42. Групповые методы пайки. Пайка погружение в расплавленный припой. Пайка волной припоя.

Пайка – это процесс образования соединений с межатомными связями путём нагрева соединяемых материалов до температуры плавления, их смачивание припоем, затекания припоя в зазор и последующая его кристаллизация.

1) Групповые методы пайки применяют для монтажа электро­радиоэлементов на печатной плате. Особенностью процесса груп­повой пайки является одновременное выполнение большого числа монтажных соединений.

В настоящее время применяют различные способы групповой пайки. Однако наиболее широкое распространение получили два способа: пайка погружением в расплавленный припой и пайка волной припоя.

При всех способах групповой пайки процесс начинается с под­готовки поверхности печатной платы, которая заключается в за­чистке мест пайки и обезжиривании.

Зачистку выполняют эластичными кругами с абразивным по­рошком или металлическими щетками. Затем поверхность платы обезжиривают в растворе спирта с бензином и обдувают возду­хом до полного высыханий.

Защита участков платы, не подлежащих пайке, осуществляет­ся маской из бумажной ленты, пропитанной костным клеем. Мас­ку приклеивают к плате так, чтобы места пайки не выходили за пределы отверстий в маске. Вместо бумажной маски применяют слой краски, наносимой через сетчатый трафарет. Краска долж­на противостоять непосредственному воздействию расплавленного припоя, температура которого доходит до 260°С. Следующим этапом является нанесение флюса и подогрев платы, который удаляет влагу и уменьшает термический удар в момент погруже­ния платы в расплавленный припой. Испарение влаги уменьшает разбрызгивание припоя и образование газов, приводящих к по-

ристости соединения.

Процесс пайки установленных на плате элементов заключает­ся в нанесении расплавленного припоя на обработанные флюсом поверхности.

При пайке погружением (рис. 13.7) плату помещают в кассету и погружают в расплавленный припой (обычно ПОС61) на половину толщины платы. Затем включают вибратор, что соз­дает условия для проникновения флюса и припоя. Амплитуда виб­рации устанавливается экспериментально для каждого типа и размера плат в пределах такого максимального значения, при ко­тором не происходит разбрызгивания флюса и припоя. Время вы­держки при температуре припоя 240°С составляет 6 ... 11 с, а при температуре припоя 250°С — 4 ... 8 с.

Ванны для припоя оснащают терморегуляторами, поддержива­ющими температуру припоя в заданных пределах, и реле времени со звуковой сигнализацией. Нагревательные элементы обеспечи­вают более интенсивный нагрев дна ванны. В этом случае благо­даря естественной конвекции в жидком припое будет происходить Непрерывное его перемешивание, обеспечивающее однородность

состава припоя во всем объеме ванны. По окончании пайки пла­ту извлекают из припоя и, не выключая вибратор, выдерживают над ванной 5 ... 7 с.

Недостатками пайки погружением являются коробление плат вследствие температурных деформаций, необходимость поддержа­ния постоянной высоты уровни припоя в ванне и быстрое окисле­ние расплавленного припоя. Повышенное коробление ограничива­ет применение этого метода для плат размером до 150 мм.

2) Более применима для пайки штыревых компонентов. Принцип этого метода состоит в том что плата равномерно проводится через гребень волны припоя. Полна припоя при этом остаётся свободной от окислов и шлаков благодаря постоянному обновлению поверхности.

Основные этапы технологического процесса пайки волной:

• Входной контроль собранного печатного узла;

• Вставление платы в технологическую рамку, выпрямляющую её в плоскость и удерживающую её в этом состоянии до остывания.

• Фиксация технологической рамки с платой на конвейере;

• Флюсование в блоке флюсования (флюс обычно наносится пеной для того чтобы обеспечить тонкий и равномерный слой флюса);

• Первая зона предварительного подогрева (сушка флюса) – плата подогревается и продувается горячим воздухом;

• Вторая зона предварительного подогрева (подготовка платы к термоудару расплавленным припоем) – плата проходит над нагретой плитой или инфракрасными излучателями.

• Пайка волной припоя – пайка происходит 240 - 270 градусов Цельсия, движется плата со скоростью от 0,5 до 3 метров в минуту. Время пайки от 1 до 7 секунд. Производительность может достигать до 1000 штук в час.

Самыми важными параметрами оборудования являются: волна, её форма и динамические характеристики. Менять форму пайки можно с помощью сопла. Каждый производитель оборудования использует свою фору волны. Направление и скорость движения потока припоя, который достигает платы, тоже может варьироваться, но по всей поверхности платы они должны быть одинаковыми. Угол наклона транспортёра регулируется.

• Съём платы в технологической рамке с транспортёра конвейера;

• Охлаждение платы в технологической рамке. Резко снижать температуру нельзя;

• Изъятие платы из технологической рамки;

• Передача платы на отмывку от технологических загрязнений.

Пайка двойной волной припоя применяется для коммутационных плат с пайкой в отверстия на лицевой стороне и поверхностно-монтируемых компонентов на обратной стороне.

Основные недостатки пайки волной:

• Мощный термоудар для платы и поверхностно-монтируемых компонентов;

• Наличие теневого эффекта;

• Большое количество дефектов паек при малом расстоянии между монтажными элементами.