Дефекты пайки волной припоя

В статье приведены фотографии, объяснены причины образования дефектов пайки волной припоя, предложены пути их предотвращения и способы устранения. Рассмотрен перечень НТД, регламентирующий контроль качества паянных соединений на основе международных стандартов IPC-TR-460A и IPC-S-816.

Первые установки пайки волной припоя появились еще в середине 50-х годов прошлого века и к настоящему времени развились от простых устройств с открытым конвейером — до впечатляющих, полностью автоматизированных комплексов с программным управлением.

Эти установки используются как для групповой пайки компонентов, монтируемых в отверстия, так и для смешанного монтажа. При пайке волной создается стационарная, постоянно обновляемая волна расплавленного припоя, печатные узлы, подлежащие пайке, движутся поперек «гребня» волны. При пайке волной время контакта платы с волной определяется шириной области контакта между волной припоя и нижней стороной платы, а также скоростью транспортировки.

Но как и у любой другой технологии у пайки волной припоя есть как свои преимущества, так и недостатки.

Пайка волной припоя

Достоинства:

  • Пайка волной припоя — непрерывный процесс, позволяющий достичь высокой производительности;
  • Быстрый перенос тепла делает данную технологию хорошо подходящей для сборки печатных плат с металлизированными отверстиями;
  • Позволяет паять печатные платы с высокой плотностью монтажа, включая платы, содержащие поверхностно монтируемые компоненты;
  • Совсем незначительные ограничения, накладываемые на длину печатного узла.

Среди недостатков, присущих технологии пайки волной, можно отметить следующие:

  • Узкое технологическое окно процесса;
  • Топология печатной платы должна быть адаптирована под направление движения платы через волну припоя;
  • Большая масса припоя и его расход, значительные размеры оборудования, окисление припоя.

Независимо от используемых технологий, дефекты пайки в общей сложности остаются те же. Рассмотрим их применительно к технологии пайки волной припоя и представим рекомендации и методы их устранения на основе международных стандартов IPC-TR-460A и IPC-S-816.

Недостаточное заполнение отверстий припоем

ПричиныМетоды корректировки
Выделение газа. Неполное испарение растворителя флюса на стадии предварительного нагрева. Присутствие влаги
Увеличить время или температуру предварительного нагрева. Обеспечить просушку печатных плат перед сборкой
Низкая плотность флюсаПроверить и скорректировать плотность флюса
Высокая скорость конвейераСнизить скорость конвейера
Низкая температура предварительного нагреваПовысить температуру предварительного нагрева
Загрязнение флюсаЗаменить флюс
Наличие большого количества примесей в припое, изменение состава припояПроизвести анализ состава припоя, определить источник загрязнений, откорректировать состав припоя
Плохая паяемость отверстий и контактных площадокПроконтролировать паяемость контактных поверхностей, произвести очистку перед сборкой
Неправильное соотношение диаметров отверстия и вывода компонентаИзменить конструкцию отверстия

Отсутствие припоя/плохое смачивание*

ПричиныМетоды корректировки
Высокое содержание защитного масла в волне
Откорректировать содержание и распределение масла в волне
Неправильное соотношение диаметров отверстия и вывода компонента
Изменить конструкцию отверстия. Увеличить время пайки
Недостаточное время и температура пайки
Повысить время/температуру пайки
Недостаточная активность флюсаФлюс должен покрывать всю поверхность печатной платы равномерным слоем без пропусков и пятен
Загрязнение флюсаПроконтролировать чистоту флюса. Использовать более активный флюс
Высокая скорость конвейера
Откорректировать скорость конвейера
Чрезмерное загрязнение припоя, попадание шлама на платуПроконтролировать содержание примесей в припое, произвести его замену
Отсутствие контакта плат с припоем
Отрегулировать расстояние между волной и печатной платой
Плохая паяемость плат и компонентов
Проконтролировать паяемость плат и компонентов
Загрязнение печатных платОчистить платы перед сборкой
*Определяется по отталкиванию припоя от поверхностей, которые должны быть спаяны
Отсутствие припоя/плохая смачиваемость

Отсутствие припоя

Разбрызгивание шариков припоя

Разбрызгивание шариков припоя

Разбрызгивание шариков припоя

ПричиныМетоды корректировки
Выделение газа: неполное испарение растворителя флюса, на стадии предварительного нагрева, присутствие влагиУвеличить время или температуру предварительного нагрева. Обеспечить просушку печатных плат перед сборкой
Неравномерность волны
Повысить равномерность волны
Высокая плотность флюса
Откорректировать плотность флюса
Низкая температура предварительного нагрева
Увеличить температуру предварительного нагрева
Высокая скорость конвейераСнизить скорость конвейера
Пористая структура паяльной маски
Используйте качественную паяльную маску
*Определяется по очень маленьким сферическим каплям припоя, разбрызганных по поверхности печатной платы

Перемычки припоя

ПричиныМетоды корректировки
Недостаточная активность или количество флюсаИспользовать более активный флюс, увеличить плотность флюса
Низкая температура пайкиУвеличить температуру пайки
Недостаточный подогрев печатных плат Увеличить температуру/время предварительного нагрева
Загрязнение припоя, попадание шлама на плату Откорректировать содержание примесей в припое, удалить шлам
Неправильная ориентация микросхем по направлению к волне припояКонструкция печатных плат должна соответствовать требованиям стандарта IPS-SM-782A
Неоптимальный угол выхода платы из волны припоя
Откорректировать угол наклона конвейера
Перемычки припоя

Перемычки припоя

Избыточное количество припоя

Наплывы (избыточное количество) припоя

Сосульки и шипы припоя

ПричиныМетоды корректировки
Недостаточная активность или количество флюсаИспользовать более активный флюс, увеличить плотность флюса
Высокая скорость конвейера
Снизить скорость конвейера
Неоптимальный угол выхода платы из волны припояОткорректировать угол наклона конвейера. Оптимальный угол - 7°
Низкая температура пайкиУвеличить температуру пайки
Большие открытые контактные площадки Изменить конструкцию платы. Использовать более активный флюс
Плохая паяемость плат Очистить платы перед сборкой

Шероховатая, зернистая, «холодная» пайка, трещины в паяном соединении

ПричиныМетоды корректировки
Наличие большого количества шлама и примесей в припоеПроизвести анализ состава припоя, определить источник загрязнений, Откорректировать состав припоя
Недопустимое соотношение температура-время предварительного нагрева/пайкиОткорректировать температуру предварительного нагрева/пайки или скорость конвейера
Смещение компонентов во время застывания припояПроверить настройки оборудования, исключить вибрацию конвейера

Наплывы (избыточное количество) припоя

ПричиныМетоды корректировки
Неправильная скорость конвейераПодберите оптимальную скорость конвейера
Недопустимое соотношение температура-время предварительного нагрева/пайкиОткорректировать температуру предварительного нагрева/пайки или скорость конвейера
Неправильная форма волны, угол наклона конвейераОтрегулировать настройки параметров оборудования
Большая высота волны припоя или низкая скорость конвейераУменьшить высоту волны/увеличить скорость конвейера
Коробление платыЗаменить материал платы

Еще статьи о монтаже печатных плат:

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *