11.3.1. Послідовність операцій при застосуванні технології поверхневого монтажу з використанням паяння оплавленням

Компоненти для поверхневого монтажу не вимагають спеціальної підготовки перед установкою. Після розпаковки і очищення плати, як правило, виконується наступна послідовність операцій.

1. Нанесення паяльної пасти. Паяльна паста наноситься на контактні площадки або за допомогою дозатора, або через трафарет. При виконанні даної операції необхідне отримання відбитків, що містять певний об'єм пасти. Недолік пасти може приводити до відсутності з'єднання, надлишок – до перемичок і низької міцності з'єднання. Об'єм пасти залежить від конструкції конкретного компоненту і розміру контактної площадки.

Використання дозатора – гнучкіший, але менш точніший і продуктивніший метод, що зазвичай, застосовується при дослідному виробництві. Пасти для дозування поставляються в стандартних шприцах, сумісних з більшою частиною устаткування. На шприц встановлюються голки різного діаметру, що забезпечують нанесення певного об'єму пасти. Також об'єм пасти може регулюватися тиском і часом нанесення.

Трафаретний друк – найбільш поширений метод нанесення пасти в серійному виробництві. Паста наноситься шляхом продавлювання ракелем через апертури (отвори) в металевому трафареті. Об'єм пасти визначається розміром апертур і товщиною трафарету. Трафарет зазвичай виконується з неіржавіючої сталі методом лазерного різання. Також застосовуються мідні трафарети, проте їх застосування обмежене достатньо низькою роздільною здатністю.

Трафаретний друк виконується на автоматах, напівавтоматах і вручну. Основними режимами, що впливають на якість друку, є швидкість, кут нахилу і зусилля ракеля.

Автомати виконують нанесення повністю автоматично, включаючи поєднання трафарету з платою, прохід ракеля, відділення трафарету і його очищення. Напівавтомати забезпечують необхідні кут нахилу і зусилля на ракель, а рух ракеля здійснюється оператором вручну по направляючих.

2. Установка компонентів. Установка компонентів здійснюється, як правило, за програмою на автоматах установки із стандартних упаковок, в яких компоненти поставляються заводом - виробником, але при одиничному і дрібносерійному виробництві може застосовуватися ручна установка за допомогою вакуумного пінцета або маніпулятора, а також автоматизована установка на напівавтоматі (маніпуляторі з покажчиком місця установки компоненту за програмою).

Продуктивність при ручній установці може складати декілька сотень компонентів в годину залежно від кваліфікації складальника і складності плати. При напівавтоматичній установці продуктивність лежить в межах зразкового 400-700 компонентів за годину.

Продуктивність при застосуванні автомата в значній мірі залежить від типу автомата, складності плати і оптимальності програми установки. Типова продуктивність автоматів початкового рівня лежить в межах 1500-5000 компонентів за годину Типова продуктивність серійних автоматів складає 10-50 тис. компонентів за годину. Сучасні високошвидкісні автомати володіють максимальною продуктивністю до декількох сотень тисяч компонентів за годину. Проте слід зазначити, що максимальна продуктивність на практиці не досягається. Для реальної оцінки продуктивності автомата необхідно його максимальну продуктивність помножити на емпіричний коефіцієнт, залежний від складності пристроїв, що випускаються на підприємстві. В більшості випадків даний коефіцієнт лежить в межах 0,5-0,6.

У сучасному устаткуванні захоплення компонентів здійснюється вакуумною головкою. Для захоплення важких компонентів застосовуються спеціальні насадки.

3. Паяння оплавленням. Процес оплавлення припою, що міститься в паяльній пасті, виконується в печах шляхом нагріву друкованої плати з компонентами. Нагрів може здійснюватися різними способами: інфрачервоний (ІЧ), конвекційний нагрів і нагрів в паровій фазі. Найбільш широкого поширення набув конвекційний нагрів.

Паяння оплавленням виконується шляхом зміни температури по заданому закону, званому температурним профілем паяння. Типовий профіль складається з поступового нагріву із заданою швидкістю до температури попереднього нагріву (перший фронт), витримки (перший ступінь), нагріву до пікової температури (другий фронт), що перевищує температуру плавлення припою, невеликої витримки (другий ступінь) і охолодження із заданою швидкістю.