Компоненти електронних схем, що складають основу більшості сучасних приладів і пристроїв, як правило, з'єднуються методом пайки, з використанням технології друкованого монтажу. Для цієї мети використовуються друковані плати, що представляють собою пластинки з діелектричного матеріалу, на поверхні якого нанесені струмопровідні доріжки, що з'єднують місця кріплення висновків електронних компонентів.
хвильовий метод В процесі серійного виробництва електронних приладів, кріплення компонентів на друкованих платах здійснюється на конвеєрних лініях заводів. При цьому застосовується пайка хвилею припою. Суть цієї технології, що з'явилася в 50-х роках минулого століття, полягає в наступному.
Друковані плати з встановленими на них електронними компонентами рухаються по спеціальному конвеєру. У процесі руху, місця пайки покриваються флюсом, плата попередньо прогрівається, після чого проходить над ванною з розплавленим припоєм. Ванна обладнана спеціальними соплами, що створюють хвилю, що підноситься над поверхнею припою у ванні. Плата розташована таким чином, що місця пайки контактують з поверхнею хвилі при переміщенні плати уздовж ванни. У цей момент відбувається змочування припоєм контактних майданчиків на платі і висновків припаював деталей.
Сила поверхневого натягу рідкого припою не дає йому стекти повністю з поверхні плати, що забезпечує споювання деталей з контактними майданчиками. Налаштування технологічних параметрів Для отримання якісних паяних з'єднань, необхідно встановити технологічних параметрів паяльною лінії. По-перше, формою і орієнтацією сопла формується гребінь хвилі оптимального профілю, по-друге, що рухається над ванною плата розташовується під деяким кутом до поверхні розплаву.
Правильно обрані параметри процесу дозволяють уникнути шлюбу у вигляді перемичок між струмоведучими доріжками і напливів (бурульок) на висновках деталей. Для цієї ж мети можна використовувати технологія пайки подвійний хвилею. В цьому випадку, перша хвиля припою має турбулентний характер, що дозволяє краще змочувати паяемую поверхню і проникати припою в монтажні отвори плати. Друга хвиля, що має більш плавне ламінарний плин, змиває огріхи у вигляді зайвих крапель і напливів припою, формуючи при цьому остаточну геометрію галтелів. Пайка хвилею не завжди автоматизована. Наприклад, на багатьох складальних конвеєрах Китаю та інших країн Азії, установка деталей на плату, подальша обробка флюсом і обмаківаніе плати в ванну з припоєм виконують люди. При цьому плата береться руками за допомогою спеціального захоплення і мачає в ванну рідкого припою.
Кріплення smd компонентів Спосіб пайки хвилею частіше застосовується для плат, компоненти яких монтуються з одного боку плати, а контактні площадки і струмопровідні доріжки - з іншого. Штирові висновки елементів вставляються при цьому в наскрізні отвори плати і припаиваются зі зворотним її боку. Однак більшість сучасних електронних схем конструюється під використання так званих smd-компонентів, що закріплюються поверхневої пайкою. Такі деталі припаиваются до плати за тією ж боку, на якій вони встановлені.
Застосування хвильової технології пайки для таких елементів має ряд особливостей: • при пайку хвилею smd-компонентів плата повинна бути орієнтована вниз попередньо приклеєними до неї деталями; • хвиля розплавленого припою омиває при цьому корпусу деталей. Таким чином, smd-компоненти перед пайкою повинні бути приклеєні до плати спеціальним клеєм. При цьому іноді мають місце випадки відклеювання деталей під час їх контакту з хвилею розплаву, що призводить до появи шлюбу.
Крім цього, не всі електронні компоненти здатні витримати температурний режим, що виникає в процесі «купання» в рідкому припої. Ці обставини обмежують застосування хвильової технології. Слід додати ще одну негативну рису, властиву цій технології пайки. Велика кількість розплавленого припою у ванні, постійно контактує з відкритим повітрям, призводить до активному утворенню оксиду. Застосування паяльної пасти Для кріплення smd-компонентів на платі зазвичай застосовуються інші технології пайки. Як правило, всі вони засновані на використанні паяльної пасти. В цей склад входить порошкоподібний припій, флюс і наповнювач. Паяльна паста наноситься на контактні площадки плати і висновки встановлених на них деталей.
Після цього плата спрямовується в спеціальну піч, де проводиться нагрів з'єднань одним із способів: • парогазової сумішшю; • джерелами інфрачервоного випромінювання; • способом конвекції. В процесі нагрівання відбувається плавлення паяльної пасти і спайка контактів.
автоматизовані технології У ситуаціях, коли електронні компоненти мають висновки з дуже малим кроком, при пайку роз'ємів, що мають велику кількість висновків, і в інших випадках, що вимагають використання дуже тонких технологій, зазвичай застосовується паяльний робот. Робот-маніпулятор для пайки плат є прецизійний пристрій, що містить координатний стіл, на який встановлюється плата з розміщеними на ній деталями та паяльної головки, що переміщається по трьом координатним осях. Головка обладнана механізмом подачі припою і пристроєм для вакуумного відсмоктування його надлишків.
Роботизована автоматична пайка плат істотно поступається хвильовому способу за швидкістю, тому використовується тільки в тих випадках, коли останній застосувати неможливо. Крім власне пайки, роботи часто використовуються для установки деталей на платі безпосередньо перед їх спайкою. Окремі елементи, установка яких в силу їх складної нестандартної форми (трансформатори, дроселі, деякі види мікросхем) погано піддаються автоматизації, встановлюються вручну. Тому, навіть на великих складальних конвеєрах відомих фірм, що випускають електронне обладнання, присутні ділянки, на яких збірку здійснюють люди. Крім цього, контроль якості продукції також часто виконується людьми. Плати з дефектами, які можуть бути усунені, направляються на доопрацювання, виконувану паяльником вручну.
Робота в домашніх умовах При складанні саморобних електронних пристроїв, радіоаматори самостійно виготовляють друковані плати. При наявності бажання і елементарної підготовки, цього не складно навчитися. Виготовити друковану плату можна, використовуючи наявні малюнки доріжок на платі, більш підготовлені можуть самостійно зробити ескіз плати, маючи принципову електричну схему пристрою. Для виготовлення друкованої плати береться лист фольгованого ізоляційного матеріалу.
Це може бути гетинакс або склотекстоліт, покритий тонким шаром міді з однієї або двох сторін, в залежності від того, яка потрібна плата - одностороння або двостороння. На папері чертится ескіз малюнка струмопровідних доріжок, потім він переноситься на поверхню мідного шару, в потрібних місцях просверливаются наскрізні отвори для установки деталей, а малюнок покривається шаром фарби або лаку. Після висихання покриття виконується травлення плати, тобто, занурення її на деякий час в один з потягів, що роз'їдає шар міді, не покритий фарбою. Зазвичай для цих цілей використовується або хлорне залізо, або розчин кислоти, або суміш мідного купоросу з кухонною сіллю. Після витравлення міді, лак або фарба змивається розчинником, отриманий малюнок лудітся звичайним паяльником, після чого можна приступати до установки деталей і припаювання їх до плати. Перед лудінням, доріжки слід ретельно знежирити і зачистити дрібним наждачним папером. Висновки деталей перед установкою також потрібно зачистити, можна також залудити, це полегшить подальший процес пайки.
Пайка проводиться добре розігрітим паяльником, на жалі якого повинна залишатися крапля припою. Якщо розплавлений паяльником припій не утримується на жалі, швидше за все, паяльник перегрітий. Для контролю його температури краще користуватися регулятором напруги або паяльною станцією. Контакт паяльника з деталлю повинен бути коротким. Після змочування припоєм виведення деталі і майданчики на платі, паяльник відразу прибирається. Це виключить можливість виходу деталі з ладу в результаті перегріву і забезпечить рівне і красиве розтікання краплі припою. Для пайки плат і електронних компонентів слід вибирати м'які сорти припоев на основі олова. Необхідну міцність пайки в цьому випадку забезпечить самий м'який припой, при цьому, його застосування полегшить роботу і зменшить теплове навантаження на деталі. Оскільки висновки електронних компонентів зазвичай вже Залужжя, а доріжки плати виконані з міді, як флюс можна використовувати тільки каніфоль, або її спиртовий розчин.
Уміння паяти плати може стати в нагоді також при виконанні самостійного ремонту вийшла з ладу електроніки.
|