Комплексное руководство по безсвинцовой сборке печатных плат: пошаговый процесс

7 июля 2020 г.

Бесвинцовая сборка печатных плат означает сборку печатных плат, которая не использует свинец ни на какой фазе производства. Свинец традиционно используется в процессе пайки печатных плат. Однако свинец токсичен и поэтому опасен для человечества. Учитывая его последствия, директива Restriction of Hazardous Substances (RoHS) Европейского Союза запрещает использование свинца в процессах сборки печатных плат. Замена свинца менее токсичными веществами вызывает небольшие различия в процессе сборки печатных плат. Эта статья дает пошаговые детали о процессе безсвинцовой сборки печатных плат.

Рекомендации для безсвинцовой сборки печатных плат

Процесс безсвинцовой сборки печатных плат разделен на две фундаментальные части: предсборочный процесс и активный процесс сборки. Шаги, вовлеченные в процесс безсвинцовой сборки печатных плат, детализированы следующим образом.

Предсборочные шаги

Существует три фундаментальных предсборочных шага, вовлеченных в безсвинцовое производство печатных плат. Эти шаги закладывают фундамент для безошибочной и точной сборки печатных плат. Предсборочные шаги безсвинцовой сборки печатных плат следующие.

• Профилирование (Profiling): Профилирование — это процесс, похожий на прототипирование. Производители берут готовое безсвинцовое печатное плату как прототип. Это может быть функционирующей фактической печатной платой или нефункционирующей печатной платой или манекенами деталей. Трафареты для сборки прослеживаются профилированием. Дизайны безсвинцовой сборки сравниваются с прототипами для обеспечения их совместимости для сборки.
• Инспекция паяльной пасты (Solder Paste-Inspection): Поскольку безсвинцовое паяное соединение дает металлический внешний вид, который сильно отличается от свинцового припоя, важно инспектировать тщательно. Профиль печатной платы и паяльная паста инспектируются по стандартам IPC-610D для обеспечения того, что безсвинцовые паяные соединения будут твердыми и прочными. Уровень влаги также тестируется на этом шаге, потому что в безсвинцовой пайке плата подвергается высокому уровню влаги по сравнению с традиционной пайкой.
• Спецификация материалов (BOM) и анализ компонентов: В этом процессе клиент должен верифицировать спецификацию материалов (BOM), чтобы убедиться, что компоненты сделаны из безсвинцового материала. Безсвинцовые компоненты склонны к влаге, поэтому их должны выпекать в печи производителем. После выполнения предварительных шагов начинается фактическая безсвинцовая сборка.

Активные шаги сборки

В активном процессе сборки фактическая сборка печатной платы происходит. Шаги, вовлеченные в активную безсвинцовую сборку, детализированы следующим образом.

• Размещение трафарета и нанесение паяльной пасты: На этом шаге безсвинцовый трафарет из этапа профилирования размещается на плате. Затем наносится безсвинцовая паяльная паста. Обычно материал безсвинцовой паяльной пасты — SAC305.
• Монтаж компонентов (Component Mounting): После нанесения паяльной пасты компоненты монтируются на плату. Размещение компонентов может выполняться вручную или с использованием автоматизированных машин. Это операция pick-and-place, но используемые компоненты должны быть подтверждены и помечены на этапе верификации BOM. Машина или оператор берет помеченный компонент и размещает его в обозначенное местоположение.
• Пайка (Soldering): Безсвинцовая сквозная или ручная пайка выполняется на этом этапе. Независимо от типа процесса, THT или SMT, пайка должна быть безсвинцовой.
• Размещение платы в печи рефлоу (Board Placement inside Reflow Oven): Соответствующие RoHS печатные платы должны быть нагреты высокой температурой для равномерного плавления паяльной пасты. Поэтому печатные платы помещаются в печь рефлоу, где паяльная паста плавится. Далее платы охлаждаются при комнатной температуре для застывания расплавленного припоя. Это помогает зафиксировать компоненты в их позиции.
• Тестирование и упаковка (Testing and Packaging): Печатные платы тестируются по стандартам IPC-600D. Паяные соединения тестируются на этом шаге. Визуальный осмотр следует за AOI и рентгеновским осмотром. Физическое и функциональное тестирование выполняется перед упаковкой.

Для упаковки безсвинцовых печатных плат очень важно использовать антистатические пакеты. Это важно для обеспечения того, что готовый продукт не пострадает от статических зарядов во время транспортировки.

Однако, несмотря на тщательное понимание безсвинцовой сборки печатных плат, она должна выполняться экспертами для совершенства. Creative Hi-Tech — компания по производству безсвинцовых печатных плат, которая использует материалы FR4, соответствующие RoHS, для производства печатных плат. Они следуют стандартам IPC-A-600D и ANSI/J-STD-001 для безсвинцового производства печатных плат.

Связанные публикации:

• 7-шаговое руководство по выбору правильного производителя сборки печатных плат
• Как работает процесс сборки печатных плат?