Интрузивная пайка vs пайка волной припоя


Как контрактные производители, мы сталкиваемся с различными проблемами проектирования плат. В данном примере у нас есть шестислойная плата весом в пять унций с обширными слоем заземления и минимальным термобарьером. На краю платы имеется разъем под поверхностный монтаж с двумя сквозными монтажными штыревыми выводами. Для этих выводов достаточно трудно добиться правильного вертикального заполнения.

Для сборки мы используем пайку волной припоя с предварительным прогревом верхней и нижней стороны. Диаметры выводов имеют достаточную толщину, чтобы была хорошая заполняемость отверстий, а не плотная посадка. Будет ли интрузивная пайка лучшим вариантом, чем пайка волной? Есть ли вред от запуска обоих процессов для обеспечения качественного заполнения отверстий?

В таких случаях предпочтительнее использовать интрузивную пайку. Это во многом упрощает процесс, если вы имеете дело с выводным монтажом, а не только с поверхностным. Это может быть и параллельный процес, когда используется одна и та же машина для оплавления, но при этом вы уходите от пайки волной. Но как всегда, есть и нюансы…

Все ли компоненты на плате смогут «выдержать» температурные отклонения во время оплавления? Есть ли какие-то конструктивные особенности платы, влияющие на заполнение отверстий под выводной монтаж? Не помешает ли слишком широкое сквозное отверстия для пайки оплавлением? Если все эти моменты не существенны, то имеет смысл подумать над альтернативой пайки волной.

В описании процесса говорится о пайке волной припоя с поддоном Durastone. То есть, селективная пайка волной припоя. Есть детали для поверхностного монтажа на нижней стороне, есть этот поддон, который закрывает детали для поверхностного монтажа и имеет в нем отверстия для доступа к сквозным соединениям.

В этом случае явно видны возможные трудности с подачей достаточного количества тепла через отверстие в сквозные соединения, чтобы получить хорошее заполнение. Переходя к интрузивной пайке, вы меняете этот шаблон, потому что прогрев идет одновременно с деталями для поверхностного монтажа. Имеется полный доступ к нагреву обеих сторон платы и появляется больше шансов получить на выходе корректное заполнение отверстия.

При пайке волной припоя при предварительном прогреве обеих сторон платы, детали для поверхностного монтажа уже оказываются оплавлены сверху и снизу, поэтому их уже нельзя повторно оплавить. Ограничение лишь в том, сколько предварительного нагрева получит эта плата. Если это процедура входит в часть цикла оплавления, то и шансы получить полноценный нагрев ствола отверстия и хорошее его заполнение достаточно велики.

Прежде чем переходить на интрузивное оплавление, необходимо убедиться, что конструкция печатной платы подходит для этого, включая компоненты, диаметры отверстий и все прочее, и нет ли у каких-либо деталей, например, требований более высокой температуры нагрева для ее замены. Еще одно ограничение связано со стоимостью печки для интрузивной пайки, она дороже. Как альтеративу ей можно рассматривать оборудование для селективной пайки. Это в любом случае будет лучше, чем пайка волной припоя. Где еще можно управлять процессом для одного выбранного соединения?

По второй половине вопроса. Существует ли необходимость в запуске двух последовательных процессов пайки для заполнения сквозных отверстий? Если после оплавления сквозного отверстия со вставленным в него выводом, плата вновь прогоняется через волну припоя с поддоном, заново расплавляя это соединение? Есть ли в этом смысл?

Ведь при прохождении через волну припоя сквозное отверстие уже, по крайней мере, частично заполнено интрузивной пайкой или паяльной пастой на выводах детали. Теперь вы попытаетесь запаять это отверстие волной припоя. Это вряд ли сработает. Вы никогда не заставите предыдущий припой полностью расплавиться, и никогда не заставите предыдущий флюс полностью испариться…

В этом случае стоит обратиться к спецификации IPC 610, где четко прописано, что достаточно 75% заполнения отверстий. Имеется в виду, что не всегда стоит ожидать красивое скругление на соединении с обеих сторон после интрузивного оплавления. Чтобы достичь этого минимума в 75% для интрузивной пайки, требуется нанесение дополнительного объема пасты вокруг соединения.

Да, для косметических эффектов иногда стоит увеличивать объем припоя на соединениях, для этого можно воспользоваться трафаретом с нужными апертурами и добавить больше пасты на местах выводов компонентов или разъема. В конце концов, можно воспользоваться и преформами. Они хорошо себя показали.

Многое зависит от приложения, конечного устройства, от того, на что вы можете повлиять, а на что нет. Не рассчитывайте, что на обеих сторонах платы всегда будет положительное заполнение припоем, которое получается при ручной пайке и пайке волной припоя. Дело не в интрузивности, иногда стоит избегать «косметического» совершенства. Важно максимально заполнить отверстия, будь то класс 3 или класс 2, и минимальное требование заполнения в 75% более чем достаточно для этого.

Комментарии

Есть три ключевых момента для использования интрузивного оплавления. Необходимо выполнить каждый из этих критериев:

  1. Может ли рассматриваемый компонент выдерживать более высокие температуры оплавления и есть ли у него зазоры под деталью, позволяющие наносить пасту на печатную плату;
  2. Необходимо выполнить расчеты для определения требуемого объема пасты;
  3. Убедитесь, что имеется достаточный зазор до соседних деталей.

Stephen Vargas, Polaris

Мне нравится интрузивная пайка, ее главное преимущество — быстрое внедрение платы в работу и запуск тестирования, потому что на все требуется один процесс. Ну, и 75% заполнения в этом случае вполне достаточно. Если нужно больше, сдедайте второй проход печати, чтобы больше пасты попало в отверстия, ее смачиваемости вполне хватит для повторного прогона.

Peter Roy, Broy Engineering

Существует прописанные правила процесса интрузивной пайки:

  • Компоненты должны выдерживать температуры оплавления, не все материалы корпусов одинаковы;
  • Компоненты должны иметь зазор. Корпус детали не может располагаться на или в пасте;
  • Понадобится область на плате, свободная от элементов разводки (трассы, переходные и сквозные отверстия), не закрытая паяльной маской;
  • Дизайн платы должен быть разработан с учетом применения интрузивной пайки.

Я бы НЕ советовал пробовать оба процесса, вы бы паяли с двух сторон платы, потенциально создавая пустоты в сквозных отверстиях.

Doug Schow, Bose

По материалам с портала www.circuitinsight.com. Еще статьи по теме монтажа и изготовления печатных плат:

Написать ответ

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