30 Пайка оплавлением (инфракрасным нагревом конвекционная пайка и пайка в паровой фазе)

• Источники ИК-излучения:

- ИК-лампы

- панельные излучающие системы (ТЭНы).

Достоинства и недостатки. ТЭНы более инерционны, чем лампы, что в свою очередь увеличивает инерционность всей установки пайки. ИК-лампы имеют большую неравномерность излучения по длине лампы. При определенной конструкции ТЭНов равномерность излучения по ширине транспортера, т.е. по всей ширине печатного узла, может быть достигнута выше.

Основным недостатком пайки с ИК-нагревом является то, что количество энергии излучения, поглощаемой компонентами и платами, зависит от поглощающей способности материалов, из которых они изготовлены. Поэтому в пределах монтируемого устройства нагрев осуществляется неравномерно. Пайка кристаллоносителей без выводов или с J-образными выводами может оказаться невозможной в установках с ИК-нагревом, если компонент непрозрачен для ИК-излучения.

Конвекционная пайка.

1 - верхние вентиляторы для создания принудительной подачи потока воздуха;

2 - нагревательный элемент; 3 - плата; 4 - поток воздуха; 5 - теплоизоляция камеры; 6 - нижние вентиляторы для создания принудительной подачи потока воздуха

Недостатки пайки в паровой фазе на начальных этапах

• Технология конденсационной пайки была разработана в 70-х годах прошлого века и имела достаточный успех, пока от нее не отказались в пользу преимущественно инфракрасной, а затем и конвекционной пайки. Попробуем коротко проанализировать причины, вынудившие отказаться от данной технологии.

• а) в первых конденсационных установках из-за их конструкции был очень большой расход пара, а цена теплоносителя была достаточно высокой, что значительно повышало себестоимость изделия;

• б) ранние системы конденсационной пайки использовали пар для нагрева ПУ от начала цикла до его конца, без использования предварительного подогрева. Термоудар и, как следствие, растрескивание корпусов компонентов, неравномерный прогрев с последующей некомпланарностью и образованием «надгробных камней» были достаточно частым явлением. Позднее был добавлен предварительный подогрев. Он был реализован за счет использования так называемого вторичного пара, получаемого из жидкостей с более низкой температурой кипения, чем у основных жидкостей

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА ПАЙКИ В ПАРОВОЙ ФАЗЕ

• Невозможен перегрев сборки свыше заранее известной темпера­ туры конденсации пара.

• Относительно простой процесс термопрофилирования. Метод особенно пригоден для многономенклатурного мелкосерийного производства, так как не требуется трудоемкий подбор профилей в зависимости от конструкции сборки.

• Равномерное распределение температур по поверхности сборки и равномерный нагрев даже при большой разнице в теплоемкости различных компонентов и областей ПП. Нет необходимости в длительном выдерживании печатного узла при определенной температуре, для обеспечения равномерного нагрева. Отсутствие теневых эффектов и зависимости нагрева от цвета и характера поверхности компонентов. Процесс особенно эффективен для больших и массивных сборок, а также для изделий, включающих в себя разноформатные компоненты.

• Химические основы процесса обеспечивают 100%-инертную атмосферу при пайке. Применяемый флюс, таким образом, может обладать умеренной активностью

• Хорошая повторяемость результатов процесса.

• Надежная пайка всех поверхностно монтируемых изделий (ПМИ), включая BGA, CSP и пр.

• Простой переход от эвтектической к бессвинцовой пайке. Достаточно простая пайка печатных узлов, собранных по смешанной технологии - при наличии ПМИ как с традиционным, так и бессвинцовым покрытием выводов.

• Так как максимальная температура процесса невелика (как правило, 200°С - для эвтектической пайки, 230°С - для бессвинцовой), минимизируется вероятность эффекта «попкорна».

• По данным R&D Technical Service, внутренняя температура корпусов ПМИ на 20-30 °С ниже температуры выводов; разность температур на поверхности печатного узла - менее 2°С; повторяемость процесса оплавления (изменение температуры оплавления в печи с течением времени, измеренное на уровне ПП) - 1-4°С.

• Отсутствие расслоения ПП. Возможность применения процесса для изделий на гибких и многослойных платах.

• Более щадящий процесс по отношению к окружающей среде - менее агрессивные пары флюса, чем в других техпроцессах.

• Переданная сборке тепловая энергия линейно зависит от подведенной энергии нагрева - упрощение контроля процесса.

• Относительная простота выполнения и отсутствие необходимости частого технического обслуживания.