Сборка навесных ЭРЭ и ИМС. Групповые методы пайки. Метод погружения. Пайка волной припоя

Сборка и монтаж электронных измерительных приборов с применением печатных плат основаны на функционально - блочном принципе, с применением высокопроизводительных методов производства.На предприятиях, изготовляющих электронные измерительные приборы, используются следующие разновидности сборки и монтажа сборочных единиц па основе печатных плат:

сборка и монтаж одноплатных сборочных единиц с ручной установкой навесных элементов с одной или двух сторон печатной платы и ручной их пайкой (единичное и мелкосерийное производство);

. сборка и монтаж одноплатных сборочных единиц с ручной установкой навесных радиоэлементов и групповой пайкой (серийное производство);

. сборка и монтаж одноплатных сборочных единиц с механизированной или автоматизированной установкой элементов и групповой пайкой (крупносерийное и массовое производство);

. сборка и монтаж сборочных единиц двухплатной конструкции (применяется редко по конструктивно-технологическим причинам).

Технологический процесс сборки и монтажа разбивается на три основных этапа

а. подготовка навесных радиоэлементов к монтажу;

б. установка на печатных платах;

в. пайка.

:

Типовой технологический процесс подготовки навесных радиоэлементов для установки их на печатную плату включает в себя следующие операции:

входной контроль параметров;

• рихтовку (выпрямление гибких выводов) и обрезку выводов;
• обжимку и обрезку ленточных выводов;
• формовку выводов.

o Рихтовку выполняют вручную с помощью пинцета и плоскогубцев или с помощью специальных приспособлений. Подготовка элементов к монтажу. Типовой технологический процесс подготовки элементов к монтажу

Обжимка и обрезка ленточных выводов может осуществляться как вручную, так и полуавтоматически.

Зачистка выводов навесных радиоэлементов для их последующего облуживания производится при потемнении покрытия выводов и при наличии на них краски или лака. Расстояние зачищаемого участка вывода от корпуса радиоэлемента должно быть не менее 1 мм.Зачистку можно производить вручную или в специальном устройстве с подпружиненными ножами.

Облуживание выводов навесных радиоэлементов в условиях мелкосерийного многономенклатурного производства осуществляется вручную. В серийном производстве в некоторых случаях горячее облуживание заменяют гальваническим с последующим оплавлением покрытия для устранения пористости. Однако возникающая па поверхности оксидная пленка ведет к снижению качества последующей пайки. В массовом производстве для горячего лужения радиоэлементов используются специальные полуавтоматические установки.

Формовку выводов навесных радиоэлементов в единичном и мелкосерийном производстве выполняют вручную с помощью пинцета и плоскогубцев, а в серийном и массовом производстве - на полуавтоматических и автоматических устройствах. Формовка планарных выводов микросхем должна производиться с радиусом изгиба не менее 2С, где С - толщина вывода. Расстояние от корпуса до центра окружности изгиба должно быть не менее 1 мм (если в технических условиях особо не оговорен другой размер). Формовка и обрезка штырьковых выводов микросхем осуществляются путем их установки в пазы специальных матриц, где они зажимаются, и последующей гибки и отрезки с помощью соответствующих пуансонов. Зажим выводов перед формовкой предотвращает их деформацию в местах выхода из корпуса и возникновение напряжения в них.

2 основных метода – 1-метод погружения и 2-пайка волной припоя.

1- состоит в том, что нижняя поверхность платы погружается в расплавленный припой. При этом все выводы навесных ИМС и ЭРЭ припаиваются. Перед погружением в припой на плату накладывают маску из конденсаторной бумаги или старопасты, наносят флюз, активизируют процесс пайки на незащищенные места.

2- при непрерывном движении пасты над волной расплавленного припоя последовательно пропаивают все монтажные соединения причем одновременно появляется группа элементов, размеры которой определяют размер волны припоя. Производительность процесса зависит от скорости движения плат и их размеров.

Групповые методы пайки печатных плат со штыревыми компонентами производятся на автоматических или полуавтоматических приспособлениях. При выполнения автоматической пайки большое значение имеют подготовительные процессы: подготовка плат и выводов элементов, правильный подбор флюсов, припоев. Платы и выводы должны быть хорошо зачищены и залужены.

Пайка погружением. Способ заключается в том, что все выводы ЭРЭ одновременно припаиваются к контактным площадкам при погружении платы в расплавленный припой. Этот способ пайки предъявляет определенные технические требования к монтажу ЭРЭ и конструкции платы. Во всех случаях монтажа концы выводов ЭРЭ должны быть плотно прижаты к контактным площадкам или к зенковке металлизированных отверстий. Между поверхностями выводов ЭРЭ и отверстий в плате необходимо выдерживать оптимальные зазоры для обеспечения хорошего затекания припоя.

Процесс пайки погружением состоит из следующих основных операций: обезжиривания; наклейки маски; покрытия подготовленной поверхности флюсом; пайки; удаления маски; отмывки флюса; сушки и контроля.

Для обезжиривания плату погружают в специальные растворители. После выдержки (7 – 10 сек) плату извлекают из растворителя и обдувают сжатым воздухом до полного высыхания.

Защитные маски штампуют из бумажной ленты, покрытой костным клеем. При штамповке в маске образуются отверстия для крепления платы в процессе пайки. Сторону маски, покрытую клеем, смачивают водой, накладывают на нее плату и плотно прижимают на 2 – 4 мин. Затем плату укрепляют в зажимном приспособлении и в горизонтальном положении погружают в ванну с флюсом на глубину 0,8 – 0,9 толщины платы. Включают вибратор, амплитуду вибрации выбирают в зависимости от типоразмера платы, чтобы избежать разбрызгивания флюса. Затем плату извлекают из ванны и выдерживают для стекания припоя. После этой операции плату погружают в ванну с расплавленным припоем и включают вибратор. Плату выдерживают до тех пор, пока не появится припой в верхней части всех отверстий, после чего ее извлекают и выдерживают 5 – 7 сек над ванной, не выключая вибратор. Это необходимо для формирования припоя в виде полусферических головок.

При пайке погружением применяют припой ПОС-61, так как он обладает лучшей текучестью и более низкой температурой плавления, чем ПОС-40

Паайка волной припоя. Метод заключается в том, что в ванне с расплавленным припоем с помощью специального устройства, работающего от сжатого воздуха, создается плоская волна припоя в виде выступа. По гребню волны проходит печатная плата с установленными на ней ЭРЭ. Плата закрепляется на транспортере, который двигается под определенным углом к поверхности расплавленного припоя. Контакт платы с постоянным притоком припоя обеспечивает быструю передачу тепла, что сокращает время пайки. При пайке волной также необходимо провести операции защиты и флюсования, как и при методе пайки погружением.

-

Рис. 4.6. Пайка волной припоя

Качество пайки зависит от:

- параметров волны припоя (скорость, амплитуда, ширина);

- скорости движения транспортера;

- угла наклона транспортера;

- стабильности температуры припоя.

По мере возрастания плотности монтажа и, соответственно, уменьшения расстояния между токопроводящими дорожками возрастает вероятность возникновения перемычек, мостиков сосулек и др. Это приводит к ухудшению качества паяных соединений. Поэтому преобладающей становится пайка двойной волной припоя.

Пайка двойной волной припоя.

При этом методе в ванне с расплавленным припоем создаются две волны припоя с регулируемыми скоростью, амплитудой и шириной волны. Параметры волн подбираются таким образом, чтобы первая волна скоростная и турбулентная обеспечивала полнуюсмачиваемость и оплавление всех контактных точек на плате, а вторая – финишная с меньшей скоростью истечения удаляла излишки припоя, унося их в общий поток, для предотвращения наплывов и затекания припоя.

Однако при применении корпусов ЭРЭ с матричными и другими скрытыми выводами этот метод становится малоэффективным.