Проблема с минимальным заполнением отверстия при пайке волной припоя


Классическая проблема пайки волной припоя - заполнение отверстий. И судя по вопросу, очевидно, что речь идет о сборке третьего класса, потому что это единственная сборка, для которой требуется заполнение на 75%. Как этого добиться?

Пайка волной припоя является довольно сложной задачей уже потому, что на стадии внесении флюса должна быть уверенность, что флюс проник и заполнил все отверстия. Если флюс в них не попадет, то и припой не попадет тоже.

Затем, флюс должен быть правильно активирован, чтобы весь растворитель в его составе испарился по всей поверхности стенки отверстия, от самого низа до самого верха. Именно поэтому при профилировании или предварительном нагреве, термопары ставятся сверху и снизу платы, чтобы стенки отверстий были прогреты полностью.

При работе с толстыми платами советуют даже поместить термопару в середину отверстия для уверенности, что даже при предварительном нагреве верхней и нижней сторон платы, и в середине отверстия будет достаточно температуры для активации флюса. Поскольку, даже если сверху тепла достаточно, а в середине нет, то припой сначала начнет подниматься, а затем остановится при попадании в холодную часть, где флюс неактивен, а прогрев стенок отверстия не достигает температуры смачивания.

Оптимизировав настройки машины для пайки волной припоя, стоит вернуться к параметрам и конструкции самой платы с точки зрения того, а предусмотрен ли надлежащий зазор между внешним диаметром вывода компонента и внутренним диаметром отверстия (lead to hole ratio) для проникновения припоя?

Это, конечно, немного удивительно для технологии, которая существует уже более шестидесяти лет, а мы все еще пытаемся выяснить, как с ней работать. Но ничего идеального не бывает, и от дефектов никто не застрахован. А надлежащее заполнение отверстий — это одно из главных требований к этой технологии. Все настройки взаимосвязаны, необходимо следить также за глубиной и временем погружения, за временем, проведенным над волной и т.п. На процесс влияют очень много факторов.

Далее — паяемость. Убедитесь, что выводы компонентов и стенки отверстий адекватно поддаются пайке. Внимательней, если в качестве финишного покрытия используется OSP, а плата уже прошла через пару термоциклов перекомпоновки. Покрытие все еще должно быть пригодно для пайки волной.

Не менее важно — чистота. Это относится и к поверхности платы, и к поверхностям стенок отверстий. Ну, и покрытие самих стенок — не менее важная вещь. Для пайки волной припоя нет мелочей и неважных деталей. Есть огромный контрольный список проверок и все его пункты должны быть выполнены.

Что касается монтажа именно электролитических конденсаторов, то это как правило довольно большие и тяжелые компоненты, поэтому для них рекомендуется обратить внимание на предварительный нагрев и время погружения. Больше практикуйтесь, тренироваться всегда полезно, особенно в случае пайки волной припоя.

Комментарии

Проблему заполнения отверстий возможно стоит искать в использовании устаревшего оборудования. У нас была аналогичная проблема, и она ушла с новой 5-зонной машиной со струйной подачей флюса.

Tim Swanson, Nemo Manufacturing Inc.

В ходе сотен экспериментов обнаружили, что температура припоя в ванне коррелирует с заполнением отверстий. Попробуйте повышать температуру с шагом в 5 градусов.

Mitch Holtzer, Alpha Assembly Solutions

Все, что выше сказано, правда. У меня была проблема с платой для аэрокосмического приложения смешанной технологии со всеми компонентами сверху. 16 толстых медных слоев, платы размером 12 x 14 дюймов (первоначально плата была разработана в 1970-х годах). БОЛЬШИЕ электролиты рядом с деталями SMD. Флюс ОА. Мы убедились, что компоненты пригодны для пайки. Плата была должным образом очищена, обработана в чистых перчатках, проведен термоотжиг. Флюс был распылен, и вязкость была в пределах допустимого диапазона. Глубина погружения правильная, угол правильный, скорость подачи правильная. Требованием печати было 100% заполнение отверстия однородным припоем сверху. НЕ ПРОИЗОШЛО! Припой, который протекал, был тусклым, зернистым. Мы думали, что проблема заключалась в автоматической настройке температуры и скорости платы. Верхняя часть не достигала необходимого предварительного нагрева, и что сбивало с толку, так это не электролиты, а слой заземления и внутренние слои, которым явно не хватало предварительного нагрева.

Мы пытались добавить несколько термопар в несколько прогонов. Включили предварительные нагреватели, замедлили их, начали получать большую разницу в предварительном нагреве от термопар, опасались даже, что платы не выдержат таких «нагрузок», но все равно не добились положительного результата.

Предварительные нагреватели, они хоть и не выходили из строя, но со временем просто хуже работали и были неэффективны, а профили поверхности на самих нагревателях показывали, что температура по ним сильно различалась. После обновления они заработали должным образом, и как только мы получили довольно равномерный предварительный нагрев по всей верхней части платы (проверено с помощью термопар), проблема исчезла. Полностью автоматизированная система пайки волной припоя хороша, когда работает. В большинстве остальных случаев работают тонкие настройки. Но в конечном счете платы могут быть слишком сложными, чтобы настроить под них профили, поэтому приходится действовать по-старинке и использовать поверхностные термопары. Эта проблема, вероятно, стоила нам более 350 000 долларов в виде испорченных плат, дополнительных переделок, ухудшения производительности и действительно неприятных отношений с заказчиком. Ненавижу это говорить, но производство устаревших и смешанных плат действительно представляет собой искусство (а не ремесло).

Joseph Fabian, Cetirus

Используемый сплав и тип флюса — важные вещи, влияющие на заполнение отверстий. Некоторые наборы материалов могут сильно усложнить жизнь сборкам большой массы.

Timothy ONeill, AIM

А не пробовали проверить угол смачивания в отверстии с конденсатором и без него?

Imre Rácz, NIVELCO LTD

В последней редакции IPC-610(F) сказано, что для компонентов с 14 и более выводами допускается 50% вертикального заполнения. Возможное решение проблемы и советы: проверьте испарение флюса между выводами конденсатора, сравните заполнение припоем для более легкого компонента, например, резистора (идеально, если диаметр выводов будет одинаковым), убедитесь, что конструкция платы предусматривает тепловые слои (если нет, то нет соответствия с IPC 610).

JJP, Fideltronik

Согласно IPC-A-610 Rev. F, требования к заполнению для классов 2 и 3 составляют 75%. Для класса 1 не указывается (табл.7-4). Исключение в размере 50% для класса 2, соединенного с тепловым слоем (7.3.5.1), было удалено в версии F.

M. Davies, Excelitas

Инертная атмосфера с азотом в предыдущем процессе оплавления должна помочь уменьшить окисление, происходящее на этом этапе. Впрыск азота также поможет снизить окисление всех деталей и улучшить смачиваемость, что приведет к лучшему наполнению отверстия.

Luiz Felipe Rodrigues, Air Liquide

Один пункт, не упомянутый в статье, заключается в обеспечении надлежащего вентиляционного канала, встроенного в конденсатор. Я уже сталкивался с проблемой, когда конденсатор плотно прилегает к печатной плате, чтобы предотвратить опрокидывание, и если компонент не имеет вентиляционного канала, под компонентом будет нарастать давление и вытолкнет припой из отверстия, как только вывод пройдет через волну.

Robert Babula, Continental Automotive

Убедитесь, что внутренние стенки отверстия полностью покрыты металлом. Попробуйте предварительно отжечь плату (не OSP) перед монтажом. Если плата OSP, постарайтесь завершить волновой процесс как можно быстрее, за два часа с момента предыдущего процесса сборки SMT.

Parasu, Sanmina, India

1. Предварительно залудите выводы конденсатора. Незначительное увеличение затрат, но лучшее решение.
2. Нанесите липкий флюс на верхнее отверстие, включая выводы. Липкий флюс держится на протяжении всей работы и очень помогает заполнить отверстия. Убедитесь, что состав соответствует флюсу, используемому в машине.
3. Убедитесь, что выводы конденсатора углублены в отверстия платы от 0,030 до 0,060 дюйма, если это позволяет сборочный чертеж. Недостаточное погружение выводов приводит к неполному заполнению отверстия и пустотам припоя в отверстии.

R. Dean Stadem, Analog Technologies Corp, Lower Slobovia

По материалам с портала www.circuitinsight.com. Еще некоторые заметки об отмывке и монтаже печатных плат:

Написать ответ

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