Пайки волной является объемной пайки процесс , используемый в производстве печатных плат . Печатная плата проходит над поддоном с расплавленным припоем, в котором насос вызывает всплытие припоя, которое выглядит как стоячая волна . Когда печатная плата контактирует с этой волной, компоненты припаиваются к плате. Волновая пайка используется как для сборки печатных схем в сквозных отверстиях , так и для поверхностного монтажа . В последнем случае компоненты наклеиваются на поверхность печатной платы (PCB) с помощью установочного оборудования перед тем, как пропустить через волну расплавленного припоя. Пайка волной в основном используется при пайке компонентов со сквозными отверстиями.
Поскольку компоненты со сквозными отверстиями были в значительной степени заменены компонентами для поверхностного монтажа , пайка волной была вытеснена методами пайки оплавлением во многих крупномасштабных электронных приложениях. Тем не менее, все еще существует значительная пайка волной припоя там, где технология поверхностного монтажа (SMT) не подходит (например, устройства большой мощности и разъемы с большим количеством контактов) или где преобладает простая технология сквозного монтажа (некоторые основные устройства ).
Процесс пайки волной [ править ]
Есть много типов машин для пайки волной припоя; однако основные компоненты и принципы этих машин одинаковы. Основное оборудование, используемое во время процесса, - это конвейер, который перемещает печатную плату через различные зоны, поддон с припоем, используемый в процессе пайки, насос, который производит настоящую волну, распылитель для флюса и площадка для предварительного нагрева. Припой обычно представляет собой смесь металлов. Типичный свинцовый припой имеет химический состав 50% олова, 49,5% свинца и 0,5% сурьмы. [1] Ограничение вредных веществ(RoHS) привел к отказу от свинцового припоя в современном производстве, и теперь используются альтернативы, не содержащие свинца. Обычно используются сплавы олово-серебро-медь и олово-медь-никель, при этом один общий сплав (SN100C) состоит из 99,25% олова, 0,7% меди, 0,05% никеля и <0,01% германия. [2]
Флюсинг [ править ]
Флюс в процессе пайки волной припоя имеет первостепенную и второстепенную цель. Основная цель - очистить компоненты, которые должны быть припаяны, в основном любые оксидные слои, которые могли образоваться. [3] Существует два типа флюса: коррозионный и некоррозионный. Некоррозионный флюс требует предварительной очистки и используется, когда требуется низкая кислотность. Коррозионный флюс является быстрым и требует небольшой предварительной очистки, но имеет более высокую кислотность. [4]
Предварительный нагрев [ править ]
Предварительный нагрев помогает ускорить процесс пайки и предотвратить термический шок . [5]
Очистка [ править ]
Некоторые типы флюсов, называемые флюсами «без очистки», не требуют очистки; их остатки доброкачественны после процесса пайки. [6] Обычно флюсы без очистки особенно чувствительны к условиям процесса, что может сделать их нежелательными в некоторых областях применения. [6] Однако для других видов флюса требуется стадия очистки, на которой ПХБ промывают растворителями и / или деионизированной водой для удаления остатков флюса.
Отделка и качество [ править ]
Качество зависит от правильной температуры при нагреве и от правильно обработанных поверхностей.
| Дефект | Возможные причины | Эффекты |
|---|---|---|
| Трещины | Механическое напряжение | Потеря проводимости |
| Полости | Загрязненная поверхность Недостаток флюса | Снижение силы Плохая проводимость |
| Неправильная толщина припоя | Неправильная температура припоя Неправильная скорость конвейера | Восприимчив к стрессу Слишком тонкий для текущей нагрузки |
| Бедный дирижер | Загрязненный припой | Неисправности продукта |
Типы припоев [ править ]
Для создания припоя используются различные комбинации олова, свинца и других металлов. Используемые комбинации зависят от желаемых свойств. Самыми популярными комбинациями являются сплавы SAC (олово (Sn) / серебро (Ag) / медь (Cu)) и Sn63Pb37 (Sn63A), который на 63% состоит из олова и на 37% из свинца. Последняя комбинация прочна, имеет низкий диапазон плавления, быстро тает и схватывается. Составы с более высоким содержанием олова придают припою более высокую коррозионную стойкость, но повышают температуру плавления. Другой распространенный состав - 11% олова, 37% свинца, 42% висмута и 10% кадмия. Эта комбинация имеет низкую температуру плавления и используется для пайки компонентов, чувствительных к нагреванию. Требования к окружающей среде и производительности также влияют на выбор сплава.Общие ограничения включают ограничения на свинец (Pb), когда требуется соответствие RoHS, и ограничения на чистое олово (Sn), когда важна долговременная надежность.[7] [8]
Влияние скорости охлаждения [ править ]
Важно, чтобы печатные платы охлаждались с разумной скоростью. Если они охлаждаются слишком быстро, печатная плата может деформироваться, и припой может выйти из строя. С другой стороны, если печатной плате дать остыть слишком медленно, она может стать хрупкой, а некоторые компоненты могут быть повреждены из-за нагрева. Печатная плата должна охлаждаться либо тонкой струей воды, либо воздушным охлаждением, чтобы уменьшить степень повреждения платы. [9]
Тепловое профилирование [ править ]
Термическое профилирование - это измерение нескольких точек на печатной плате для определения теплового отклонения, которое требуется в процессе пайки. В производстве электроники SPC (статистический контроль процессов) помогает определить, находится ли процесс под контролем, по параметрам оплавления, определяемым технологиями пайки и требованиями к компонентам. [10] Для таких продуктов, как Solderstar WaveShuttle и Optiminer, были разработаны специальные приспособления, которые проходят через технологический процесс и могут измерять профиль температуры, а также время контакта, параллельность волн и высоту волн. Эти приспособления в сочетании с программным обеспечением для анализа позволяют инженеру-технологу установить, а затем контролировать процесс пайки волной припоя. [11]
Высота волны припоя [ править ]
Высота волны припоя является ключевым параметром, который необходимо оценить при настройке процесса пайки волной припоя. [12] Время контакта между волной припоя и паяемой сборкой обычно составляет от 2 до 4 секунд. Это время контакта контролируется двумя параметрами на машине: скоростью конвейера и высотой волны, изменение любого из этих параметров приведет к изменению времени контакта. Высота волны обычно регулируется путем увеличения или уменьшения скорости насоса на машине. Изменения можно оценить и проверить с помощью пластины из закаленного стекла, если требуется более подробная запись, доступны приспособления, которые в цифровом виде записывают время контакта, высоту и скорость.
См. Также [ править ]
- Пайка погружением
- Термическое профилирование
- Паяльная маска
Ссылки [ править ]
- ^ Роберт Х. Тодд, Делл К. Аллен, Лео Элтинг (1994). Справочное руководство по производственным процессам . п. 393.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ "Припой SN100C" (PDF) . aimolder.com .
- ^ [1]
- ^ Тодд стр. 396
- ^ Майкл Печт (1993). Паяльные процессы и оборудование . п. 56.
- ^ a b Джайлз Хэмпстон, Дэвид М. Якобсон (2004). Принципы пайки . п. 118.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Тодд стр. 395
- ^ "БЫСТРЫЙ КАРМАННЫЙ СПРАВОЧНИК ПО СБОРКЕ ОЛОВА / СВИНЦА И БЕССИНЦВЕТОВОГО ПРИПАРЯ" (PDF) . aimolder.com .
- ^ Тодд, Роберт Х .; Аллен, Делл К. (1994). Справочное руководство по производственным процессам. Нью-Йорк: Industrial Press Inc.
- ^ «Рекомендации IPC-7530 по профилированию температур для процессов массовой пайки (оплавление и волна)» (PDF) . ipc.org .
- ^ "Оптимизатор пайки волной припоя" . www.solderstar.com .
- ^ «Важность измерения высоты волны в управлении процессом пайки волной» (PDF) . solderstar.com .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Силинг, Карл (1995). Исследование бессвинцовых сплавов. AIM, 1, по состоянию на 18 апреля 2008 г., из [2]
- Биокка, Питер (2005, 5 апреля). Бессвинцовая пайка волной. Получено 18 апреля 2008 г. с веб-сайта EMSnow: [3]
- Производство и испытания электронного оборудования (2015, 13 февраля) Важность измерения высоты волны в управлении процессом пайки волной припоя
