов, монтируемых в сквозные отверстия, такие как формовка, обрезка, загиб выводов, — в соответствии с ГОСТ 29137 и ГОСТ Р МЭК 61192-3.

6.1.2 Требования по формовке компонентов поверхностного монтажа — в соответствии с ГОСТ 29137 и ГОСТ Р МЭК 61191-2.

6.1.3 Компоненты в корпусах типа BGA, чип-компоненты и большинство компонентов для поверхностного монтажа зарубежного производства не требуют предварительной механической подготовки выводов.

6.2 Требования по предварительному лужению и финишным покрытиям выводов компонентов

6.2.1 Требования по предварительному лужению выводов компонентов — в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61192-3.

Примечание — Допускается руководствоваться требованиями к лужению, приведенными в НД.

6.2.2 Компоненты в корпусах типа BGA, чип-компоненты и большинство компонентов для поверхностного монтажа не требуют предварительного лужения выводов.

6.2.3 При пайке электронных модулей классов А и В по традиционной, бессвинцовой или комбинированной технологии допускается использование компонентов без предварительного лужения или финишного покрытия выводов, при условии использования высокоактивных флюсов класса М или Н.

6.2.4 Финишные покрытия выводов, монтируемых в отверстие, выводных и безвыводных компонентов поверхностного монтажа (кроме BGA и аналогичных) и их область применения приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Финишные покрытия выводов, монтируемых в отверстие, выводных и безвыводных компонентов поверхностного монтажа (кроме BGA и аналогичных) и их область применения

Читайте также:  Ботанический сад на соловках

Компоненты электронных схем, составляющих основу большинства современных приборов и устройств, как правило, соединяются методом пайки, с использованием технологии печатного монтажа.

Для этой цели используются печатные платы, представляющие собой пластинки из диэлектрического материала, на поверхности которого нанесены токопроводящие дорожки, соединяющие места крепления выводов электронных компонентов.

Волновой метод

В процессе серийного производства электронных приборов, крепление компонентов на печатных платах осуществляется на конвейерных линиях заводов. При этом применяется пайка волной припоя.

Суть этой технологии, появившейся в 50–х годах прошлого века, заключается в следующем.

Печатные платы с установленными на них электронными компонентами движутся по специальному конвейеру. В процессе движения, места пайки покрываются флюсом, плата предварительно прогревается, после чего проходит над ванной с расплавленным припоем.

Ванна оборудована специальными соплами, создающими волну, возвышающуюся над поверхностью припоя в ванне.

Плата расположена таким образом, что места пайки контактируют с поверхностью волны при перемещении платы вдоль ванны. В этот момент происходит смачивание припоем контактных площадок на плате и выводов припаиваемых деталей.

Сила поверхностного натяжения жидкого припоя не даёт ему стечь полностью с поверхности платы, что обеспечивает спаивание деталей с контактными площадками.

Настройка технологических параметров

Для получения качественных паяных соединений, необходима настройка технологических параметров паяльной линии. Во-первых, формой и ориентацией сопла формируется гребень волны оптимального профиля, во-вторых, движущаяся над ванной плата располагается под некоторым углом к поверхности расплава.

Правильно выбранные параметры процесса позволяют избежать брака в виде перемычек между токоведущими дорожками и наплывов (сосулек) на выводах деталей.

Для этой же цели может использоваться технология пайки двойной волной. В этом случае, первая волна припоя имеет турбулентный характер, что позволяет лучше смачивать паяемую поверхность и проникать припою в монтажные отверстия платы.

Вторая волна, имеющая более плавное ламинарное течение, смывает огрехи в виде лишних капель и наплывов припоя, формируя при этом окончательную геометрию гантелей.

Пайка волной не всегда автоматизирована. Например, на многих сборочных конвейерах Китая и других стран Азии, установка деталей на плату, последующая обработка флюсом и обмакивание платы в ванну с припоем выполняют люди.

При этом плата берётся руками посредством специального захвата и обмакивается в ванну жидкого припоя.

Крепление smd компонентов

Способ пайки волной чаще применяется для плат, компоненты которых монтируются с одной стороны платы, а контактные площадки и токоведущие дорожки – с другой.

Штыревые выводы элементов вставляются при этом в сквозные отверстия платы и припаиваются с обратной её стороны. Однако большинство современных электронных схем конструируется под использование так называемых smd-компонентов, закрепляемых поверхностной пайкой. Такие детали припаиваются к плате с той же стороны, на которой они установлены.

Применение волновой технологии пайки для таких элементов имеет ряд особенностей:

  • при пайке волной smd-компонентов плата должна быть ориентирована вниз предварительно приклеенными к ней деталями;
  • волна расплавленного припоя омывает при этом корпуса деталей.

Таким образом, smd-компоненты перед пайкой должны быть приклеены к плате специальным клеем. При этом иногда имеют место случаи отклеивания деталей во время их контакта с волной расплава, что приводит к появлению брака.

Кроме этого, не все электронные компоненты способны выдержать температурный режим, возникающий в процессе «купания» в жидком припое. Эти обстоятельства ограничивают применение волновой технологии.

Следует добавить ещё одну отрицательную черту, присущую этой технологии пайки. Большое количество расплавленного припоя в ванне, постоянно контактирующее с открытым воздухом, приводит к активному образованию окисла.

Применение паяльной пасты

Для крепления smd-компонентов на плате обычно применяются другие технологии пайки. Как правило, все они основаны на использовании паяльной пасты. В этот состав входит порошкообразный припой, флюс и наполнитель.

Паяльная паста наносится на контактные площадки платы и выводы установленных на них деталей.

После этого плата направляется в специальную печь, где производится нагрев соединений одним из способов:

  • парогазовой смесью;
  • источниками инфракрасного излучения;
  • способом конвекции.

В процессе нагрева происходит плавление паяльной пасты и спайка контактов.

Автоматизированные технологии

В ситуациях, когда электронные компоненты имеют выводы с очень малым шагом, при пайке разъёмов, имеющих большое количество выводов, и в других случаях, требующих использования очень тонких технологий, обычно применяется паяльный робот.

Робот-манипулятор для пайки плат представляет собой прецизионное устройство, содержащее координатный стол, на который устанавливается плата с размещёнными на ней деталями и паяльной головки, перемещающейся по трём координатным осям.

Головка оборудована механизмом подачи припоя и устройством для вакуумного отсоса его излишков.

Роботизированная автоматическая пайка плат существенно уступает волновому способу по скорости, поэтому используется только в тех случаях, когда последний применить невозможно.

Кроме собственно пайки, роботы часто используются для установки деталей на плате непосредственно перед их спайкой. Отдельные элементы, установка которых в силу их сложной нестандартной формы (трансформаторы, дроссели, некоторые виды микросхем) плохо поддаются автоматизации, устанавливаются вручную.

Поэтому, даже на крупных сборочных конвейерах известных фирм, выпускающих электронное оборудование, присутствуют участки, на которых сборку осуществляют люди.

Кроме этого, контроль качества продукции также часто выполняется людьми. Платы с дефектами, которые могут быть устранены, направляются на доработку, выполняемую паяльником вручную.

Работа в домашних условиях

При сборке самодельных электронных устройств, радиолюбители самостоятельно изготавливают печатные платы. При наличии желания и элементарной подготовки, этому не сложно научиться.

Изготовить печатную плату можно, используя имеющиеся рисунки дорожек на плате, более подготовленные могут самостоятельно сделать эскиз платы, имея принципиальную электрическую схему устройства. Для изготовления печатной платы берётся лист фольгированного изоляционного материала.

Это может быть гетинакс или стеклотекстолит, покрытый тонким слоем меди с одной или двух сторон, в зависимости от того, какая требуется плата – односторонняя или двухсторонняя.

На бумаге чертится эскиз рисунка токопроводящих дорожек, затем он переносится на поверхность медного слоя, в нужных местах просверливаются сквозные отверстия для установки деталей, а рисунок покрывается слоем краски или лака.

После высыхания покрытия выполняется травление платы, то есть, погружение её на некоторое время в один из составов, разъедающий слой меди, не покрытый краской. Обычно для этих целей используется либо хлорное железо, либо раствор кислоты, либо смесь медного купороса с поваренной солью.


После вытравливания меди, лак или краска смывается растворителем, полученный рисунок лудится обычным паяльником, после чего можно приступать к установке деталей и припаиванию их к плате.

Перед лужением, дорожки следует тщательно обезжирить и зачистить мелкой наждачной бумагой. Выводы деталей перед установкой также нужно зачистить, можно также залудить, это облегчит последующий процесс пайки.

Пайка производится хорошо разогретым паяльником, на жале которого должна оставаться капля припоя. Если расплавленный паяльником припой не удерживается на жале, скорее всего, паяльник перегрет.

Для контроля его температуры лучше пользоваться регулятором напряжения или паяльной станцией. Контакт паяльника с деталью должен быть коротким. После смачивания припоем вывода детали и площадки на плате, паяльник сразу убирается.

Это исключит возможность выхода детали из строя в результате перегрева и обеспечит ровное и красивое растекание капли припоя.

Для пайки плат и электронных компонентов следует выбирать мягкие сорта припоев на основе олова. Требуемую прочность пайки в этом случае обеспечит самый мягкий припой, при этом, его применение облегчит работу и уменьшит тепловую нагрузку на детали.

Поскольку выводы электронных компонентов обычно уже залужены, а дорожки платы выполнены из меди, в качестве флюса можно использовать только канифоль, или её спиртовой раствор.

Умение паять платы может пригодиться также при выполнении самостоятельного ремонта вышедшей из строя электроники.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector