Дефекты гибких паяных соединений

Какой самый надежный способ соединить вместе две гибкие светодиодные ленты диаметром 8 мм? Сейчас мы припаиваем одну полосу с площадками U-образной формы к другой полосе с площадками прямоугольной формы. Посмотрите на фотографию, на которой показаны эти две полосы до пайки.

Мы делаем многие тысячи таких соединений каждый месяц. В настоящее время этот процесс выполняется вручную, и у нас возникают проблемы с соединениями при холодной пайке. Можете ли вы предложить автоматизированный способ выполнения паяного соединения?

Соединение между полосами может изгибаться, что приводит к разрушению припоя. Рассмотрите разъемы «strip-to-strip». Они бывают разных тиопразмеров и надежно удерживают и соединяют несколько светодиодных лент без необходимости пайки.

Edithel Marietti, Senior Manufacturing Engineer, Northrop Grumman

Это распространенная проблема, с которой сталкиваются многие производители светодиодного освещения. Самый надежный способ решить эту проблему — использовать технологию сквозного соединения и соединить две полосы с помощью соединительного провода.

Преимущества следующие:

  • Соединительный провод допускет возникновение напряжений в процессе сборки.
  • Наличие паяных соединений с отверстиями повышает надежность продукции в долгосрочной перспективе, поскольку позволяет выдерживать гораздо больше циклов нагрева и охлаждения.
  • Инженер по аппаратному обеспечению должен рассчитать толщину соединительного провода, поскольку она прямо пропорциональна общему току, потребляемому вашими светодиодными устройствами.

По поводу второй части вопроса: автоматическая пайка существует. Существуют компании для автоматической пайки жгута на печатную плату со скоростью 3 сек на соединение.

Kishan Sarjoo, Process Engineering Manager — Electronics, Altech UEC, South Africa

Вот что я предполагаю для автоматизации:

  • Предполагая, что светодиоды являются компонентами SMT, мы можем нанести пасту на концевые выводы одного из гибких проводов во время монтажа светодиодов SMT. Это обеспечит повторяемый объем припоя на контактных площадках.
  • Когда необходимо соединить гибкие части, можно нанести небольшое количество не требующей очистки пасты-флюса на незапаянные места на другой гибкой плате.
  • Можно разработать инструмент, удерживающий гибкие платы в таком положении, чтобы был правильный контакт: площадки выровнены, флюсованные контактные площадки соприкасаются с предварительно припаянными площадками на другой гибкой части.
  • Далее можно использовать бесконтактный метод для нагрева гибких проводов до температуры пайки. Учитывая небольшую массу, вполне подойдет оборудование с подачей горячего воздуха b возможностью периодически перемещаться из исходного положения в заданное. Температуру воздуха и поток можно регулировать для обеспечения правильной температуры и времени пайки.
  • После завершения понадобится таймер, чтобы уведомить оператора о том, что необходимый период охлаждения, определяемый инженером-технологом, прошел и соединенные гибкие элементы можно снять.
  • Один экземпляр вышеуказанного технологического инструмента должен легко обрабатывать более 10 000 деталей в месяц за одну смену.

Fritz Byle, Process Engineer, Astronautics

Для автоматизированной сборки потребуются инвестиции в приспособления для удержания нескольких комплектов во время нагрева. Чтобы избежать образования шариков припоя по всей сборке, потребуется паста с низким уровнем разбрызгивания.

Преформа, покрытая флюсом, — это еще один вариант паяльной пасты, когда преформа поставляется в виде ленты и катушки и может быть размещена. Преимущество состоит в том, что преформа на 100% состоит из припоя (в отличие от пасты, в которой 50% флюса по объему) и не подвержена разбрызгиванию.

Karthik Vijay, Technical Manager — Europe, Indium Corp.

Можно отдать выполнение таких работ на аутсорсинг. Компаниям, которые знают и умеют, как выполнять такой тип сборки, используя лазерные паяльные станки и специализированные заготовки для пайки со специальным типом химиката, удаляющего кислород, который при активации остается на контактных площадках в течение всего цикла пайки и обеспечивает чистые паяные соединения без каких-либо затрат, разбрызгивания шариков припоя или мелких частиц припоя (это не «флюс» в прямом смысле этого слова).

Лазеры полностью программируются, изменяются не только мощность и продолжительность нагрева, но также программируются размер пятна пайки и способность изменять размер, мощность и перемещение этого пятна. Задается также угол лазера, который будет точно отрабатывать на этапе предварительного нагрева, а затем облучать лазером область, подлежащую пайке, так что у вас будет идеальное интерметаллическое образование.

Хотя теоретически вы можете разработать процесс пайки самостоятельно, используя лазеры, уже доступные на рынке, или некоторые другие технологии, такие как пайка горячими стержнями или нагрев с помощью направленной конвекции.

Индивидуальная лазерная пайка устраняет проблемы расслоения и захвата флюсом, которые так часто возникают при попытке пайки гибких плат другими методами, но вы должны понимать типы припоев, флюсов или антиокислительных соединений, а также многие другие проблемы (например, при попытке паять лазером паяльной пастой однозначно не рекомендуется).

Richard D. Stadem, Advanced Engineer/Scientist, General Dynamics

Подробнее в статье. Еще статьи по теме монтажа и изготовления печатных плат: