ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ПАЙКИ

Современные методы групповой пайки в производстве РЭА классифицируются по источникам тепловой энергии, являющимся главным фактором при формировании паяных соединений (рис.29.1).

 

 

Рис.29.1 Классификация методов групповой пайки

При пайка погружением. Осуществляется пайка ПП со смонтированными элементами на 2…4 с погружается в расплавленный припой на глубину 0,4…0,6 её толщины, что приводит к капиллярному течению припоя и заполнению им монтажных отверстий (рис.29.2,а). Одновременное воздействие температуры на всю поверхность платы приводят к её перегреву и термоудару. Это вызывает повышенное коробление ПП, что ограничивает их максимальный размер с соотношением сторон 1:2. Чтобы ограничить зону действия припоя, на плату с монтажной стороны наносят специальную защитную маску (бумажную, эпоксидную), в которой предусмотрены отверстия под контактные площадки. С этой целью температуру пайки выбирают более низкой, что также уменьшает потери припоя из-за окисления. Продукты окисления скапливаются на поверхности и перед каждой пайкой их удаляют металлическим скребком. Частицы растворителя флюса, попавшие в припой, интенсивно испаряются, что приводит к локальным непропаям.

Для уменьшения числа непропаянных соединений применяют пайку погружением с наклоном(5…7)⁰ платы (рис.29.2б) или на плату подают механические колебания частотой 50…200 Гц и амплитудой 0,5…1 мм (рис.29.2г).

Наиболее совершенным способом реализации пайки погружением является пайка протягиванием (рис.29.2в), при которой ПП укладывается в держатель под углом около 50, погружается в ванну и протягивается по зеркалу припоя. Впереди держателя имеется закреплённый скребок, который очищает поверхность зеркала. Создаются благоприятные условия для удаления флюса и излишков припоя. Время пайки протягиванием увеличивается до 10 с.

Избирательная пайка (рис.29.2.2е) обеспечивает выборочную подачу припоя к паяемым контактам через специальную фильеру, изготовленную из нержавеющей стали. Между платой и фильерой зажимается слой термостойкой резины. При избирательной пайке уменьшается температура платы, снижается нагрев ЭРЭ и расход припоя. Применяют её в условиях массового производства, когда изготовление специальной фильеры экономически целесообразно.

Высокое качество пайки обеспечивает способ погружения платы в заполненную сеткой (например, из никеля с размером ячеек 0,2´0,2 мм) ванну (рис.29.2з), которая превращается в капиллярный питатель. При соприкосновении платы с сеткой припой выдавливается через её ячейки и под давлением капиллярного эффекта заходит в зазор между выводами и металлизированными отверстиями. При обратном движении платы избыток припоя затягивается капилярами сеточного набора, что предотвращает образование сосулек. Различие в длине выводов не сказывается на качестве пайки из-за гибкости сетки.

 

Рис. 29.2. Способы реализации пайки погружением

а – с вертикальным перемещением платы; б – с наклоном платы; в – протягиванием; г – с применением колебательных движений; д – с маятниковым движением платы; е – избирательная; ж – каскадная; з – в ванну заполненную сеткой.

 

Пайка волной припоя является самым распространённым методом групповой пайки. Она заключается в том, что плата прямолинейно перемещается через гребень волны припоя. Её преимуществами являются: высокая производительность, возможность создания комплексно-автоматизированного оборудования, ограниченное время взаимодействия припоя с платой, что снижает термоудар, коробление диэлектрика, перегрев элементов. Главным условием высокой разрешающей способности пайки волной припоя является создание тонкого и равномерного слоя припоя на проводниках, позволяющего без перемычек, мостиков и сосулек припоя паять платы с малыми зазорами между печатными проводниками.

Процесс пайки для односторонней (рис.29. 3а) и двусторонней (рис. 29.3б) волн состоит из трёх этапов: вхождение в припой (точка А), контактирование с припоем (отрезок АВ) и выход из припоя (точка В). На первом этапе, направление скорости фонтанирования волны VА способствует удаление паров флюса из зоны реакции: как при двухсторонней, так и при односторонней волне.

Рис.29.3.Схема взаимодействия расплавленного припоя с паяемой платой при односторонней (а) и двусторонней (б) волнах.

 

На втором этапе полоса растекания припоя по плате АВ, в сочетании со скоростью конвейера VК, определяет время пайки. При двусторонней волне, это время больше за счёт достижения более полного заполнения припоем металлизированных отверстий. Увеличение времени взаимодействия повышает толщину припоя на печатных проводниках до некоторого предела.

Окончательное формирование толщины слоя происходит на выходе платы из волны припоя в точке В. В односторонней волне относительная скорость точке В увеличивается, так как векторы скоростей конвейера и волны припоя направлены в противоположные стороны. При этом смываются излишки припоя и утоньшается оставшийся слой припоя.

Для образования волны припоя в установках преимущественно используют механические нагнетатели, давление воздуха или газа, ультразвуковые колебания, электромагнитные нагнетатели.

В настоящее время широкое применение в технологии ЭC получили методы пайки концентрированными потоками энергии, достоинства которых являются высокая интенсивность, бесконтактное воздействие источника нагрева на зону контактирования, ограниченная зона теплового воздействия. Разработанные методы активируют не только систему "припой – паяемый материал", но и процессы их физико-химического взаимодействия, что приводит к интенсификации процессов пайки. Пайку элементов производят следующими методами: горячим газом, в парах специальной жидкости, ИК-излучением, токами высокой частоты, лазерным излучением и т.д.