Волновая пайка
Волновая пайка — это процесс массовой пайки, используемый для производства печатных плат . Печатную плату пропускают через ванну с расплавленным припоем, в которой насос создает восходящий поток припоя, похожий на стоячую волну . Когда печатная плата вступает в контакт с этой волной, компоненты припаиваются к плате. Пайка волновой пайкой применяется как для сквозных печатных сборок, так и для поверхностного монтажа . В последнем случае компоненты приклеиваются к поверхности печатной платы (PCB) с помощью установочного оборудования перед прохождением через волну расплавленного припоя. Пайка волной в основном используется при пайке компонентов со сквозными отверстиями.
Поскольку компоненты для сквозного монтажа в значительной степени были заменены компонентами для поверхностного монтажа , пайка волновой пайкой была вытеснена методами пайки оплавлением во многих крупномасштабных электронных приложениях. Однако по-прежнему широко распространена пайка волновой пайкой там, где технология поверхностного монтажа (SMT) не подходит (например, устройства большой мощности и разъемы с большим количеством контактов) или там, где преобладает простая технология сквозного монтажа (некоторые крупные бытовые приборы ).
Процесс волной пайки
Существует много типов машин для волновой пайки; однако основные компоненты и принципы работы этих машин одинаковы. Основное оборудование, используемое в процессе, — это конвейер, который перемещает печатную плату через различные зоны, лоток с припоем, используемый в процессе пайки, насос, создающий настоящую волну, распылитель флюса и площадку для предварительного нагрева. Припой обычно представляет собой смесь металлов. Типичный свинцовый припой состоит из 50% олова, 49,5% свинца и 0,5% сурьмы. [1] Директива об ограничении использования опасных веществ (RoHS) привела к постоянному переходу от «традиционного» этилированного припоя в современном производстве к бессвинцовым альтернативам. Обычно используются как сплавы олово-серебро-медь, так и сплавы олово-медь-никель, при этом один распространенный сплав (SN100C) содержит 99,25% олова, 0,7% меди, 0,05% никеля и <0,01% германия. [2]
Флюс [ править ]
Флюс в процессе пайки волной имеет основную и второстепенную цель. Основная цель — очистить компоненты, подлежащие пайке, особенно любые образовавшиеся оксидные слои. [3] Существует два типа флюса: коррозионный и некоррозионный. Некоррозионный флюс требует предварительной очистки и используется, когда требуется низкая кислотность. Коррозионный флюс действует быстро и требует небольшой предварительной очистки, но имеет более высокую кислотность. [4]
Предварительный нагрев [ править ]
Предварительный нагрев помогает ускорить процесс пайки и предотвратить термический удар . [5]
Уборка [ править ]
Некоторые типы флюсов, называемые «не требующими очистки», не требуют очистки; их остатки после процесса пайки доброкачественны. [6] Обычно не требующие очистки флюсы особенно чувствительны к условиям процесса, что может сделать их нежелательными в некоторых случаях. [6] Однако другие виды флюсов требуют стадии очистки, на которой печатную плату промывают растворителями и/или деионизированной водой для удаления остатков флюса.
Отделка и качество [ править ]
Качество зависит от правильной температуры при нагревании и правильно обработанных поверхностей.
| Дефект | Возможные причины | Эффекты |
|---|---|---|
| Трещины | Механический стресс | Потеря проводимости |
| Кариес | Загрязненная поверхность Отсутствие флюса | Снижение силы Плохая проводимость |
| Неправильная толщина припоя | Неправильная температура пайки Неправильная скорость конвейера | Подвержен стрессу Слишком тонкий для текущей нагрузки |
| Бедный дирижер | Загрязненный припой | Неисправности продукта |
Типы припоя [ править ]
Для создания припоя используются различные комбинации олова, свинца и других металлов. Используемые комбинации зависят от желаемых свойств. Наиболее популярными комбинациями являются сплавы SAC (Олово(Sn)/Серебро(Ag)/Медь(Cu)) для бессвинцовых процессов и Sn63Pb37 (Sn63A), который представляет собой эвтектический сплав, состоящий из 63% олова и 37% свинца. Эта последняя комбинация прочна, имеет низкую область плавления, быстро плавится и схватывается (т. е. нет «пластического» диапазона между твердым и расплавленным состояниями, как у более старого сплава 60% олова и 40% свинца). 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 полезна для пайки компонентов, чувствительных к нагреву.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 долгосрочная надежность вызывает беспокойство. [7] [8]
Влияние охлаждения скорости
Важно, чтобы печатные платы охлаждались с разумной скоростью. Если они охлаждаются слишком быстро, печатная плата может деформироваться и припой может быть нарушен. С другой стороны, если дать печатной плате остыть слишком медленно, она может стать хрупкой, а некоторые компоненты могут быть повреждены из-за нагрева. Печатную плату следует охлаждать либо мелкодисперсной струей воды, либо воздушным охлаждением, чтобы уменьшить повреждение платы. [9]
Термическое профилирование [ править ]
Термическое профилирование — это измерение нескольких точек на печатной плате для определения температурного отклонения, которое происходит в процессе пайки.В производстве электроники SPC (статистический контроль процесса) помогает определить, находится ли процесс под контролем, измеряя параметры оплавления, определяемые технологиями пайки и требованиями к компонентам. [10] Такие продукты, как Solderstar WaveShuttle и Optiminer, представляют собой специальные приспособления, которые проходят через этот процесс и могут измерять температурный профиль, а также время контакта, параллельность волн и высоту волн. Это приспособление в сочетании с программным обеспечением для анализа позволяет инженеру-технологу устанавливать и затем контролировать процесс пайки волной. [11]
Высота волны припоя [ править ]
Высота волны припоя является ключевым параметром, который необходимо оценить при настройке процесса пайки волной. [12] Время контакта между волной припоя и паяемой сборкой обычно устанавливается в пределах от 2 до 4 секунд. Это время контакта контролируется двумя параметрами машины: скоростью конвейера и высотой волны. Изменение любого из этих параметров приведет к изменению времени контакта. Высоту волны обычно контролируют 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. Кроме того, некоторые машины для пайки волновой пайкой могут предоставить оператору выбор между гладкой ламинарной волной или «танцующей» волной немного более высокого давления.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Роберт Х. Тодд; Делл К. Аллен; Лео Альтинг (1994). Справочное руководство по производственным процессам . п. 393. ИСБН 978-0-8311-3049-7 .
- ^ «Припой SN100C» (PDF) . aimsolder.com .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . www.ipctraining.org . Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2014 года . Проверено 13 января 2022 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Тодд с. 396
- ^ Майкл Пехт (1993). Паяльные процессы и оборудование . стр. 56. ИСБН 978-0-471-59167-2 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Джайлз Хэмпстон; Дэвид М. Джейкобсон (2004). Принципы пайки . п. 118. ИСБН 978-1-61503-170-2 .
- ^ Тодд с. 395
- ^ «КРАТКИЙ КАРМАННЫЙ СПРАВОЧНИК ПО СБОРКАМ ОЛОВА/СВИНЦА И БЕССВИНЦОВОЙ ПРИПОЙКИ» (PDF) . Aimsolder.com .
- ^ Тодд, Роберт Х.; Аллен, Делл К. (1994). Справочное руководство по производственным процессам. Нью-Йорк: Industrial Press Inc.
- ^ «Руководство IPC-7530 по температурному профилю для процессов массовой пайки (оплавление и волна)» (PDF) . ipc.org .
- ^ «Оптимизатор волновой пайки» . www.solderstar.com .
- ^ «Важность измерения высоты волны для управления процессом пайки волной» (PDF) . Solderstar.com .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Зелинг, Карл (1995). Исследование бессвинцовых сплавов. AIM, 1, получено 18 апреля 2008 г., из [1]
- Биокка, Питер (5 апреля 2005 г.). Бессвинцовая волновая пайка. Получено 18 апреля 2008 г. с веб-сайта EMSnow: [2]
- Проектирование и испытания электронного производства (13 февраля 2015 г.) Важность измерения высоты волны в управлении процессом пайки волной
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
