3.2 Технологія виготовлення блоку
Технологічний процес монтажу складається з наступних операцій:
нанесення і сушіння флюсу;
попереднє нагрівання плати і компонентів;
пайка;
обрізка виводів;
очищення ДП;
Нанесення флюсу на з'єднувані поверхні здійснюється різними способами, вибір яких визначається складом флюсу, технологічною схемою пайки, способом закріплення виводів в отворах, ступенем автоматизації і економічністю. Найбільшого поширення отримали наступні способи: пензликом, зануренням, протягуванням, накочуванням, розпиленням, обертаючими щітками, які застосовуються в одиничному і серійному виробництві. При масовому виготовленні мікроблоків PEA на ДП використовують пінне або хвильове флюсування.
Нанесення флюсу вспіненням здійснюється на установці, схема якої приведена на рисунку 5. Вона складається з двох сполучених між собою - внутрішнього і зовнішнього резервуарів, заповнених рідким флюсом. В внутрішньому резервуарі розміщається спінювальний елемент, виготовлений з пористого матеріалу (кераміки, фетру, войлоку та ін.) які приєднані до магістралі стиснутого повітря. Утворена піна флюсу покриває ДП тонким рівним шаром. Зовнішній резервуар закривається зверху спеціальною сіткою, яка запобігає наповненню його спіненим флюсом і сприяє прискореному перетворенню піни в рідину. Вертикальні щітки обмежують площу і направляють потік піни на поверхню плати. Рівень флюсу в резервуарах постійно поповнюється з бака за допомогою насосу.
Рисунок 5 – Схема устаткування для нанесення флюсу
Спосіб спінення широко застосовується в автоматизованих потокових лініях унаслідок своєї економічності і простоти реалізації. Нанесений тонкий шар при наступній пайці може бути цілком вилучений розплавленим припоєм. Однак таке нанесення не гарантує повне змочування флюсом усіх металізованих, заповнених виводами компонентів. Крім того, велика поверхня і гарні умови для випаровування в процесі роботи змінюють процентний склад розчину і погіршують якість пайки. Більш повне і надійне нанесення флюсу на поверхню ДП і БДП при ущільненому монтажі досягається використанням хвильового флюсування (рисунок 6). При цьому способі флюс не тільки рівномірно покриває нижню поверхню плати, але і проникає в металізовані отвори під дією гідродинамічного тиску і капілярного ефекту. До недоліків способу відносяться збільшені витрати матеріалів, ускладнення технологічного устаткування, підвищені вимоги до корозійної стійкості деталей, що знаходяться у флюсі, і точності підтримки висоти хвилі.
Рисунок 6 – Схема устаткування хвильового флюсування
Це викликано наступними мотивами. При зіткненні рідкого флюсу, з розплавленим припоєм відбувається бурхливе кипіння розчинника з утворенням значної кількості газів і пари, що відтискують розплавлений припій від зони пайки і приводять до пористості монтажних з'єднань. Контактування розплавленого припою з невисохлим флюсом охолоджує його поверхневі шари за рахунок теплоти пароутворення, що погіршує якість пайки. Попереднє нагрівання плати також сприяє встановленню теплового балансу в системі "плата - припій", зменшує тепловий удар, внутрішні напруження в з'єднаннях і короблення ДП. Попередня теплова обробка змонтованих блоків звичайно проводиться в два етапи: спочатку при температурі кипіння поступово віддаляється розчинник флюсу, а потім плату інтенсивно нагрівають до температури 120... 150°С. Для цього застосовують радіаційні нагрівальні плити або трубчасті інфрачервоні випромінювачі, що розташовують під рухливими платами.
Групова пайка компонентів із штирьовими виводами проводиться хвилею припою на автоматизованому устаткуванні модульного типу, які обладнуються конвеєрами з постійним або регульованим кутом нахилу щодо дзеркала припою. У залежності від типу модуля ширина конвеєрів складає 230, 300, 380, 455, 610 мм. З цих модулів компонують монтажні лінії, один з варіантів якої приведений на рисунку 7. Включення до складу лінії модуля обрізки виводів (1...5 фрез, які обертаються з частотою 4000 ... 5000 об/хв) дозволяє спростити процес підготовки ЕРЕ до пайки. Використання карбіду вольфраму для ріжучих частин фрез, а також можливість їх підзаточки, не знімаючи з осі, забезпечують високу якість обробки і продуктивність. Робота всіх модулів синхронізована з рухом ДП у конвеєрі: вони починають роботу в робочому режимі при підході плати до модуля, що робить роботу лінії економічною.
Рисунок 7 – Структура автоматичної лінії пайки
Після пайки на поверхні плат залишається деяка кількість флюсу і продуктів його розкладання, що здатна викликати корозію контактних з'єднань і погіршити діелектричні характеристики використовуваних матеріалів. Тому передбачається очищення змонтованих ДП. Спосіб проведення визначається ступенем і характером забруднень, необхідною надійністю виконання операції. Звичайно застосовують відмивання в різних миючих середовищах. Технологічно просто відбувається видалення залишків водорозчинних флюсів шляхом промивання плат у проточній гарячій воді з використанням м'яких кісточок або щіточок. Сліди каніфольних флюсів видаляються промиванням протягом 0,5 хв. у таких розчинниках, як спирт, суміш бензину і спирту або фреону і ацетону Відмивання виконується в спеціальних вібраційних установках, що коливаються з частотою 50 Гц і амплітудою 1...2 мм, на хвилі миючого розчину з щітками або струменевим методом. Якщо друкований монтаж здатний витримати температуру парової обробки, то рекомендуються ефективні установки, у яких очисна рідина, конденсуючись на поверхні холодного виробу, розчиняє залишки флюсу. Перспективною є очищення плат із застосуванням УЗ-коливань частотою 20...22 КГц і амплітудою 0,5... 1мм у спирто-бензиновій або спирто-фреоновій суміші.