Меню Рубрики

Установка горячего лужения и выравнивания припоя

Финишные покрытия печатных плат

Задача финишных покрытий печатных плат обеспечить присоединение выводов ЭРЭ пайкой к ламелям печатных плат при дальнейшем сборочно-монтажном процессе. Поэтому часто в технической литературе эти покрытия называют паяемыми. Это значит, что они должны хорошо смачиваться припоем, максимально долго сохранять паяемость, не отслаиваться от нанесенной поверхности в течение длительного времени эксплуатации.

Большое разнообразие финишных покрытий вызывает у разработчиков и технологов значительные затруднения при выборе в пользу какого-либо из них. Тем более, как уже говорилось выше, у каждого финишного покрытия есть свои преимущества и недостатки, и нет финишного покрытия, универсально удовлетворяющего требованиям по стоимости, смачиваемости, удобству технологического применения, долговременного сохранения паяемости и т.д. для любой ситуации. В этой связи стоит подробнее рассмотреть преимущества и недостатки наиболее часто применяемых финишных (паяемых) покрытий.

Горячее лужение с воздушным выравниванием. (HAL — hot air leveling).

Процесс горячего облуживания состоит в погружении предварительно декапированных и профлюсованных плат в расплавленный припой. Во время быстрого подъема из ванны платы обдуваются струями горячего воздуха из щелевой форсунки, которые сдувают излишки припоя. Реализуется эта операция специальными установками. Примером такой установки может служить установка горячего лужения HALTEC 1000 ф. Laif engineering (Рис.140.)

Все элементы этой установки, такие как: тигель для припоя, воздушные ножи, корпус установки и кожухи, — изготовлены из нержавеющей стали. Для ускоренного теплообмена на печатной плате, направление потока припоя в системе горизонтальное, благодаря чему достигается наименьшее время пребывания платы в зоне припоя. Механизм подъема состоит из линейной направляющей с частотно-управляемым двигателем постоянного тока. Фиксированные воздушные ножи, гарантируют минимальные расстояния до печатной платы. Продувка горячим воздухом обеспечивает равномерное покрытие припоем.

Система регулировки и управления позволяет регулировать следующие параметры:

  • — давление воздуха;
  • — угол положения и зазор воздушных ножей;
  • — температуру припоя;
  • — скорость движения платы на входе и выходе из тигля;
  • — время удержания платы в припое;
  • — положение платы относительно воздушных ножей.

Главным преимуществом процесса HAL является то, что ему нет равных с точки зрения качества покрытия и сохранения паяемости.

    — Основным недостатком процесса HAL является то, что при погружении в расплавленный припой плата подвергается жесткому термоудару. Однако при ответственном отношении к делу этот недостаток можно свести к преимуществу. При таком термоударе плата подвергается практически 100% испытанию и те платы, которые прошли эту операцию без образования дефектов с большой долей вероятности выдержат и все эксплуатационные воздействия в течении всего жизненного цикла. Конечно для этого плата должна быть изготовлена из термостойкого материала (с температурой стеклования –Тg не менее 180⁰С) и при металлизации иметь медь с пластичностью не хуже 8%, при испытании на разрывной машине.

К сожалению многие отечественные материалы имеют низкую термостойкость, а техпроцессы металлизации не обеспечивают высокую пластичность меди. Это заставляет многие предприятии для нанесения паяемых покрытий использовать легкоплавкий сплав «Розе» (олово-25%, свинец -25%, висмут – 50%), температура плавления которого 93⁰С, а рабочая температура 140⁰С.

Относительно низкая температура лужения в этом процессе требует использования высокоактивных кислотных флюсов и тщательной и быстрой после проведения операции отмывки в проточной горячей воде, которую достаточно трудно реализовать, а, главное, проверить качество отмывки.

  • — Другим недостатком процесса HAL являются наплывы припоя на больших открытых полигонах меди, якобы ухудшающие планаризацию ламелей и затрудняющие поверхностный монтаж компонентов. В борьбе за планаризацию многие эксплуатанты процесса HAL увеличивают интенсивность обдува до такой степени, что планаризация становится идеальной, но при этом полностью теряется паяемость, так как на поверхности остается только тонкий слой интерметаллида (визуально он выглядит как припой). Что касается наплывов припоя и мифа, что они ухудшают планаризацию ламелей и затрудняют поверхностный монтаж компонентов, должен сказать, что применение паяльной пасты, учитывая толщину ее слоя, наносимого на ламели, полностью нивелирует эффект наличия наплывов припоя.
  • — Еще одним недостатком процесса HAL является необходимость оснащения большим комплектом технологического оборудования. Сама установка горячего лужения должна быть оснащена ресивером объемом не менее 1м3, в связи с большим расходом сжатого воздуха на обдув печатных плат. Кроме того необходим комплект дополнительного оборудования:
  • — установка декапирования (если перед лужением плата проходила операцию окончательного задубливания паяльной маски);
  • — флюсователь;
  • — установка охлаждения после горячего лужения;
  • — установка отмывки после горячего лужения.
  • По-видимому приведенные недостатки не сильно умаляют преимущества процесса HAL в части производительности и качества формирования паяемого покрытия и он остается наиболее востребованным в РФ, особенно при производстве РЭА спецназначения.

    Читайте также:  Установка второй печки на классику

    В РФ до сих пор в качестве паяемого покрытия используется гальванически нанесенный ПОС 61, нанесенный ранее на ХГЛ и используемый как металлорезист. При использовании этого варианта паяемого покрытия следует иметь ввиду, что для формирования полноценного паяемого покрытия его необходимо оплавлять (при гальваническом нанесении эвтектика не образуется).

    Покрытие ингибирующими органическими составами (OSP – Organic Solderability Preservative)

    Органическое покрытие OSP за счет своих ингибирующих свойств обеспечивает защиту медной поверхности от окисления в процессе хранения и пайки. Однако OSP имеет короткий жизненный цикл, не обеспечивает необходимое количество перепаек, особенно при высоких температурах. Все это приводит к существенным ограничениям по его применению. Являясь наиболее дешевым из известных паяемых покрытий OSP используется, как правило, в устройствах бытового назначения с коротким жизненным циклом.

    Иммерсионное серебрение.

    Толщина наносимого покрытия не превышает 0,2 мкм, поэтому процесс достаточно дешев несмотря на использование драгметалла. К преимуществам этого покрытия следует отнести также хорошую смачиваемость поверхности и высокую проводимость металла. Однако в связи с тем, что серебро подвержено воздействию серы, с образованием на поверхности темных пятен,(особенно в больших промышленных городах, где повышено содержание в воздухе окислов серы) процесс в РФ не получил широкого распространения. Потемнение поверхности серебра может приводить к полной потере паяемости и рекомендуется к использованию только в РЭА бытового назначения.

    Иммерсионное оловянирование.

    Еще один вид паяемого покрытия — иммерсионное оловянирование.

    Его привлекательность состоит в относительно низкой стоимости процесса

    осаждения; стабильности поддержания процесса. Плоская поверхность покрытия подходит для установки компонентов с малым шагом выводов. Покрытие хорошо подходит для ВЧ-плат (не содержит подслоя никеля); обеспечивает хорошие условия для создания беспаянных соединений Press-Fit (впрессовывание штырей-хвостовиков разъемов в металлизированные отверстия плат).

    Но существует три ограничения для его применения: самопроизвольные нитевидные кристаллические образования (whiskers-усы), которые могут приводить к образованию КЗ в малых зазорах; самопроизвольное увеличение прослойки интерметаллидов, поглощающей микронный слой олова с потерей паяемости; рекристаллизация олова при отрицательных температурах – «оловянная чума». В последнее время появились процессы формирующие между медью основы и слоем иммерсионного олова прослойку органического металла. Такая структура позволила обеспечить сохранение паяемости свыше года при значительном снижении описанных выше ограничений.

    Иммерсионное золочение (ENIG 1-го поколения, ENIG 2-го поколения ENEPIG).

    Тем не менее, значительное распространение в мировой практике получили процессы иммерсионного золочения.(Рис.141.)

    Иммерсионное золочение появилось как альтернатива гальваническому золочению в качестве паяемого покрытия. При пайке по гальваническому золоту (толщина не менее 3-х мкм) в паяном соединении формировались интерметаллиды приводящие к потере механической прочности паяного соединения. При необходимости пайки по гальваническому золоту приходилось предварительно «смывать» его большими объемами припоя, что существенно усложняло техпроцесс пайки в целом. Покрытие иммерсионным золотом при соизмеримых защитных свойствах по сохранению паяемости позволяет проводить пайку непосредственно по финишному покрытию (толщина иммерсионного золота – не более 0,2мкм недостаточна для формирования интерметаллидов).

    Однако у процессов иммерсионного золочения первого поколения выявился существенный недостаток, получивший название «черные КП» и связанный с избыточным окислением подслоя химического никеля на некоторых ламелях.

    Процессы второго поколения формируют подслой никеля насыщенный фосфором (8% и более), что значительно снижает его склонность к окислению; и, как следствие, уменьшает вероятность появления «черных КП».

    Покрытие ENEPIG с дополнительной прослойкой палладия несколько более дорогое, но зато полностью лишено эффекта образования «черных КП». Кроме того при использовании процесса ENEPIG становится возможным проведение комплекса различных типов поверхностного монтажа — многофункциональной сборки.

    Многофункциональная сборка, это процесс монтажа, включающий в себя многоступенчатый процесс установки компонентов и кристаллов:

    • — нанесение пасты;
    • — поверхностный монтаж;
    • — присоединение собственно бескорпусных кристаллов;
    • — сварка проволочных выводов кристалла.

    В заключении подраздела не могу не упомянуть еще об одной особенности иммерсионного золота как паяемого покрытия. При пайке по иммерсионному золоту пайка идет не по золоту, как это кажется на первый взгляд, (его тонкий 0,2 мкм слой мгновенно растворяется в припое), а по никелю. Поэтому при разработке технологии пайки необходимо учитывать эту особенность при выборе соответствующего типа флюса и режимов пайки, особенно в части установки времени индивидуальной пайки (оно должно быть больше, чем при привычной пайке по меди или оплавленному припою).

    Контактные покрытия

    Гальваническое золочение контактов концевых разъемов печатных плат по подслою никеля наносится электрохимическим осаждением (гальваникой) и может совместно использоваться с другими покрытиями. Используется в основном для нанесения на концевые контакты и ламели, так же пригодно для производства клавиатур/сенсорных панелей, сварки проволочных контактов кристаллов. Это самый надежный способ обеспечения надежности разъемного соединения. ( Рис.142.)

    Читайте также:  Установка разных мелодий на разные номера

    На концевые контакты наносится т.н «твердое золото» которое содержит до 3-х% кобальта. Его твердость по Виккерсу лежит в пределах 1400÷2400Н\мм2. Это покрытие используется для концевых разъемов печатных плат при необходимости многократных сочленений. При достаточности нескольких сочленений за весь период эксплуатации можно использовать покрытие «мягким золотом» с твердостью 600÷800Н\мм2. Это чистое гальваническое золото более стойкое к атмосферным воздействиям, кроме того оно годится под технологию COB (chip-on-board).

    Карбоновое контактное покрытие — наносится в определённые места печатной платы как контактные поля для клавиатур. Покрытие имеет хорошую проводимость, не окисляется и износостойко.

    В некоторой РЭА в качестве контактных покрытий применяют сплав палладий-никель имеющий некоторые преимущества перед покрытиями чистым золотом или палладием.

    источник

    УСТАНОВКИ ТРАВЛЕНИЯ

    Струйная травильная установка с осцилляцией
    Typ 350

    Эта компактная машина предназначена для травления печатных плат с мелкими печатными проводниками (проводник / зазор до 0,1 мм).
    Высокое качество травления достигается подачей травильного раствора центробежным насосом высокого давления через 8 специальных форсунок на поверхность вертикально расположенной осциллирующей печатной платы, закрепленной в рабочей раме. Рабочая рама находится между двумя прямоугольными гребёнками с форсунками.
    Конструкция подвесных конических форсунок обеспечивает эффективное вихревое распыление травильного раствора.
    Во время процесса травления рабочая рама вместе с заготовкой циклически перемещается по горизонтали. Таким образом, достигается время травления при свежем FeCl3 для 35 мкм медной фольги — 60 сек. Титановые пружинящие зажимы рабочей рамы гарантируют равномерное травление всей поверхности заготовки. Титановый нагреватель управляется терморегулятором (0 — 55 °C).
    Цифровой таймер с автоматическим отключением управляет временем травления (0-99 мин). По истечении выбранного времени выключается насос и подается звуковой сигнал окончания процесса травления.

    Основные технические характеристики

    Typ 350 Typ 250
    Размер платы, мм 350 x 400 250 x 300
    Объем травильного паствора, л 17 — 19
    Ширина установки, мм
    Высота установки, мм
    Длина установки, мм
    Вес установки, кг
    Электропитание 230В, 50Гц, 1800 Вт 230В, 50Гц, 1800 Вт

    Конвейерная установка щелочного травления
    MUSCAT SPL 409

    Установка предназначена для травления двухсторонних печатных плат щелочным медно-аммиачным раствором в промышленном производстве.
    Установка выпускается фирмой MUSCAT Limited (Англия).

    В базовую конфигурацию установки входят модули:

    Модуль Характеристики
    Выносной пульт управления · регулировка скорости конвейера · регулировка температуры травильного раствора · режим тестирования и поиска неисправностей
    Загрузка · длина — 360 мм · датчик автоматического выключения конвейера · вытяжная вентиляция · система аварийной остановки
    Модуль щелочного травления · длина — 740 мм · 480 мм — эффективная длина камеры травления · 4 пары гребенок с форсунками · насос с магнитной муфтой 1,1 кВт с регуляторами давления и манометрами верхней и нижней магистрали · рабочий бак на 200 литров травильного раствора · нагреватель 4,5 кВт с цифровой системой регулирования температуры · охлаждающий змеевик из титана
    Аммонийная промывка · длина — 240 мм · один каскад и парой гребенок с форсунками · насос с магнитной муфтой 90 Вт · рабочий бак на 50 литров раствора · 180 мм разделительная изолирующая зона
    Двухкаскадная водная отмывка · 1-й каскад отмывки с рециркуляцией, одной парой гребенок с форсунками, магнитный насос 90 Вт, перелив в дренаж · 2-й каскад отмывки магистральной водой с одной парой гребенок с форсунками, электромагнитным вентилем и регулятором давления. · датчик расхода воды (ротаметр)
    Разгрузка · Длина — 360 мм · Вытяжная вентиляция · Система аварийной остановки · Регулируемый двигатель конвейера 0,12 кВт

    Основные технические характеристики

    Общая длина установки, мм
    Ширина установки, мм
    Ширина конвейера, мм
    Полезная ширина конвейера, мм
    Электропитание 380 В, 3-фазн., 50 Гц, 7 кВт

    Дополнително поставляется:

    · Контроллер плотности травильного раствора BLT

    Установка металлизации Compacta L300

    Установка сквозной металлизации СОМРАСТА специально разработана для мелкосерийного производства и предназначена для осаждения меди в переходных отверстиях печатных плат.
    Одновременно может обрабатываться заготовка размером 210 х 300 мм.
    Установка включает весь необходимый комплект ванн и оборудования и занимает предельно малую площадь. Установка удобна в эксплуатации и обслуживании.
    На данной установке могут быть выполнены все существующие способы сквозной металлизации.
    Установка имеет пять рабочих ванн по 10 л, гальваническую ванну 30 л, две ванны предварительной промывки и одну ванну струйной промывки. Все ванны изготовлены из противоударного ПВХ. Первая рабочая ванна, имеющая нагреватель содержит вставку, изготовленную из полипропилена. Все ванны снабжены полиэтиленовыми сливными патрубками.

    Читайте также:  Установка переднего переключателя на фэтбайк

    Схема расположения рабочих ванн

    Рабочие ванны и гальваническая ванна имеют общее устройство колебательного перемещения заготовок, представляющее собой штангу с устройством крепления заготовок, приводимую в движение редуктором с двигателем постоянного тока. Амплитуда колебания и скорость перемещения штанги регулируются. Гальваническая ванна имеет плавную регулировку величины рабочего тока. Имеющиеся электроизмерительные приборы показывают текущие электрические параметры гальванического процесса.
    Гальваническая ванна оснащена держателями катодов, анодов и системой барботажного омывания заготовки с подачей воздуха.
    Панель управления оборудована регуляторами температуры, выключателями нагревательных элементов, общим выключателем питания и 6-ю цифровыми таймерами отсчета времени со звуковым сигналом. Имеется выпрямитель с вольтметром, амперметром, выключателем и соединительной розеткой для подачи электроэнергии на гальваническую ванну.
    Нагреватели имеют покрытие из политетрафторэтилена.
    Промывочные ванны расположены на фронтальной части установки.
    Ванна струйной промывки с двумя рядами форсунок, управляется педалью.

    Основные технические характеристики

    Размер рабочей ванны, мм 400 х 100 х 300
    Объем рабочей ванны, л
    Размер гальванической ванны, мм 400 х 275 х 300
    Объем гальванической, л
    Общее количество ванн, шт.
    Электропитание 220 В 50 Гц 2600 Вт
    Габаритные размеры установки, мм 1550 х 900 х 1140
    Вес установки, кг

    Установка горячего лужения и выравнивания припоя (HAL)

    Установка HAL-5224 американской фирмы Argus International используется для нанесения припоя на контактные площадки и металлизированные отверстия двухсторонних печатных плат методом вертикального погружения заготовки в расплавленный припой.
    Установка выполнена из нержавеющей стали, имеет ванну с расплавленным припоем, устройство крепления печатных плат, привод погружения и извлечения из ванны, двухсторонний воздушный нож для удаления излишков припоя с поверхности, из отверстий заготовки и выравнивания слоя пропоя по поверхности .

    В состав установки входит:

    · Система микропроцессорного управления

    · Устройство регулирования ширины щели и угла наклона воздушного ножа

    · Система регулирования температуры припоя

    · Пульт управления и педаль запуска цикла лужения

    · Система безопасности оператора

    Основные технические характеристики:

    Максимальный размер заготовки, мм 610 x 760
    Производительность, цикл/час
    Емкость ванны припоя, кг
    Давление воздуха, атм 6-8
    Расход воздуха, куб.м/час
    Электропитание, B 380 (3-х фазное)
    Производительность вытяжки, куб.м/час
    Габаритные размеры, мм 1600х800х2600
    Вес, кг

    Установка ИК оплавления гальванического покрытия олово-свинец
    PC-4720SD / PC4730SD (Argus International –США)

    Установка предназначена для оплавления гальванического покрытия олово-свинец двухсторонних заготовок печатных плат. Используется предварительный длинноволновый ИК подогрев с последующим коротковолновым ИК оплавлением с индивидуальным управлением для каждой из сторон.
    Цифровой контроллер обеспечивает легкость управления и точность регулировки основных параметров процесса оплавления (температура, мощность излучения, скорость конвейера).

    В загрузочной части установки расположен модуль флюсования, имеющий сильфонный насос подачи флюса.

    В состав установки входит:

    · Модуль предварительного нагрева, длинноволновое ИК излучение

    · Модуль оплавления, коротковолновое ИК излучение

    Основные технические характеристики

    Наименование модели PC4720SD PC4730SD
    Максимальная ширина заготовки, мм
    Количество ламп 8 сверху + 8 снизу 12 сверху + 12 снизу
    Скорость конвейера, м/мин 0,6 – 6 с шагом 1% 0,6 – 6 с шагом 1%
    Вытяжная вентиляция, м3/мин
    Электропитание 220В, 50Гц, 2500Вт 220В, 50Гц, 2500Вт
    Габаритные размеры, мм 2045х965х1965 2045х1244х1965
    Вес, кг

    Дополнительно может поставляться:

    · Выходной модуль конвейера длиной 610мм, используемый для охлаждения заготовки и визуального контроля качества оплавления

    Специально, для оплавления заготовок многослойных печатных плат Argus International выпускает установку PC4800.

    Установки скрайбирования групповых заготовок фирмы Seetrax

    Quickscore Multiscore

    Quickscore — это компактная установка скрайбирования (V-scoring) печатных плат. Линия скрайбирования (линия будущего разлома) формируется парой дисковых фрез, расположенных в одной вертикальной плоскости и прорезающих V-образные канавки с двух сторон.

    Глубина канавок регулируется в зависимости от толщины заготовки и требуемой толщины перемычки. Одновременно может быть сформировано до 12 линий скрайбирования. Загрузка плат осуществляется вручную при помощи двух фиксирующих штырей, отверстия для которых находятся на технологическом поле заготовки. Подача обрабатываемых заготовок осуществляется вручную.
    В модификации Multiscore подача заготовок автоматическая. Установка скрайбирования Multiscore имеет дополнительный фиксатор заготовок, что позволяет одновременно обрабатывать две заготовки.

    Основные технические характеристики

    Максимальный размер заготовки, мм 710 х 710
    Максимальное количество канавок
    Минимальное расстояние между канавками, мм
    Скорость резания, м/мин
    Диаметр фрезы, мм
    Угол фрезы, град
    Габаритные размеры, мм 1570 х 900 х 1300
    Вес, кг
    Электропитание 380 В, 2000 Вт

    Дополнительно требуется: пылесос производительностью не менее 45 м3/мин

    Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 1770 ; Нарушение авторских прав?

    Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

    источник