ПРАЦЭС ПАВЕРХНЕЎНАГА МАНТАЖА

Пайка аплаўкай з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным метадам мацавання кампанентаў павярхоўнага мантажу да друкаваных поплаткаў (PCB).Мэтай працэсу з'яўляецца стварэнне прымальных паяных злучэнняў шляхам папярэдняга нагрэву кампанентаў/друкаванай платы/паяльнай пасты, а затым расплаўлення прыпоя без прычынення пашкоджанняў праз перагрэў.

Ключавыя аспекты, якія прыводзяць да эфектыўнага працэсу паяння аплавленнем, наступныя:

1. Прыдатная машына
2. Прымальны профіль аплаўкі
3. Дызайн друкаванай платы/кампанента
4. Старанна надрукаваная друкаваная плата з дапамогай добра распрацаванага трафарэта
5. Паўтаральнае размяшчэнне кампанентаў павярхоўнага мантажу
6. Добрая якасць друкаванай платы, кампанентаў і паяльнай пасты

Прыдатная машына

У залежнасці ад патрабаванай хуткасці лініі і канструкцыі/матэрыялу друкаваных плат, якія падлягаюць апрацоўцы, даступныя розныя тыпы паяльных машын аплаўкай.Абраная духоўка павінна быць адпаведнага памеру, каб вытрымаць прадукцыйнасць абсталявання для падбору і размяшчэння.

Хуткасць лініі можа быць разлічана, як паказана ніжэй: -

Хуткасць лініі (мінімальная) =Дошкі ў хвіліну х Даўжыня дошкі
Каэфіцыент нагрузкі (прастора паміж дошкамі)

Важна ўлічваць паўтаральнасць працэсу, таму «каэфіцыент нагрузкі» звычайна ўказваецца вытворцам машыны, разлік паказаны ніжэй:

Каб мець магчымасць выбраць печ правільнага памеру, хуткасць працэсу (вызначаная ніжэй) павінна перавышаць мінімальную разліковую хуткасць лініі.

Хуткасць працэсу =Даўжыня нагрэтай камеры печы
Час знаходжання працэсу

Ніжэй прыведзены прыклад разліку для ўстанаўлення правільнага памеру духоўкі:-

Зборшчык SMT хоча вырабляць 8-цалевыя платы з хуткасцю 180 у гадзіну.Вытворца паяльнай пасты рэкамендуе 4-хвілінны трохступеньчаты профіль.Як доўга духоўка мне патрэбна для апрацоўкі дошак пры такой прадукцыйнасці?

Дошкі ў хвіліну = 3 (180/гадзіну)
Даўжыня дошкі = 8 цаляў
Каэфіцыент нагрузкі = 0,8 (2-цалевая прастора паміж дошкамі)
Час знаходжання працэсу = 4 хвіліны

Разлічыць хуткасць лініі:(3 дошкі/мін) х (8 цаляў/дошку)
0,8

Хуткасць лініі = 30 цаляў у хвіліну

Такім чынам, печ для аплаўлення павінна мець хуткасць працэсу не менш за 30 цаляў у хвіліну.

Вызначце нагрэтую даўжыню камеры печы з дапамогай ураўнення хуткасці працэсу:

30 цаляў/мін =Даўжыня нагрэтай камеры печы
4 хвіліны

Даўжыня нагрэтай печы = 120 цаляў (10 футаў)

Звярніце ўвагу, што агульная даўжыня печы будзе перавышаць 10 футаў, уключаючы секцыю астуджэння і секцыі загрузкі канвеера.Разлік зроблены для НАГРАВАНАЙ Даўжыні, а НЕ АГУЛЬНАЙ Даўжыні ПЕЧЫ.

2. Кантроль хуткасці канвекцыйных вентылятараў па замкнёным контуры – Існуюць пэўныя камплекты для павярхоўнага мантажу, такія як SOD323 (гл. укладыш), якія маюць невялікае суадносіны плошчы кантакту і масы, што можа быць парушана падчас працэсу аплаўлення.Рэгуляванне хуткасці канвенцыйных вентылятараў з замкнёным контурам з'яўляецца рэкамендаваным варыянтам для вузлоў, якія выкарыстоўваюць такія дэталі.

3. Аўтаматычнае кіраванне шырынёй канвеера і апорнай дошкі - некаторыя машыны маюць ручную рэгуляванне шырыні, але калі трэба апрацаваць шмат розных зборак з рознай шырынёй друкаванай платы, то гэты варыянт рэкамендуецца для падтрымання паслядоўнасці працэсу.

Прымальны профіль пераплаўлення

Каб стварыць профіль аплаўлення, тэрмапары падключаюцца да ўзору (звычайна з дапамогай высокатэмпературнага прыпоя) у шэрагу месцаў для вымярэння дыяпазону тэмператур на друкаванай плаце.Рэкамендуецца мець хаця б адну тэрмапару, размешчаную на пляцоўцы да краю друкаванай платы, і адну тэрмапару, размешчаную на пляцоўцы да сярэдзіны друкаванай платы.У ідэале варта выкарыстоўваць больш тэрмапар для вымярэння поўнага дыяпазону тэмператур на друкаванай плаце - вядомага як "Delta T".

У тыповым профілі паяння аплаўленнем звычайна ёсць чатыры стадыі - папярэдні нагрэў, вымочванне, аплаўленне і астуджэнне.Асноўная мэта складаецца ў тым, каб перадаць дастатковую колькасць цяпла ў вузел, каб расплавіць прыпой і сфармаваць паяныя злучэнні, не прычыняючы пашкоджанняў кампанентам або друкаванай плаце.

Разагрэць– Падчас гэтай фазы кампаненты, друкаваная плата і прыпой награваюцца да зададзенай тэмпературы замочвання або вытрымкі, стараючыся не награвацца занадта хутка (звычайна не больш за 2ºC/секунду – праверце тэхнічны ліст паяльнай пасты).Занадта хуткі нагрэў можа выклікаць такія дэфекты, як парэпанне кампанентаў і распырскванне паяльнай пасты, што можа выклікаць шарыкі прыпоя падчас аплаўлення.

Замачыць– Мэтай гэтага этапу з'яўляецца забеспячэнне таго, каб усе кампаненты нагрэліся да патрабаванай тэмпературы перад уваходам у стадыю аплаўлення.Вытрымка звычайна доўжыцца ад 60 да 120 секунд у залежнасці ад «дыферэнцыяла мас» зборкі і тыпаў прысутных кампанентаў.Чым больш эфектыўна перадача цяпла падчас фазы замочвання, тым менш часу патрабуецца.

Калі на этапе аплаўлення ў профілі аплаўлення недастаткова цяпла, будуць бачныя паяныя злучэнні, падобныя на малюнкі ніжэй:-

прыпой не ўтварыўся галтэлем са свінцом

Не ўсе шарыкі прыпоя расплавіліся

Распаўсюджаным дэфектам паяння пасля аплаўлення з'яўляецца ўтварэнне шарыкаў/шарыкаў прыпоя ў сярэдзіне чыпа, як відаць ніжэй.Рашэнне гэтага дэфекту - змяніць дызайн трафарэта -больш падрабязную інфармацыю можна ўбачыць тут.

Варта разгледзець магчымасць выкарыстання азоту ў працэсе аплавлення з-за тэндэнцыі адмовы ад паяльнай пасты, якая змяшчае моцныя флюсы.Праблема насамрэч не ў здольнасці аплаўляцца ў азоце, а ў здольнасці аплаўляцца пры адсутнасці кіслароду.Награванне прыпоя ў прысутнасці кіслароду прывядзе да ўтварэння аксідаў, якія, як правіла, не паяюцца.

Астуджэнне– Гэта проста этап, падчас якога зборка астуджаецца, але важна не астуджаць зборку занадта хутка – звычайна рэкамендуемая хуткасць астуджэння не павінна перавышаць 3ºC/секунду.

Дызайн друкаванай платы/кампанента

Ёсць шэраг аспектаў канструкцыі друкаванай платы, якія ўплываюць на тое, наколькі добра аплаўляецца зборка.Прыкладам з'яўляецца памер дарожак, якія злучаюцца са следам кампанента - калі дарожка, якая злучаецца з адным бокам следа кампанента, большая за іншую, гэта можа прывесці да цеплавога дысбалансу, у выніку чаго дэталь стане "надмагіллем", як відаць ніжэй:-

Іншым прыкладам з'яўляецца "балансіроўка медзі" - у многіх канструкцыях друкаваных плат выкарыстоўваюцца вялікія плошчы медзі, і калі друкаваная плата змяшчаецца ў панэль, каб дапамагчы вытворчаму працэсу, гэта можа прывесці да дысбалансу медзі.Гэта можа прывесці да дэфармацыі панэлі падчас аплаўлення, таму рэкамендаваным рашэннем з'яўляецца даданне «балансавання медзі» да месцаў адходаў панэлі, як паказана ніжэй:-

Глядзіце«Дызайн для вытворчасці»па іншых меркаваннях.

Старанна надрукаваная друкаваная плата з дапамогай добра распрацаванага трафарэта

Ранейшыя этапы працэсу зборкі павярхоўнага мантажу маюць вырашальнае значэнне для эфектыўнага працэсу паяння аплавленнем.Theпрацэс друку паяльнай пастыз'яўляецца ключом да забеспячэння пастаяннага нанясення паяльнай пасты на друкаваную плату.Любая няспраўнасць на гэтым этапе прывядзе да непажаданых вынікаў і, такім чынам, да поўнага кантролю над гэтым працэсамэфектны дызайн трафарэтапатрэбна.

Паўтаральнае размяшчэнне кампанентаў павярхоўнага мантажу

Варыяцыя размяшчэння кампанентаў

Размяшчэнне кампанентаў для павярхоўнага мантажу павінна паўтарацца, таму неабходная надзейная машына для збору і размяшчэння ў дагледжаным стане.Калі пакеты кампанентаў не навучаюцца правільным чынам, гэта можа прывесці да таго, што сістэма машыннага зроку не будзе бачыць кожную частку аднолькава, і таму будуць назірацца змены ў размяшчэнні.Гэта прывядзе да супярэчлівых вынікаў пасля працэсу паяння аплавленнем.

Праграмы размяшчэння кампанентаў можна ствараць з дапамогай машын падбору і размяшчэння, але гэты працэс не такі дакладны, як атрыманне інфармацыі аб цэнтры тока непасрэдна з дадзеных Gerber PCB.Даволі часта гэтыя даныя цэнтра тоіда экспартуюцца з праграмнага забеспячэння для праектавання друкаванай платы, але часам яны недаступныя, і тамуSurface Mount Process прапануе сэрвіс для генерацыі файла цэнтроида з дадзеных Gerber.

Для ўсіх машын для размяшчэння кампанентаў будзе вызначана "Дакладнасць размяшчэння", напрыклад: -

Ад 35 мкм (QFP) да 60 мкм (чыпы) пры 3 сігма

Таксама важна выбраць правільную насадку для тыпу кампанента, які трэба размясціць - шэраг розных асадак для размяшчэння кампанентаў можна ўбачыць ніжэй: -

Добрая якасць друкаванай платы, кампанентаў і паяльнай пасты

Якасць усіх вырабаў, якія выкарыстоўваюцца ў працэсе, павінна быць высокай, таму што ўсё дрэннае прывядзе да непажаданых вынікаў.У залежнасці ад працэсу вытворчасці друкаваных плат і спосабу іх захоўвання, аздабленне друкаваных плат можа прывесці да дрэннай здольнасці да паяння ў працэсе паяння аплаўкай.Ніжэй прыведзены прыклад таго, што можна ўбачыць, калі аздабленне паверхні друкаванай платы дрэннае, што прыводзіць да дэфекту, вядомага як "Чорная пляцоўка": -

ДОБРАЯ ЯКАСЦЬ АПРАШЭННЯ друкаванай платы

ПАСЦЯМЛЕНАЯ друкаваная плата

Прыпой цячэ да кампанента, а не да друкаванай платы

Падобным чынам якасць провадаў кампанентаў для павярхоўнага мантажу можа быць нізкай у залежнасці ад вытворчага працэсу і спосабу захоўвання.

На якасць паяльной пасты моцна ўплываезахоўванне і апрацоўка.Няякасная паяльная паста пры выкарыстанні можа даць вынікі, як відаць ніжэй: -