22.2 Технология монтажа на поверхности плат, основные варианты процессов. Особенности подготовки, сборки и монтажа.

Современный этап развития ЭА характеризуется все более широким применением новейшей элементной базы — поверхностно-монтируемых элементов: без выводных «чиповых» резисторов и конденсаторов, миниатюрных корпусов БИС, пластмассовых и керамических кристаллоносителей и др., что позволяет отказаться от плат с металлизированными отверстиями, упростить установку элементов, повысить надежность электронных блоков. Технология поверхностного монтажа (SMT) имеет следующие преимущества:

1. Конструктивные:

• повышение плотности компоновки элементов в 4—6 раз;

•снижение массогабаритных показателей в 3—5 раз;

• повышение быстродействия и помехозащищенности элементов за счет отсутствия выводов;

• повышение виброустойчивости и вибропрочности блоков в 2 раза;

• повышение надежности блоков за счет уменьшения количества металлизированных отверстий, являю­щихся потенциальным источником дефектов;

2) технологические:

• автоматизация сборки и монтажа элементов и повышение производительности труда в десятки раз;

• исключение операций подготовки выводов и соответствующего оборудования;

• сокращение производственных площадей на 50 %;

• уменьшение затрат на материалы.

К недостаткам следует отнести ограниченную номенклатуру поверхностно-монтируемых элементов, затрудненность отвода тепла, сложность контроля и ремонта.

Бескорпусные элементы, предназначенные для поверхностного монтажа, поставляються на пластиковых лентах.ю смотаннных в катушки, в специальных трубчатых магазинах или россыпью. Для их установки на ПП используются автоматические укладчики.

Технология монтажа микроблоков РЭА на печатных платах. Технологический процесс монтажа состоит из следующих операций: нанесение и сушка флюса, предварительный нагрев платы и компонентов, пайка, обрезка выводов, очистка. Нанесение флюса осуществляется различными методами. При массовом изготовлении микроблоков используют пенное или волновое флюсование. Нанесение флюса вспениванием осуществляется на установке, состоящей из двух сообщающихся между собой резервуаров, заполненных жидким флюсом. Способ вспенивания применяется в автоматизированных поточных линиях вследствие своей экономичности и простоты реализации. Нанесенный тонкий слой при последующей пайке может быть полностью удален расплавленным припоем. Однако такое нанесение не гарантирует полное смачивание флюсом всех компонентов, что ухудшает качество пайки.

Более полное и надежное нанесение флюса на поверхность ПП и МПП при уплотненном уплотненном монтаже достигается использованием волнового флюсования. При в этом способе флюс не только равномерно покрывает нижнюю поверхность платы, но и проникает в металлизированные отверстия под действием гидродинамического давления и капиллярного эффекта. К недостаткам способа -относятся -увеличенный расход материалов, усложнение технологического оборудования, повышенные требования к коррозионной стойкости деталей, находящихся во флюсе, и точности поддержания высоты волны.

Перед пайкой флюс подсушивается при температуре 80-100°С, а плата подогревается, что способствует установлению теплового баланса в системе "плата-припой", уменьшает тепловой удар, внутренние напряжения в соединениях и коробление ПП.

Групповая пайка компонентов со штыревыми выводами проводится волной припоя на автоматизированных установках модульного типа. из этих модулей компонуют монтажные линии. Включение в состав линии модуля обрезки выводов (1-5 фрез, режущая их часть из карбида вольфрама ) упрощает процесс подготовки ЭРЭ к пайке. Работа всех модулей синхронизирована с движением ПП по конвейеру, что повышает их экономичность.

Монтаж на поверхности может быть выполнен в трех различных вариантах. Первый предусматривает размещение на верхней стороне платы только компонентов, монтируемых в сквозные отверстия, а на нижней — компонентов для поверхностного монтажа. Соединение элементов с платой осуществляется путем пайки волной припоя. Однако обычная волна припоя оказывается неэффективной для монтажа микрокорпусов, так как припой не может подтекать под них и достигнуть экранированных или металлизи­рованных контактных площадок. Применение двойной волны, поступающей из двух резервуаров, позволяет обеспечить полный охват припоем металлизированных участков по всему периметру. Вторичная волна также удаляет избыток припоя с монтажных соединений.

В случае смешанного расположения компонентов на каждой стороне платы (второй вариант) ТП сборки усложняется. Сначала монтируют компоненты в микрокорпусах оплавлением припоя, а затем волной припоя — остальные. Для оплавления припоя применяют индивидуальный или групповой инструмент. Он захватывает микрокорпус (а), опускается на плату (б) и расплавляет припой на контактных площадках (в). После этого инструмент поднимается (г). Толкатель удерживает элемент до тех пор, пока не наступит кристаллизация припоя. В инструменте с высокой точностью поддерживается температура, чтобы исключить перегрев кристалла в микрокорпусе. С помощью инструмента можно проводить также и ремонтные работы.

Третий вариант предусматривает установку элементов только на поверхность ПП различными методами пайки.