14.1 Классификация рэу по назначению, условиям эксплуатации.

Специализация РЭА обусловлена тем, что объект установки задает специальное функциональное назначение для РЭА данной категории, класса или группы. Категории характеризуют РЭА по продолжительности работы. Различают четыре категории РЭА: многократного, однократного, непрерывного и общего применения. РЭА категории многократного применения способна выполнять свои функции несколько раз по мере необходимости, однократного — один раз за период эксплуатации. РЭА непрерывного применения предназначена для непрерывной работы все время, за исключением плановых и вынужденных перерывов в работе. РЭА общего применения работает в смешанном режиме, как, например, бытовая РЭА.

Классификация РЭА по условиям применения.

Установлены следующие климатические исполнения изделий по условиям их эксплуатации в макроклиматических районах:

У –(N) умеренный климат

УХЛ(NF) – умеренный холодный

ХЛ – (F)холодный

ТВ – (TH)тропический влажный

ТС – (TA)тропический сухой

Т – (T)тропический сухой или влажный

М – (M)умеренно холодный морской

ТМ – (TM)тропический морской

С – (V)все районы, кроме морского климата

ОМ –(MV) все районы с морским климатом

В – (W)для всех макроклиматических районов

В зависимости от места размещения изделия при эксплуатации в воздуш¬ной среде (на высоте до 4300 м над уровнем моря, а также в подземных и под¬водных помещениях) установлены следующие категории размещения:

1- на открытом воздухе;

1.1 - постоянно в помещениях категории 4 и кратковременно в условиях всех остальных категорий;

2 - под навесом или в помещении, где условия эксплуатации не существенно отличаются от установленных для категории 1 (в палатках, кузовах машин и т.д.);

2.1 - внутри изделий, эксплуатируемых в условиях категорий 1 и 2, в качестве встроенных элементов;

3 - в закрытых помещениях (объёмах) без искусственного регулирования температуры при отсутствии прямого солнечного излучения, воздействий осадков и ветра;

3.1 - в нерегулярно отапливаемых помещениях;

4 - в помещениях (объёмах) с искусственно регулируемыми условиями (закрытые отапливаемые помещения);

4.1 - в помещениях с кондиционированием воздуха;

4.2 - в лабораторных, капитальных жилых и других подобных помещениях;

5 - в помещениях с повышенной влажностью (в шахтах, подвалах- цехах и т.п.);

5.1 - встроенные элементы изделий в условиях категорий 5, когда конструкция изделий предохраняет элемент от конденсации влаги на его поверхности.

Стандарт устанавливает нормы температуры, влажности и других эксплуатационных параметров для данного вида условий эксплуатации (класса или категорий). Например, для изделия исполнения УХЛ4 рабочие температуры +1...35°С, средняя рабочая температура +20°С, предельные температуры +10C, +50°С, предельная относительная влажность 80%. Некоторые виды исполнений изделий стандартом исключены. Так, требования к исполнениям У4, У4.1, .У4.2 полностью перекрываются требованиями к исполнениям УХЛ4, УХЛ4.1, УХЛ4.2.

14.2 Групповая монтажная пайка. Технологические основы процесса, методы и режимы выполнения, автоматизированное оборудование.

Пайка погружением

При пайке погружением собранная плата стороной пайки опускается в расплавленный припой, который является источником нагрева. Нагрев зоны соединения до температуры пайки достигается в течение 1—2 с. В зависимости от характера движения платы относительно поверхности припоя различают следующие способы пайки погружением в расплав припоя; вертикальным перемещением, наклонным перемещением, колебательным движением, маятниковым движением, протягиванием по поверхности припоя, избирательной подачей припоя (е). Для повышения качества пайки применяют УЗ-колебания (20-44 кГц) либо механические колебания 50-300 Гц.

Пайка протягиванием по поверхности припоя - плата укладывается в держатель, который под углом 5—10° опускается на поверхность припоя и протягивается определенное расстояние по зеркалу припоя. Впереди держателя имеется скребок, который очищает поверхность зеркала от оксидов припоя. Скорость протягивания составляет 5—8 м/мин, время протягивания одной платы — до 10 с.

Избирательная пайка - заключается в подаче припоя только в места пайки. Ванна с припоем закрыта специальным кондуктором, в котором имеются отверстия, точно соответствующие числу и расположению зон пайки. Подача припоя осуществляется с по­мощью поршня, который выдавливает его через отверстия кондуктора в места пайки. Пайка погружением в нагретую жидкость, например жидкий теплоноситель ОЖ-1 на основе лапрола Л2502-ОЖ при температуре 260 °С или глицерин при температуре 240 °С. Используют главным образом для оплавления гальванического покрытия олово—свинец на печатных платах с целью улучшения их паяемости. Пайка волной. Технологические основы метода обусловлены характером взаимодействия потока припоя и платы. Главным условием высокой разрешающей способности пайки волной, позволяющей без перемычек, мостиков и сосулек припоя паять платы с малыми зазорами между печатными проводниками, является создание тонкого и равномерного слоя припоя на проводниках платы, что в свою очередь способствует фор­мированию паяных соединений «скелетной» формы. Процесс пайки состоит из трех этапов: вхождения штаты в припой, контактирования с припоем и выхода из припоя. Различают следующие виды волн:

• о дносторонняя

• двусторонняя

• плоская (широкая) а

• вторичная (двойная, «отраженная») б

• дельта- (в), лямбда-(г) и омега-волны

Плоская или широкая, волна имеет протяженность до 70—90 мм, что увеличивает площадь контакта между платой и припоем и позволяет повышать производительность процесса пайки за счет увеличения скорости движения платы до 3 м/мин (установка ASTRA фирмы Hollis (США)). К недостаткам данной волны относится увеличенная открытая поверхность расплава, спо­собствующая образованию оксидных пленок в припое.

Вторичная волна об­разуется за счет наклонного отражате­ля с одной стороны сопла, что обеспечивает удержание определенного количества припоя в виде волны меньшей высоты. Температура во вторичной волне меньше, чем в основной. За счет взаимодействия платы и вторичной волны происходит оплавление сосулек припоя и повторная пайка соединений.

Дельта-волна характеризуется стоком припоя в одну сторону, для чего одна стенка сопла выполнена удли­ненной, а также большим напором припоя, что обеспечивает более глубо­кую волну, которая применяется для пайки элементов с удлиненными выводами, например разъемов с выводами под накрутку.

Лямбда-волна использует насадку сложной формы, имеет передний со стороны платы крутой слив припоя и длинный практически горизонтальный профиль волны на выходе платы. На входе платы в волне формируется ускоренный поток припоя, обладающий хорошим смачивающим действием и проникающей способностью. На выходе устанавливается практически нулевая скорость платы относительно припоя, а постепенное увеличение угла между платой и по­верхностью припоя устраняет образо­вание наплывов и сосулек. Такой профиль волны позволяет вести качественную пайку многослойных плат с плотным монтажом (установка WSV фирмы Electrovert, где высота волны регулируется от 13 до 19мм при скорости конвейера до 5,4 м/мин).

На базе лямбда-волны создана омега-водна за счет размещения вибрирующего элемента в окне сопла, через которое подается припой. Вибрация элемента создается с помощью электромагнитного вибратора, работающего на частоте 60 Гц с амплитудой колебаний 1—3 мм. За счет придания турбулентности волне припоя обеспечивается заполнение металлизированных отверстий в платах на уровне 99 %, количество дефектов в виде непропаев сокращается в два раза. Омега-волна используется в установке Century 2000 (фирмы Elec-trovert), имеющей скорость конвейера до 6 м/мин.

Пайка групповым инструментом

Механизированную пайку планарных выводов ИМС ведут несколькими способами: миниатюрными паяльни­ками с дозированной подачей припоя; групповыми паяльниками прямого на­грева; инструментом с параллельными электродами; лазерным излучением.

Способ пайки параллельными электродами основан на прямом нагреве места соединения импульсным током, проходящим через электроды (расщепленный электрод).

Пайка летучим теплоносителем.

Пайка поверхностно-монтируемых элементов расплавлением дозированного припоя, который наносится в виде заготовок или паяльной пасты. Нагрев платы с пастой производится в три этапа: сушка летучей связки, оплавление порошка припоя, растекание припоя по контактной площадке. Используются следующие виды нагрева: газом, фокусированным световым лучом, ИК-нагревом и в паровой фазе.

Пайка в паровой фазе (конденсационная пайка). По мере погружения платы в зону насыщенного пара над кипящей рабочей жидкостью пар конденсируется по всей ее поверхности, быстро и равномерно нагревая до температуры пайки. При этом припойная паста расплавляется и образует галтель между выводом компонента и контактной площадкой платы. (Установка конвейерного типа IL-6 - 1L-24 фирмы НТС Product (США)).

ПРИМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ГРУППОВОЙ ПАЙКИ

Активация энергией УЗ-колебаний. Введение механи­ческих упругих колебаний частотой 18—70 кГц и интенсивностью (1—2)х х 10⁵ Вт/м^ в припой позволяет резко интенсифицировать большинство физико-химических процессов при пайке: смачивание, растекание, капиллярное течение припоя, диффузию припоя в паяемые материалы за счет увеличения химической активности припоя, паяемых материалов и их физическою взаимодействия при пайке. Для ультразвуковой пайки используют УЗ-ванны с возбуждением всей массы припоя и с локальным воздействием ультразвука с помощью направленного излучателя.

Энергия электромагнитных колебаний высоких частот в диапазоне 200—2000 кГц используется для бесконтактного нагрева паяемых деталей и припоя с помощью специальной осна­стки — индукторов, которые наводят в металлических деталях вихревые токи, разогревающие детали и припой до температуры пайки.

Инфракрасное излучение с длиной электромагнитных волн 1—5 мкм, генерируемое галогенными лампами мощностью 0,5—1,0 кВт, применяют для бесконтактной пайки безвыводных элементов на воздухе и в специальной среде. ИК-излучение незначительно проникает в глубь нагреваемых металлов, поэтому скорость их нагрева зависит от степени черноты поверхности. Лучшие результаты дает использование паяльных паст, наносимых на участки пайки трафаретной печатью.

Активацию монохроматическим когерентным излучением в оптическом диапазоне длин волн 0,7—10,6 мкм осуществляют с помощью ОКГ мощностью 60—100 Вт. Высокопроизводительный бесконтактный нагрев для пайки, высокая управляемость и локальность воздействия.