Технологічні основи індивідуальної пайки

Технологічні основи індивідуальної пайки

Індивідуальна пайка застосовується при монтажі блоків в умовах дрібносерійного виробництва, а також у всіх випадках ремонтних робіт. Технологічний процес індивідуальної пайки складається з наступних операцій:

• фіксація з'єднувальних елементів;

• нанесення дозованої кількості флюсу і припою;

• нагрів місця пайки до заданої температури і витримка протягом фіксованого часу;

• охолодження з'єднання без переміщення паяються деталей;

• очищення і контроль якості з'єднання.

Для забезпечення надійності паяних з'єднань передбачають:

• механічне закріплення елементів і монтажних провідників на контактних пелюстках і гніздах при об'ємному монтажі;

• вибір оптимальних зазорів в конструкції паяних з'єднань між поверхнями монтажних елементів.

При пайку олов'яно-свинцевими припоями такі зазори визначаються за формулою:

де d _отв - діаметр металізованого отвору;

d _в - діаметр виведення ЕРЕ.

Основні типи монтажних з'єднань у виробництві ЕА показані на рис.1 .. Пайка висновків 1 в неметалізовані отвори друкованих плат 2 (рис.1, а) відрізняється тим, що припій 3 не повністю заповнює отвір. Внаслідок цього знижується механічна міцність з'єднання, підвищується ймовірність відшарування контактних майданчиків 4. З'єднання з повним проспіваємо металізованого отвору (рис.1, б) виходить при раціональному виборі зазору і великому часі пайки в умовах гарної змочуваності металізованого отвору. З'єднання, показане на рис. 1 в, формується при точному поєднанні виведення з контактною площадкою (фіксація елемента).

Рис.1 Типи монтажних з'єднань.

Температура паяння вибирається з умови найкращої змочуваності припоєм паяються деталей і відсутності значного теплового впливу на паяемие елементи. Практично вона на 20-50 ° С вище температури плавлення припою. Як видно з графічної залежності (рис.2), на ділянці А змочування недостатнє, С - максимальне, В - оптимальне (не викликає перегріву припою і паяються матеріалів).

Необхідний температурний режим при індивідуальній пайку забезпечується теплофізичними характеристиками застосовуваного паяльника:

• температурою робочого кінця жала;

• ступенем стабільності цієї температури, обумовленої динамікою теплового балансу між теплопоглинання паяються деталей, теплопровідністю нагрівача і тепломісткості паяльного жала;

• потужністю нагрівача і термічним ККД паяльника, що визначають інтенсивність теплового потоку в паяемие деталі.

Рис. 2. Залежність площі змочування від температури припою

У технології ЕА підтримання на заданому рівні температури жала паяльника є досить важливим завданням, оскільки при формуванні електромонтажних з'єднань на друкованих платах з використанням мікросхем, напівпровідникових приладів і функціональних елементів, термочутливих і критичних до нагрівання, можливі вихід з ладу дорогих і дефіцитних елементів, зниження надійності вироби. Особливо критична до температурного режиму ручна пайка паяльником, яка має такі параметри: температура жала паяльника 280 - 320 ° С, час паяння не більше 3 с. Однак через інтенсивну тепловіддачі спочатку в припой, що набирається на жало, а потім у паяемие елементи температура робочої частини жала паяльника знижується на 30-110 ° С і може вийти з оптимального температурного інтервалу пайки (рис. 3).

Рис. 3. Термічний цикл пайки паяльником.

Співвідношення часу пайки і тривалості пауз між пайками має забезпечити відновлення робочої температури паяльного жала. Тривалість відновлення залежить від теплопровідності жала, його довжини, ефективної потужності нагрівача і рівня охолодження при пайку. Рекомендовані потужності паяльників:

• для пайки ІМС і термочутливих ЕРЕ 4, 6, 12, 18 Вт;

• для друкованого монтажу 25, 30, 35, 40, 50, 60 Вт;

• для об'ємного монтажу 50, 60, 75, 90, 100, 120 Вт.

ККД паяльників має в даний час тенденцію до підвищення від 35 до 55% у зв'язку із застосуванням внутрішнього обігріву жала замість зовнішнього. Напруга живлення нагрівача вибирається рівним 24, 36, 42 В, а в побутових типах припоїв - 220 В.

Стабілізація температури робочого жала паяльників досягається кількома способами:

• тиристорним терморегулятором, що складається з датчика температури, що закріплюється в паяльному жалі на відстані 30 - 40 мм від робочого торця, і схеми управління. Точність регулювання температури безпосередньо в датчику досягає ± 2 ° С, однак на робочому кінці жала вона досягає ± (5-10) ° С за рахунок інерційності теплового поля (прилад «Терміт»);

• нагрівачем зі змінним електроопору, що залежать від температури. Наприклад, в монтажному паяльнику фірми Philips (Німеччина) нагрівальний елемент складається з агломерату свинцю і барію, опір якого зростає в сотні разів при нагріванні вище точки Кюрі, в результаті чого сила струму знижується і паяльник остигає, а після охолодження нижче точки Кюрі процес розвивається в зворотному порядку;

• використанням магнітного датчика (рис. 4), що змінює свої властивості при нагріванні вище, точки Кюрі, в результаті чого в паяльнику фірми Weller (США) проісходітотключеніе нагрівача;

• використанням масивного паяльного жала та близьким розташуванням нагрівача.

Паяльні жала характеризуються наступними геометричними параметрами:

• довжиною,

• діаметром,

• формами загину жала та заточування робочого кінця.

Рис. 4. Паяльник фірми Weller з термостабілізацією:

1 - вмикач; 2 - постійний магніт, 3 - датчик, 4 - нагрівач

Довжина жала залежить від просторового розташування паяних з'єднань і може бути від 10 мм (мікропаяльнікі) до 30 - 50 мм (паяльники для об'ємного монтажу). Діаметр жала повинен в 15-25 разів перевищувати діаметр провідника і вибирається з ряду бажаних діаметрів: 0,5; 0,8; 1,5; 3; 5; 8; 10 мм. Форма загину жала вибирається залежно від глибини монтажу та інтенсивності теплового навантаження, а також просторового розташування паяються сполук (рис. 5, табл. 1).

Рис. 5. Форми загину паяльних тиснув

Табл. 1. Уніфікований ряд загину паяльних тиснув

Форма заточення жала залежить від щільності монтажу, розмірів контактних майданчиків, інтенсивності теплового навантаження (рис. 6, табл. 2).

Рис.6. Форми заточення паяльних тиснув.

Табл. 2. Уніфікований ряд заточення паяльних тиснув

Для уніфікації паяльних тиснув введені такі їх позначення з трьох знаків:

• перший визначає діаметр жала,

• другий (літера) - кут загину жала,

• останній (цифра) - номер заточення, наприклад 8Б6, 5А4 і т. д.

Ерозійна стійкість жала паяльника визначає його довговічність. Звичайне мідне жало з-за інтенсивного розчинення у припої після 1000 пайок втрачає форму і потребує заточки. Для захисту жала застосовують гальванічне покриття нікелем товщиною 90-100 мкм, що подовжує термін служби жала приблизно вдвічі. Перспективне вирішення проблеми - застосування порошкових спечених сплавів мідь-вольфрам. Підвищена термо-і зносостійкість вольфраму вдало поєднується з хорошою теплопровідністю міді. Гарантована пористість матеріалу покращує змочування жала припоєм.

Паяльник фірми Weller для ремонтно-монтажних робіт має:

• час нагрівання жала до температури 270 ° С - 6 с;

• вбудоване підсвічування зони пайки;

• час роботи від кадмієвої батарейки - близько 10 год;

• три змінних жала діаметрами 0,8; 1,5; 2,5 мм і довжиною 63 мм;

• зручний дизайн, що забезпечує включення харчування натисканням кнопки безпосередньо перед виконанням пайки.

Ця фірма випускає пристрої типу HEAT-A-DIL для розпаювання ІМС і ремонту електронних блоків на друкованих платах, що мають змінні насадки для ІМС з різною кількістю висновків і екстрактори для демонтажу ІМС із друкованих плат.

Фірма Расі Inc. (США) випустила мікропортатівний прилад МР-1 для припаювання і розпаювання елементів (рис. 7), призначений для ремонтних робіт у різних умовах і працює від мережі 220 В або 12-вольтной батареї. Час нагріву паяльника -1 хв, забезпечується надійний контроль температури наконечника паяльника.

Ряд зарубіжних фірм випускає паяльні станції, що складаються з стабілізованого блоку живлення, паяльника з набором змінних жал і вакуумного відсмоктування припою з зони пайки, що представляє собою конструкцію типу медичного шприца з пружиною.

Список використаної літератури

1. Достанко А.П., Ланін В.Л., Хмиль А.А., Ануфрієв Л.П. Технологія радіоелектронних пристроїв і автоматизація виробництва. Мн.: Вишейшая школа, 2002 ..

2. Достанко А.П., Пікуль М.І. Хмиль А.А. Технологія виробництва ЕОМ. Мн.: Вища школа, 1994.

3. Ланін В.Л., Ємельянов В.О., Хмиль А.А. Проектування та оптимізація технологічних процесів виробництва електронної апаратури. Мн.: БДУІР, 1998.

4. Ланін В.Л. Технологія складання, монтажу та контролю у виробництві електронної апаратури. Мн.: БДУІР, 1987.

5. Ємельянов В.О., Ланін В.Л., Хмиль А.А. Технологія електричних з'єднань у виробництві електронної апаратури. Мн.: Бестпринт, 1997.