Руководство по проблемам пайки волной припоя для печатных плат

Перейти к: Что такое волновая пайка? | Дефекты пайки волной припоя и способы их устранения

Что такое пайка волной припоя?

Пайка волной припоя — это тип процесса пайки, используемый при массовом производстве печатных плат или печатных плат. Процесс пайки волной припоя позволяет производителям быстро и надежно паять большие печатные платы. Процесс получил свое название от волны припоя, которую проходит каждая плата. Использование волны припоя, а не отдельных точек пайки, позволяет получать механически и электрически надежные паяные соединения.

Процесс пайки волной припоя эффективен как для традиционного метода сборки печатных плат через отверстия, так и для более нового метода поверхностного монтажа.

Так что же такое машина для пайки волной припоя и как работает этот процесс?

По своей сути стандартная установка для пайки волной припоя начинается с одного компонента:нагреваемого резервуара с припоем, в котором поддерживается необходимая температура для конкретного процесса пайки. Внутри бака техник устанавливает волну припоя, затем пропускает каждую плату через бак, так что верхняя часть волны припоя просто соприкасается с нижней частью печатной платы.

При проектировании печатных плат, предназначенных для пайки волной припоя, дизайнеры должны знать о двух основных проблемах.

• Интервал между пэдами: Если контактные площадки, которые необходимо припаять, расположены слишком близко друг к другу, между ними может протечь жидкий припой. Результатом является короткое замыкание не только двух подключенных контактных площадок, но, возможно, и всей печатной платы.

• Сопротивление припою: Наличие слоя резиста припоя на печатной плате не является такой большой проблемой, как это было в прошлом, поскольку слой резиста припоя является стандартной практикой. Тем не менее, двойная проверка того, что паяльная маска или слой резиста припоя являются частью чертежа вашей печатной платы, всегда полезна и помогает предотвратить несчастные случаи.

После того, как плата, подлежащая пайке, была проверена на расстояние между контактными площадками и слой припоя, пришло время нанести флюс. Флюс помогает обеспечить чистоту и отсутствие окисления участков платы, подлежащих пайке. Существует два разных способа применения флюса, в зависимости от обстоятельств.

• Распыляемый флюс, который можно нанести в виде мелкодисперсного тумана, а затем удалить излишки струей сжатого воздуха.
• Вспененный флюс, наносимый на плату из емкости с обычным флюсом. Пластиковый цилиндр с крошечными отверстиями погружается в емкость с флюсом. После того, как цилиндр был полностью погружен в воду, поверх него можно установить металлический дымоход. Затем через цилиндр можно нагнетать воздух, чтобы пена поднималась через дымоход. Затем этим вспененным флюсом можно покрыть нижнюю часть печатной платы.

После того, как вы обработали нижнюю часть платы флюсом, пришло время предварительно нагреть плату. Из-за того, что припой применяется как часть процесса пайки волной припоя, печатные платы, припаянные волной припоя, подвергаются огромному нагреву — гораздо большему, чем если бы они были припаяны вручную. Без предварительного нагрева печатные платы могут иметь всевозможные дефекты пайки — все из-за теплового удара.

Чтобы свести к минимуму вероятность теплового удара, платы, подлежащие пайке волной припоя, необходимо медленно нагревать до необходимой температуры.

Какие дефекты могут возникнуть с платами, припаянными волной припоя, если их не прогреть?

<сильный>

Дефекты пайки волной припоя и способы их устранения

Тот факт, что в процессе пайки волной припоя используется оборудование, не означает, что он менее подвержен ошибкам, чем пайка каждого соединения вручную. Независимо от того, используете ли вы резервуар для пайки или ручной утюг, вы должны относиться к пайке как к точной науке, тщательно контролируя, где и что вы паяете.

В противном случае вы столкнетесь с одним из нескольких дефектов пайки, подобных перечисленным ниже:

<сильный>

1. Недостаточное заполнение отверстия

Недостаточное заполнение отверстия — это проблема, которая возникает на печатных платах с предварительно просверленными отверстиями для компонентов, которые должны быть установлены на плату. По сути, недостаточное заполнение отверстий происходит, когда недостаточное количество припоя заполнило отверстия, просверленные для компонентов, что означает, что припой не будет прилипать к печатной плате после ее охлаждения. Причин недостаточного заполнения отверстия несколько:

• Флюс был нанесен неправильно и не проник через плату, что означает, что припой не был активирован и не мог должным образом соединить компоненты.

• Температура верхней стороны платы недостаточно высока, чтобы расплавить припой и поднять его через отверстия.

• Не хватило платы в волне припоя. Если недостаточная часть платы соприкасается с волной, в сквозные отверстия попадает слишком мало припоя.

Лучший способ решить эти проблемы — провести еще одну серию проверок перед пайкой. Проверьте тип используемого флюса и убедитесь, что его достаточно для покрытия всей печатной платы. Этот шаг также поможет решить вторую проблему:недостаточный предварительный нагрев.

Поскольку припой нагревается, припой не будет течь, если сквозные отверстия вашей печатной платы не имеют нужной температуры. Хотя «правильная» температура зависит от операционных стандартов вашей компании, общее практическое правило составляет от 300 до 340 градусов по Фаренгейту или примерно от 150 до 170 градусов по Цельсию.

Вся сборка должна достичь этой температуры до доска соприкасается с волной. Если вы не уверены, достигают ли ваши сквозные отверстия нужной температуры, изучите профиль процесса пайки волной припоя — он должен быть либо точно таким же, либо очень похожим на процессы оплавления вашей платы.

Пока вы изучаете процесс пайки волной припоя, вы также можете проверить высоту своей платы, то есть, какая часть платы подвергается воздействию волны в любой момент времени. Постарайтесь, чтобы в любой момент времени волна припоя проходила по крайней мере на половину толщины платы, что позволит гидростатическому давлению волны протолкнуть припой в сквозное отверстие.

<сильный>

<старт ="2">

Поднятые компоненты

Поднятые компоненты, также известные как надгробные плиты, — это компоненты, которые приподнимаются над платой в процессе пайки. Существует несколько распространенных причин надгробий, в том числе:

• Неправильная длина выводов, из-за чего компоненты могут отрываться от платы при попадании в ванну с припоем.
• Попытка выполнить пайку волной припоя на гибкой печатной плате, которая изгибается, в то время как остальные компоненты остаются плоскими, что приводит к их отрыву от платы.
• Использование компонентов с различными требованиями к типу припоя и температуре.

Чтобы исправить неправильную длину лидов, посмотрите, какие лиды вы используете. Если ваши выводы слишком длинные, удар по ванне с припоем может вытолкнуть их из сквозного отверстия. Чтобы исправить это, вы можете увеличить время погружения в волну, что должно снизить тепловую нагрузку на выводы и позволить им осесть.

Чтобы исправить изгиб печатной платы или другие проблемы, связанные с изгибом, дважды проверьте, какую печатную плату вы используете и каковы ее тепловые допуски. Изгиб платы является обычным явлением для больших разъемов и больших корпусов ИС или разъемов. Печатные платы, которые изгибаются с самого начала, например пластиковые, не следует паять волной припоя, так как волна припоя может привести к изгибу пластика и отрыву компонентов от платы.

Наконец, после того как вы проверили температурные допуски своей платы, проверьте тепловые допуски всех компонентов. Компоненты, которые имеют разные температурные требования или температуры пайки свинцом, также могут подниматься при контакте с волной, так как одни компоненты припаиваются, а избыточное тепло отталкивает другие. Убедитесь, что все компоненты, которые вы используете, имеют одинаковые требования, что поможет предотвратить подобные проблемы.

<сильный>

<старт ="3">

Чрезмерное количество припоя

Чрезмерное количество припоя является результатом накопления припоя на вашей плате при прохождении через резервуар для пайки волной припоя. Хотя это по-прежнему приводит к электрическому соединению между платой и рассматриваемым компонентом, вам или кому-либо еще, кто смотрит на плату, будет сложно точно сказать, что происходит внутри самого припоя.

Может быть несколько причин, по которым в ваших соединениях может быть слишком много припоя:

• Компоненты одного типа обращены в разные стороны
• Использование неправильных длин отведений в процессах проектирования
• Слишком быстро работает конвейер.

Первая причина достаточно легко устраняется. Убедитесь, что все ваши компоненты одного типа — например, все ваши батареи — обращены в одну сторону, когда они входят в волновой резервуар. Таким образом, если один компонент направлен «в сторону» от резервуара, когда он входит, все остальные компоненты этого типа также должны быть обращены в ту же сторону.

Исправление выступающих выводов, вызванных неправильной длиной выводов в процессе проектирования, также может помочь предотвратить чрезмерное количество припоя. Если вывод слишком длинный, припой может скопиться на нем и стать чрезмерным. Чтобы решить эту проблему, выберите длину вывода, которая не выходит слишком далеко за пределы поверхности пэда. Например, НАСА использует провод длиной 2,29 мм — этого достаточно, чтобы продеть контактную площадку для пайки.

Если все ваши компоненты направлены в одну сторону, а длина припоя точна, вам может потребоваться замедлить конвейерную ленту. Конвейерная лента, работающая слишком быстро, может в конечном итоге сбрасывать припой волна за волной на компоненты вашей платы, когда они проходят через резервуар для припоя. Самый простой способ решить эту проблему — поговорить с менеджером проекта о допустимой скорости ленты конвейера.

<сильный>

<старт ="4">

Слипание припоя <сильный>

Слипание припоя может произойти, когда небольшие кусочки припоя снова прикрепляются к печатной плате — особенно рядом с выводами — во время процесса пайки волной припоя. Общие причины слипания припоя могут включать:

• Температура припоя в резервуаре слишком высока.
• Припой падает обратно в волну, отделяясь от платы, что может привести к тому, что избыток припоя выплеснется обратно на плату.
• Газы, выделяемые нагретым флюсом, могут привести к попаданию жидкого припоя обратно на плату.

Лучший способ решить общие проблемы слипания припоя — это разработка самой печатной платы. Когда придет время выбирать паяльную маску, которую вы будете использовать в своей печатной плате, постарайтесь найти ту, которая имеет наименьшие шансы на прилипание припоя к ней. Выбрав наилучшую паяльную маску для своей конструкции, вы поможете сделать свою плату более надежной.

Шарики припоя, вызванные газами от нагретого флюса, обычно возникают из-за чрезмерного обратного потока воздуха вокруг резервуара для пайки волной припоя или падения содержания азота в окружающей среде. Проверьте, сколько воздуха поступает в резервуар для припоя, а также количество азота, присутствующего в окружающей среде вашего резервуара для припоя. Внимательное наблюдение за обоими из них поможет решить проблемы с шариками припоя, вызванные отскоком от нагретого флюса.

Есть несколько причин, по которым припой может попасть обратно в волну:есть ли еще летучие вещества во флюсе, насколько высока волна припоя и т. д. белая карта поверх волны, но без обработки досок. Проведите тот же тест с несколькими тестовыми платами, прошедшими через волну, и сравните результаты.

<сильный>

<старт ="5">

Флажки припоя

Флажки припоя — это небольшие выступы припоя, выступающие из концов выводов. Несмотря на то, что они по-прежнему позволяют вам сформировать надлежащее электрическое соединение с другими компонентами на плате, они указывают как на неправильное применение флюса, так и на проблемы с тем, как припой стекает с вашей платы.

Общие причины для флагов пайки включают в себя:

• Медленное вытекание припоя из машины для пайки волной припоя, в результате чего на выводе остается избыточное количество припоя, который по мере вытекания «отстает» в сторону.

• Следы припоя, похожие на усы — обычно результат неправильного нанесения флюса.

• Неправильное хранение выводов для припоя, что может привести к окислению, к которому припой не сможет легко прикрепиться.

Медленный дренаж обычно вызван плохим контролем между разделением волны припоя и платой. В большинстве случаев это происходит из-за неправильной настройки обратного потока волны припоя — убедитесь, что у вас настроена волна в стиле «лямбда». Если обратный поток волны припоя настроен правильно, припой будет течь с той же скоростью и в том же направлении, что и плата, когда она отделяется от волны. Если вам нужно, вы можете запустить его немного быстрее. Тем не менее, если вы будете запускать его медленно или вообще не запускать, это приведет к увеличению флажков/всплесков припоя.

Окисление может быть результатом неправильной обрезки или хранения проводов. Если ваши лиды не сокращаются внутри компании, уточните у своего поставщика, как они сокращают свои лиды. Необрезанные концы могут привести к окислению поводков, особенно если они хранятся в течение длительного времени. Если ваш магазин нарезает лидов самостоятельно, у вас больше контроля над тем, как они нарезаются и хранятся, а также как долго они остаются на складе. Все эти три фактора оставляют свинец открытым для окисления, что значительно затрудняет его смачивание припоем, когда приходит время пропустить его через волну.

Нужна помощь в проектировании печатных плат? Trust Millennium Circuits Limited

Если вам нужна помощь в проектировании вашего следующего проекта печатной платы, обращайтесь в компанию Millennium Circuits Limited. Отправьте нам свои файлы печатных плат, и мы сделаем полный дизайн для проверки производства, чтобы найти дефекты или проблемы, которые могут возникнуть во время производства. Преимущества нашей службы проверки файлов печатных плат включают в себя:

• Легко читаемые отчеты показывают дефекты и ошибки до изготовления.
• Гарантирует, что у вас есть данные и файлы, необходимые для создания досок.
• Помогает избежать задержек после размещения заказа.
• Котировка цен на печатные платы с отчетом.

Если вы готовы отправить свои файлы на проверку, просто заполните нашу форму проверки файлов печатных плат. Не уверенны что делать дальше? Не стесняйтесь обращаться к нам:сотрудники нашей службы поддержки будут рады обсудить любые вопросы, которые могут у вас возникнуть.