«Мягкие» режимы пайки опять в цене

№ 1’2006
PDF версия
В связи с переходом на бессвинцовые припои «мягкие» режимы пайки вновь становятся востребованными. Оборудование, которое позволяет выполнять такую пайку, выпускается НПП «КВП Радуга».

Евгений Назаров

«Мягкие» режимы групповой распайки электронных блоков на печатных платах — это режимы, при которых температура электронных блоков повышается и понижается с невысокой скоростью, а максимальная температура разогрева блока лишь на 10-30 °С превышает температуру плавления припоя. Если такой режим обеспечивает необходимое качество паяных соединений, то он гораздо более предпочтителен, ибо приводит к уменьшению количества дефектов, возникающих внутри электронных блоков в результате резкого нагрева
и превышения пиковой температуры пайки на 40-60 °С относительно температуры плавления припоя.

Для того чтобы режим был «мягким», технологическое оборудование — паяльные печи — должны отвечать следующим основным требованиям:

  • обеспечивать точное поддержание температуры в зонах нагрева;
  • обеспечивать равномерное распределение температуры на плоскости паяемого изделия;
  • обеспечивать точное движение конвейера с заданной скоростью.

Двум первым требованиям соответствовала печь «Радуга-3», широко выпускавшаяся ранее НПП «КВП Радуга». Однако люфт переменного резистора мог дать ошибку при точном задании скорости конвейера, что приводило к искажению задаваемого температурного режима. Вместе с тем уже в первой половине 90-х годов печь «Радуга-3» позволяла оплавлять электронные блоки на печатных платах в очень мягких режимах — 210-220 °С, а при экспоненциальном режиме нагрева — 205-215 °С, что позволяло
оплавлять изделия на нетермостойком стеклотекстолите типа СФ, СТФ, СТАП, некогда предпочитаемом производителями РЭА за дешевизну, стабильность свойств и долговечность.

Постепенное вытеснение данных марок стеклотекстолита более термостойкими сортами типа ФР4 (СТНФ, СОНФ, СОНФМ, СОНФУ) обесценило на некоторое время способность печи «Радуга-3» к «мягким» режимам оплавления припойных паст. Однако дальнейшее развитие СБИС (появление BGA-корпуса), увеличившее значение плоскостности плат и контактных площадок, привело к распространению печатных плат с иммерсионным

покрытием (например, золотом) гальванического никеля. При этом выяснилось, что поставляемые на российский рынок печатные платы с иммерсионным покрытием серьезно отличаются по цене и наиболее дешевые платы содержат под покрытием иммерсионным золотом некачественный, загрязненный никель, что при оплавлении плат при температуре 220-240 °С дает плохое качество контактов. Выход, сохранявший высокое качество паяных соединений, был очевиден — не допускать перегрев печатной платы выше 200 °С, что обеспечивает
пайку по иммерсионному золоту, а не по никелю.

Точное поддержание температуры на уровне 200 °С на всей поверхности печатной платы в печах «Радуга-3» достигалось благодаря использованию в данной печи специальных нагревателей, компенсировавших краевые эффекты нагрева. Проблемой являлось точное воссоздание известного режима после изменения скорости конвейера.

С задачей точного регулирования и поддержания скорости конвейера печи разработчики справились в печах «Радуга-20», «Радуга-21», «Радуга-23», где были применены точные частотные преобразователи, управляющие перемещением конвейера.

Кроме того, данные печи отличаются высокой надежностью. В моделях «Радуга-21» и «Радуга-23» увеличено количество зон и длина нагревательных камер.

Это оказалось полезным при использовании данных печей для оплавления электронных блоков бессвинцовыми припоями. Здесь принципиально важным и полезным свойством печей «Радуга» стало стремление к равномерному распределению температуры на поверхности печатных плат в пиковые моменты пайки. Вновь полезными для достижения более мягких режимов оплавления бессвинцовых паст оказались режимы, схожие с «экспоненциальными».

Считается, что для осуществления пайки бессвинцовыми припоями более пригодны многозонные печи с удлиненной нагревательной камерой. Поэтому для пайки электронных блоков бессвинцовыми припойными пастами НПП «КВП Радуга» начало производить следующие многозонные печи:

  • шестизонную печь «Радуга-22» (длина камеры — 1300 мм, ширина конвейера—400 мм);
  • двенадцатизонную печь «Радуга-23» (длина камеры — 2500 мм, ширина конвейера— 400 мм);
  • восемнадцатизонную печь «Радуга-29» (длина камеры — 3700 мм, ширина конвейера — 400 мм);
  • двадцатичетырехзонную печь «Радуга-31» (длина камеры — 5000 мм, ширина конвейера — 400 мм);
  • шестизонную печь «Радуга-12» (длина камеры — 1900 мм, ширина конвейера — 600 мм).

Для повышения качества паяных соединений эти печи по желанию заказчика комплектуются системой подачи азота в зоны пайки и охлаждения. Для визуализации контролируемых температур в различных областях платы к печам может прилагаться дополнительное устройство — многоканальный измеритель температуры, выводящий результаты измерений на дисплей компьютера.

Как и печи «Радуга-20» и «Радуга-21», печи для бессвинцовой пайки дают очень хорошую равномерность распределения температуры на изделиях, благодаря чему рабочая температура в них ниже общепринятой. Например, электронные блоки, паяемые пастами на основе бессвинцовых припоев с температурой плавления около 217 °С, надежно оплавляются в печах «Радуга» при температурах 235-240 °С, что позволяет сохранить текстолит FR-4 в качестве основы электронных блоков.

На графике представлены показания датчиков температуры, установленных на печатной плате, которая проходит через пяти-зонную нагревательную камеру конвейерной печи «Радуга-21». Датчик 2 установлен в центре печатной платы, датчики 1 и 3 — на краях печатной платы шириной 350 мм.

Рисунок. Температурный график

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *