6.4.4.3. Рекомендации по применению трафаретов

Анализ способов нанесения пасты и изготовления трафаретов показывает це-лесообразность следующего применения этих методов:

• Диспенсорный метод нанесения пасты применим на участках прототипной и мелкосерийной сборки плат (низкая производительность);

• Трафаретная печать применима на участках крупносерийного и массового производства. Помимо огромной производительности (десятки плат/ч по сравнению с диспенсорной (единицы плат/ч)), метод обладает высокой точностью нанесения.

• По технологии изготовления трафаретов можно обозначить следующие рекомендации:

• Травление трафаретов приемлемо для узлов широкого потребления и продукции не ответственного назначения.

• Гальванопластика также применяется для узлов широкого потребления. Качество нанесения и точность нанесения обычно ниже, чем у химически выфрезерованных трафаретов (за счет вертикальности стенок).

• Лазерное фрезерование трафаретов применимо для всех случаев массовой продукции. По качеству и точности нанесения эти трафареты превосходят предыдущие два.

6.4.5. Нанесение клея (адгезивов)

Этот процесс неизбежен, если компоненты на нижней стороне платы паяются волной припоя. Без закрепления клеем компоненты смоет волна. Наиболее широко используемые в клеевых композициях термореактивные смолы обычно отверждаются в присутствии кислых (ангидридов), щелочных катализаторов или отвердителей при комнатной или повышенной температуре. Отверждение сопровождается усадочными явлениями (15...20%), создающими напряженное состояние в клеевом шве. Эпоксидные клеи обладают уникально низкой усадкой (порядка 3%), поэтому большая часть клеев используют эпоксидные композиции.

Цианоакрилатные клеи (циакрин), относящиеся к термопластам, тоже могут быть использованы в специальных случаях. Они образуют прочный клеевой шов при сдавливании в течение короткого времени: 1...3 мин. Однако их нагревостойкость ограничена: уже при 60 °С прочность склеивания уменьшается в два раза.

Липкие ленты с двусторонним клеевым слоем применяются для крепления тяжелых компонентов или в качестве теплопроводящей прокладки для теплоотвода от теплонагруженных компонентов. После снятия защитных пленок они прилипают к поверхностям при легком нажатии рукой. Но поскольку используемые в них эластомеры относятся к разряду термопластов, групповой нагрев для них противопоказан, поэтому пайка таких приклеенных компонентов производится селективно после групповой пайки.

Электро- и термопроводящие адгезивы с наполнением диспергированным металлом используются там, где нет возможности нагревать компоненты для пайки. Использование в качестве наполнителей благородных металлов делало их недоступными из-за дороговизны. Попытки использования в качестве наполнителя дешевых металлов (например, меди) не увенчались успехом: первоначальная относительно хорошая проводимость падала со временем за счет постепенного окисления поверхности медных частиц. Выход был найден в металлизации стеклянных шариков серебром. В качестве полимера электропроводящих адгезивов предпочитают использовать силиконы, сохраняющие в течение длительного времени контактное сдавливание частиц друг с другом. Уже появились примеры использования непаяных соединений на основе изотропных и анизотропных проводящих адгезивов.

Эпоксидные клеи нашли наиболее широкое применение для крепления компонентов при пайке волной припоя и групповой пайке тяжелых компонентов, не удерживающихся на монтажных поверхностях силами поверхностного натяжения расплавленного припоя. Они обеспечивают хорошую адгезию практически ко всем материалам, имеют хорошие электроизоляционные свойства, быстро отверждаются, выдерживают термоудары при пайке, влагостойки, в соответствующих эпоксидных композициях не создают разрушающих термомеханических напряжений. Стандартный состав однокомпонентных эпоксидных композиций содержит саму эпоксидную смолу, отвердители для горячего отверждения (ангидриды органических кислот), пластификаторы для обеспечения нужной тиксотропности, наполнитель и краситель. Цвет красителя выбирают, исходя из обеспечения хорошего контраста с цветом подложки. Хранение при низких температурах (+5 °С) позволяет продлить время жизни однокомпонентного эпоксидного адгезива до приемлемых значений.

Двухкомпонентные клеи удобны для ремонтных работ, так как они способны отверждаться при комнатных температурах. Однако однокомпонентные адгезивы обладают сравнительно лучшими свойствами и широко используются в автоматических линиях (табл. 6.3). Отверждение однокомпонентных композиций начинается при 100 °С, практически используют температурный режим от 110 до 160 °С.

Таблица 6.3. Сравнительная оценка одно- и двухкомпонентных композиций эпоксидных клеев

Параметры	Двухкомпонентный жид­кий эпоксидный клей	Однокомпонентная эпоксидная паста
Композиция	Часть А: жидкая модифи­цированная эпоксидная смола; часть В: модифи­цированный отвердитель	Жидкий эпоксид­ный компаунд с введенным отвер-дителем
Вязкость при комн. Темп., cps	Часть А: > 140000 Часть В: > 100000	>250 000
Соотношение компонентов	1/1 (по весу или объему)
Время жизни	30 мин. при комн. темп.	12 месяцев при комн. темп.
Время отверждения	18...24 ч. при комн. темп.	30...40 мин. при 150...180 °С
Разрушающее напряжение сдвига (алюминий/алюминий), кПа:
при комн. темп.	150	250
при 80 °С	60	200
при 15 °С	35	125
После выдержки в течение 30 дней при 230 °С, измерения при комн. темп.	150	230
После погружения в воду при комн. темп, в течение 30 дней	150	230
Усилие отрыва полоски фольги 10 мм при комн.темп., кг	4	5

Формы клеевых капель определяются тиксотропными свойствами композиции, ее вязкостью и другими факторами: объемом капли, диаметром сопла диспенсера и высотой, с которой выдавливается капля на плату. После установки компонента на клей его форма расплющивается, но область его расширения не должна попадать на контактные площадки с паяльной пастой.

В неотвержденном состоянии клеи интенсивно поглощают влагу. При от-верждении они частично оставляют ее в своем объеме, и при пайке может про-исходить ее интенсивное освобождение, в результате чего клеевой шов может получить вакансии, которые потом при эксплуатации могут наполняться атмосферной влагой. Поэтому в течение всего времени использования клеев необходимо предотвращать их возможное увлажнение.

В более чем 90% случаях клей наносят с помощью диспенсеров с использованием шприцов. Для увеличения производительности используют многоголовочные системы, подобные показанной на рис. 6.35. Такая система обеспечивает производительность до 50 тыс. точек в час, соизмеримую со скоростью установки компонентов. Однако интерес к трафаретному методу расширяется, хотя еще не преодолены многие трудности, связанные с затвердеванием клея на трафарете и неустойчивостью форм клеевых капель.

Рис.6.35. Многоголовочный диспенсер