6.2 Технология сборки печатного узла

Структура технологического процесса сборки и монтажа включает следующие операции: входной контроль ЭРЭ и печатных плат, подготовку их к монтажу, установку элементов на плату, нанесение флюса и его сушку, пайку, очистку от остатков флюса, контрольно-регулировочные работы, технологическую тренировку, маркировку, герметизацию и приемно-сдаточные работы. Рассмотрим технологические особенности выполнения основных операций.

Входной контроль - это технологический процесс проверки поступающих на завод-потребитель ЭРЭ, ИМС и печатных плат по параметрам, определяющим их работоспособность и надежность перед включением этих элементов в производство. Необходимость входного контроля вызвана не­надежностью выходного контроля на заводе-изготовителе, а также воздействием различных факторов при транспортировании и хранении, приводящих к ухудшению качественных показателей готовых изделий.

Интегральные микросхемы, ЭРЭ и печатная плата должны прой­ти подготовку к монтажу. Они поступают на участок сборки уже подготовленными, с удостоверенным уровнем качества. Подготовка ЭРЭ и ИМС включает распаковку элементов, выпрямление, зачистку, формовку, обрезку выводов в случае навесных элементов. Далее идет размещение элементов в технологической таре в количестве, до­статочном для выполнения производственного задания.

Проведение подготовительных операций резисторов, конден­саторов, полупроводниковых приборов и ИМС на установках комплексной подготовки, объединяющих две и более операции с автоматической подачей элементов в зону обработки.

Для повышения производительности сборочных аппаратов эле­менты упаковывают в технологические магазины, кассеты (для ИМС) или липкую ленту. Подача из магазинов является более дешевым способом, но подача с ленты более универсальна. Элементы могут вклеиваются в ленту одного номинала (для авто­матических линий) или разных номиналов и типоразмеров по про­грамме (для отдельных автоматов). В последнем случае применяются комплектующие автоматы переклейки элементов (секвенсеры), их производительность в зависимости от типа колеблется от 2 до 14 тыс. эл/ч.

Установка элементов на печатные платы выполняется ручным способом. При ручной сборке без индексации адреса подготовленные элементы раскладываются по номиналам в технологические кассеты, объединенные в кассетницы, а печатная плата с нанесенными со стороны установки маркировочными знаками, определяющими место элемента, его полярность и направление сборки, закрепляется в держателе с помощью быстрозажимных фиксаторов.

Для обеспечения высокого качества паяных соединений при­меняется ряд вспомогательных операций: нанесение и подсушка флюса, предварительный нагрев платы и ЭРЭ. На практике получило распространение флюсование кистью, погружением, протягиванием, накатыванием, распылением, вращающимися щетками, пенное и волной. Более надежное нанесение флюса на поверхность платы при уплотненном монтаже достигается использованием волнового флюсования. Нанесенный слой флюса перед пайкой подсушивается при температуре 353...375 К, а плата и ЭРЭ подогреваются.

Таблица 6.1 – Характеристики флюсов для пайки в производстве ЭА

Марка флюса		Химический состав, % (остальное – этиленовый спирт)		Активность на меди при 260		Область применения
1		2		3		4
Некоррозионные смолосодержащие
ФКСп	Канифоль сосновая 10-40		1,0		Пайка и лужение ЭРЭ, ИМС в изделиях специ­ального назначения,
ФКТ	Канифоль сосновая 10-40, тетрабромид-дипентеи до 0,1		1,2
ФПЭт	Смола полиэфирная ПН-9 (ПН-56) 20-30, этилацетат 70		1,5		Монтажная пайка, консервация деталей,
Коррозионные смолосодержащие активированные
ФКТС	Канифоль сосновая 15-30, кислота салициловая 3,0-3,5, триэтаноламин 1,0-1,5		1,2		Монтажная пайка при условии полного удаления остатков флюса,
ЛТИ 120	Канифоль сосновая 20-25, дизтиламин солянокислый 3-5, триэтаноламин 1-2		2,0		Пайка и лужение элементов в изделиях широко­го потребления при полном удалении остатков
Водорастворимые
ФТБ	Кислота бензойная 4,0-4,5, триэтаноламин 1,0-1,5		1,1		Механизированная и ручная пайка ЭРЭ в изделиях бытовой ЭА,
ФТС	Кислота салициловая 4,0-4,5, триэтаноламин 1,0-1,5		1,2
ФГСп	Гидразин солянокислый 2-4		1,5		Пайка и лужение деталей бытовой ЭА
ФДФс	Дизтиламин солянокислый 20-25, кислота ортофосфорная 20-25, этиленгликоль – остальное		2,5		Пайка деталей из черных и цветных металлов и сплавов при полном удалении остатков,
Марка флюса	Химический состав, % (остальное – этиленовый спирт)		Активность на меди при 260		Область применения

Продолжение таблицы 6.1

1		2		3		4
Высокотемпературные
200	Борный ангидрид 70-62, бура 17-21, кальций фтористый 13-17		5,1		Пайка меди и ее сплавов, сталей,
34 А	Калий хлористый – 50, литий хлористый – 32, натрий фтористый –10, цинк хлористый – 8		5,0 на АМц		Пайка алюминиевых и титановых сплавов,
Ф370А	Калий хлористый 46-51, литий хлористый 36-39, натрий фтористый 4-5, кадмий хлористый 9-10		9,2 на АМц		Пайка алюминиевых и титановых сплавов,

Групповая пайка элементов со штыревыми выводами производится двойной волной припоя на автоматизированных установках модульного типа, которые оснащаются конвейерами с постоянным или регулируемым углом наклона относительно зеркала припоя. Для обеспечения эффективности пайки все параметры каждой волны должны быть регулируемыми. Поэтому установки для пайки двойной волной должны иметь отдельные насосы, сопла, а также блоки управления для каждой волны. Включение в состав линии модуля обрезки вы­водов позволяет упрощать процесс подготовки ЭРЭ к пайке.

Таблица 6.2 – характеристики оловянно-свинцовых припоев

Марка припоя	Состав, % (остальное – свинец)	Температура плавления,	Область применения
1	2	3	4
ПОС 30	Олово 29-30, сурьма 1,5-2,0	183-256	Пайка и лужение меди и ее сплавов, угле­родистых сталей
ПОС 40	Олово 39-40, сурьма 1,5-2,0	183-235	Пайка деталей из медных сплавов, сталей
ПОС 61	Олово 59-61, сурьма до 0,8	183	Пайка монтажная, лужение выводов ЭРЭ и ИМС

Продолжение таблицы 6.2

1	2	3	4
Марка припоя	Состав, % (остальное – свинец)	Температура плавления,	Область применения
ПОС 61М	Олово 59-61, сурьма до 0,8, медь 1,5-2	183-185	Пайка паяльником монтажных соединений
ПОС 63	Олово 63+0,5, примеси 0,15	183-185	Пайка волной припоя МПП
ПОС 90	Олово 90	183-222	Пайка деталей по серебряным и золотым покрытиям

Следующей технологической операцией является отмывка. После пайки на поверхности плат остается некоторое ко­личество флюса и продуктов его разложения, которые способны вызвать коррозию контактных соединений и ухудшить диэлектри­ческие характеристики используемых материалов. Поэтому после монтажа предусматривается очистка плат, способ проведения кото­рой определяется степенью и характером загрязнений, требуемой надежностью выполнения операции. Обычно применяют отмывку в различных моющих средах. Технологически просто происходит уда­ление остатков водорастворимых флюсов путем промывки плат в проточной горячей воде с использованием мягких щеток или кистей. Следы канифольных флюсов удаляются промывкой в течение 0,5...1,0 мин в таких растворителях, как спирт, смесь бензина и спирта (1:1) или фреона и ацетона (7:1), трихлорэтилен, четырех-хлористый углерод и др.

Выходной контроль можно условно разделить на три последовательных этапа: 1) визуальный контроль правильности сборки и качества паяных соединений; 2) контроль правильности монтажа и поиск неисправностей; 3) функциональный контроль.

При визуальном контроле проверяется соответствие установлен­ных ЭРЭ и ИМС требованиям конструкторской и технологической документации на тип, номинал, маркировку, форму изгиба выводов, полярность, место на плате. Установленные элементы не должны иметь надломов выводов, трещин или царапин корпуса, повреждений используемых изоляционных трубок, маркировочных знаков и т. д. Качественные паяные соединения характеризуются «скелетной» фор­мой, при которой через тонкий слой припоя хорошо просматриваются контуры паяемых элементов, гладкой блестящей поверхностью без пор, раковин, вздутий, пузырей, посторонних включений. Визуаль­ный контроль соединений обычно дополняется выборочной проверкой их механической прочности, а при производстве ответственных изделий — просвечиванием паек рентгеновскими лучами или тепловизионным контролем соединений. Рабочее место контролера обес­печивается шаблонами, лупами, зеркалами, подставками с подсветкой, вспомогательными инструментами (держателями, пин­цетами), емкостями для плат, цветными ручками для обозначения неисправностей. В некоторых случаях для облегчения поиска не­исправностей используются приборы технического зрения. Обнаруженные неисправности маркируются цветными знаками и отправляются на ремонт.