Назад
Всегда рады ответить на все ваши вопросы
materials@ostec-group.ru

Поверхностный монтаж

Поверхностный монтаж — технология изготовления электронных изделий на печатных платах, а также связанные с данной технологией методы конструирования печатных узлов. Цель технологии – является качественный результат пайки с максимальной повторяемостью. Это основное требование не только при крупносерийном и массовом производствах, но и при мелкосерийном.

Поверхностный монтаж — технология изготовления электронных изделий на печатных платах (ПП), а также связанные с данной технологией методы конструирования печатных узлов.

Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (surface mount technology) и SMD (от surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность). Данная технология является наиболее распространенным на сегодняшний день методом конструирования и сборки печатных узлов. Основное ее отличие от «традиционной» технологии монтажа в отверстия в том, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы с использованием специализированных паяльных паст.

Поверхностный монтаж по сравнению с технологией монтажа в отверстия обладает рядом преимуществ как в конструкторском, так и в технологическом аспекте: снижение габаритов и массы печатных узлов, улучшение электрических характеристик, повышение ремонтопригодности и технологичности приборов и оборудования, снижение их себестоимости.

Современные тенденции в области поверхностного монтажа: миниатюризация компонентов, рост сложности компонентов, расширение перечня бессвинцовых типов металлизации, снижение себестоимости сборочного процесса. Растут требования не только к процессу поверхностного монтажа, но и к используемым технологическим материалам и их характеристикам.

Практические рекомендации 

Выбор паяльных паст

Паяльная паста представляет собой смесь порошкообразного припоя с частицами сферической формы (желательно), и флюса-связки. Свойства паяльной пасты зависят от процентного содержания металлической составляющей, типа сплава, размеров частиц припоя и типа флюса.

К паяльным пастам предъявляют следующие требования:

  • высокое качество паяных соединений, без разбрызгивания и образования сопутствующих шариков припоя;
  • хорошие клеящие свойства для удержания компонентов до пайки;
  • высокая стойкость к растеканию при предварительном нагреве;
  • минимальное количество легко удаляемых остатков флюса после пайки;
  • возможность нанесения методом трафаретной печати или дозированием;
  • длительное хранение без изменения свойств.

Паяльные пасты можно классифицировать:

  • По характеристикам припоя: 
    • свинцовые пасты – со сплавами, которые содержат свинец и бессвинцовые пасты – сплавы, не содержащие свинец;
    • по размеру частиц припоя в соответствии со стандартом IPC/EIA J-STD-005 (см. табл. 4).
  • По типу флюса-связки, содержащегося в паяльной пасте, и по материалу основания флюса.
  • По удалению остатков флюса: 
    • водосмываемые;
    • «не требующие отмывки».
  • По технологии применения: 
    • паяльные пасты для нанесения дозированием;
    • паяльные пасты для нанесения методом трафаретной печати.
  • По температуре плавления – низко- и высокотемпературные паяльные пасты позволяют использовать технологию ступенчатой пайки и паять компоненты, не допускающие нагрева до типовых температур оплавления.
  • По типу упаковки.

Состав паяльных паст оговорен в стандартах:

  • IPC/EIA J-STD-004 «Требования к флюсам для пайки»
  • IPC/EIA J-STD-005 «Требования к паяльным пастам»
  • IPC/EIA J-STD-006 «Требования к сплавам припоя с флюсом и без флюса, применяемым в пайке электроники»

Выбор сплава

В настоящее время в производстве электроники находят применение несколько основных типов сплавов: традиционные, бессвинцовые и низкотемпературные.

Традиционные припои – это, главным образом, оловянно-свинцовые эвтектические припои или близкие к ним (см. табл.1). Для технологии поверхностного монтажа рекомендуется применять паяльные пасты на основе припоя Sn62/Pb32/Ag2. Серебро добавляется в припой для повышения прочности паяного соединения и предотвращения миграции серебра, используемого при производстве чип-компонентов.

Табл. 1. Традиционные припои

Тип сплава по J-STD-006 или классификации Indium Состав припоя Температура плавления, °C
Sn62 Sn62/Pb36/Ag2 179
Sn63 Sn63/Pb37 183
Indalloy100 Sn62,6/Pb37/Ag0,4 179

Бессвинцовые припои призваны заменить свинцовосодержащие, так как директивой RoHS с 01 января 2006 ограничено использование свинца в производстве электроники. Припой Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 с температурой плавления 217 °C позволяет заменить традиционный припой Sn62/Pb32/Ag2 по электрическим и механическим параметрам. Бессвинцовые сплавы обладают высокой прочностью по сравнению со сплавами олово-свинец, более высокой устойчивостью к термоциклированию и рекомендуются для пайки компонентов с различными тепловыми коэффициентами линейного расширения. Главными недостатками этих сплавов являются матовость паяных соединений, высокая цена вследствие большого содержания олова и серебра и высокая температура плавления, требующая увеличения температуры пайки до 235-260 °C (см. табл.2).

Табл. 2. Бессвинцовые припои

Тип сплава по J-STD-006 Состав припоя Температура плавления, °C
SAC 305 Sn96,5/Ag3/Cu0,5 221
SAC 387 Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 217-220
SAC 105 Sn98,5/Ag1/Cu0,5 217

Низкотемпературные сплавы могут быть как свинцовыми, так и бессвинцовыми. В последнее время они становятся особенно востребованы из-за более частого использования чувствительных к нагреву компонентов при бессвинцовой технологии – например, мощных LED светодиодов с чувствительной к нагреву линзой. Обычно низкотемпературные припои содержат индий или висмут, или же оба этих металла, так как они снижают температуру плавления сплава. Наибольшее распространение в паяльных пастах получили сплавы олова с висмутом (см. Табл.3).

Табл. 3. Низкотемпературные припои

Тип сплава по классификации Indium Состав припоя Температура плавления, °C
Indalloy 281 Bi58\Sn42 138,3
Indalloy282 Bi57\Sn42\Ag1 139-140

В зависимости от задач выбор припоя может определяться следующими основными факторами:

  • Температура плавления: основной параметр при выборе сплава. Характеризуется температурами ликвидуса (наивысшая температура, при которой припой ещё твёрдый) и солидуса (наименьшая температура, при которой припой становиться полностью жидким).
  • Максимальная и минимальная рабочие температуры конечного изделия: максимальная рабочая температура ограничена температурой плавления припоя. Минимальная – стабильностью характеристик и отсутствием физических изменений (таких, как например «оловянная чума»).
  • Содержание опасных компонентов: современные стандарты вводят ограничения на использование токсичных металлов (свинец, кадмий) в определённых задачах.
  • Прочность паяного соединения: важный параметр при создании устройств, работающих в условиях вибромеханических нагрузок.
  • Совместимость металлов: отсутствие совместимости припоя и металлизации может приводить к полному растворению металлизации и образованию хрупких интерметаллических соединений.
  • Стабильность при термоциклировании: прочность паяного соединения при изменении температур. Важный параметр для приборов, работающих в жёстких климатических условиях.
  • Электрическая стабильность: определяет стабильность электрических характеристик при воздействии токовых, тепловых, механических нагрузок.
  • Коэффициент теплового расширения: не должен резко отличаться от КТР соединяемых материалов для снижения термомеханических напряжений.
  • Коэффициент теплопроводности: важен в задачах, где требуется отвод тепла. Теплопроводность низкотемпературных припоев составляет от 10 до 86 Вт/мК.
  • Различие в температурах ликвидуса и солидуса: при переходе от точки солидуса к точке ликвидуса даже небольшое механическое воздействие приводит к нарушению кристаллической структуры припоя, что может сделать его более хрупким и увеличить его электрическое сопротивление.
  • Коррозионная стойкость: коррозия приводит к увеличению электрического сопротивления и уменьшению прочности паяного соединения.
  • Доступные формы припоя: припои изготавливаются в виде проволок, лент, паст, слитков и готовых преформ (прокладок).
  • Стоимость: зависит от состава и чистоты сплава.

Выбор размера частиц

При производстве паяльных паст используют припой в виде миниатюрных шариков с диметром в десятки микрон. Шарики делают только из припоя наивысшей частоты, добиваясь при производстве минимального количества окислов и высокой сферичности шариков припоя. Наиболее востребованным является порошок Тип 3 и Тип 4, так как он используется для производства паяльных паст для поверхностного монтажа.

Табл. 4. Классификация паст по размеру частиц припоя

Тип частиц припоя Не более 1 % частиц с размерами, мкм Диаметр частиц припоя, мкм Не более 10 % частиц с размерами, мкм
Тип 2 75 75-45 20
Тип 3 45 45-25 20
Тип 4 45 38-20 20
Тип 5 25 25-15 15
Тип 6 15 15-5 5

Выбор размера частиц припоя в паяльной пасте производится на основании минимального размера апертур в трафарете и минимально шага компонентов. При выборе паст с малым размером частиц следует помнить, что такая паста будет легко наноситься даже через малые отверстия трафарета, однако при использовании паяльной пасты с мелкими частицами и толстого трафарета велика вероятность получения чрезмерно большой дозы, что приведет к дефектам или продавливанию паяльной пасты под трафарет.

Рис. 1. Правило «5 шариков припоя»

Правило трех\пяти шариков припоя является наиболее простой формулой для выбора размера частиц припоя по толщине и минимальной ширине апертур трафарета. Правило трех шариков гласит: максимальная толщина трафарета должна быть близка трем максимальным диаметрам частиц припоя, входящих в состав паяльной пасты. Минимальная ширина отверстия трафарета тоже должна быть равна трем максимальным диаметрам шариков припоя. Однако с точки зрения обеспечения высокой надежности паяных соединений для хорошей и стабильной формы отпечатков паяльной пасты независимо от метода изготовления трафарета предпочтительная ширина апертур трафарета должна быть не меньше пяти диаметров частиц припоя (см. рис. 1.).

Выбрать предпочтительный тип размеров шариков припоя в зависимости от минимальной ширины апертуры трафарета и правила «5 шариков припоя» можно, пользуясь табл. 5.

Табл. 5. Размеры частиц припоя в зависимости от размеров трафарета

Тип в соответствии с J-STD-005 Шаг, мм Диаметр минимальной круглой контактной площадки, мм Ширина апертуры, мм Количество малых шариков припоя войдет в апертуру Количество крупных шариков припоя войдет в апертуру Диаметр частиц, микроны
3 0,51 0,30 0,24 9,7 5,4 25
45
4 0,51 0,30 0,24 12,1 6,4 20
38
3 0,41 0,23 0,19 7,6 4,2 25 45
4 0,41 0,23 0,19 9,5 5,0 20 38
4 0,30 0,18 0,14 7,0 3,7 20 38
5 0,30 0,18 0,14 9,9 5,6 15 25
6 0,20 0,13 0,10 20,3 6,8 5 15

Тип 3 – идеальный размер частиц для:

  • трафаретов из нержавеющей стали
  • высокой стабильности и срока годности паяльной пасты
  • формирования красивых (пухлых) галтелей припоя
  • уменьшения количества дефектов при оплавлении

Выбор флюса

Флюс в составе пасты выполняет следующие функции:

  • образует однородную структуру с припоем;
  • обеспечивает необходимые реологические свойства паяльной пасты;
  • способствует сохранению формы отпечатков пасты;
  • обеспечивает клеящие свойства паяльной пасты для фиксации компонентов после их установки;
  • удаляет оксиды с поверхностей, подлежащих пайке, и частиц припоя;
  • создает защитную пленку для предотвращения повторного окисления в процессе пайки;
  • содействует самоцентрированию компонентов в процессе пайки;
  • содействует передаче тепла при пайке.

Большинство флюсов для паяльных паст изготавливаются на основе натуральной канифоли с высокой степенью очистки или синтетических смол. Канифоль содержит слабоактивную органическую кислоту. Большинство флюсов содержат различные химически активные добавки. Классификация флюсов, требования и методы испытаний приведены в стандартах IPC-SF-818 и IPC/EIA J-STD-004.

В состав флюса входят: растворитель, канифоль/смола, активаторы, корректировщики реологии и другие вещества (см. рис.2). 

Рис. 2. Компоненты флюса

В соответствии с международным стандартом IPC/EIA J-STD-004 флюсы классифицируются по основе химического состава на три группы (см.табл. 6). В каждую группу входит по шесть типов флюса, отличающихся уровнем активности. Тип флюса обозначается четырехзначным буквенно-цифровым кодом. Первые две буквы этого кода несут информацию о веществе, лежащем в основе флюса: RO (Rosin) – канифоль, RE (Resin) – синтетические смолы, OR (Organic) – органические кислоты. Третья буква свидетельствует об уровне активности флюса: L (Low) – низкий, M (Middle) – средний, H (High) – высокий. 

Уровень активности флюса свидетельствует о коррозионных и проводящих свойствах остатков флюса после пайки и необходимости их удаления. Удаление остатков флюсов на основе чистой канифоли (R) и слабо активированных флюсов (RMA, ROL0, RЕL0), как правило, не требуется. Остатки средне активированных флюсов (RA, ROН0, ROН1, RЕН0, RЕН1) обычно необходимо удалять с помощью специальных растворителей. Остатки органических флюсов (OA, OR) подлежат обязательной отмывке в воде.

Также паяльные пасты в зависимости от используемого флюса делят на более крупные группы: не требующие отмывки и водосмываемые. Это деление определяет две разные технологии, используемые в производстве, которые выбирает производитель в зависимости от имеющегося оборудования и требованиям к конечному изделию.

Табл. 6. Классификация флюсов по стандарту IPC/EIA J-STD-004

Основа флюса

Уровень активности флюса (% содержание галогенов)

Тип флюса по IPC/EIA J-STD-004

Канифоль Rosin (RO)

Низкий (0 %) ROL0

Низкий (<0,5 %) ROL1
Средний (0 %) ROM0
Средний (0,5-2,0 %) ROM1
Высокий (0 %) ROH0
Высокий (>2,0 %) ROH1

Синтетические смолы Resin (RE)

Низкий (0 %) REL0
Низкий (<0,5 %) REL1
Средний (0 %) REM0
Средний (0,5-2,0 %) REM1
Высокий (0 %) REH0
Высокий (>2,0 %) REH1

Органические кислоты Organic (OR)

Низкий (0 %) ORL0
Низкий (<0,5 %) ORL1
Средний (0 %) ORM0
Средний (0,5-2,0 %) ORM1
Высокий (0 %) ORH0
Высокий (>2,0 %) ORH1

Выбор флюса в пасте осуществляется в зависимости от следующих условий:

  • необходимая активность флюса;
  • желаемая основа флюса: канифоль или нет;
  • совместимость основы флюса с основами других флюсов, используемых при сборке изделия;
  • необходимая активность флюса;
  • требуемая реология флюса;
  • возможность содержания в флюсе галогенов или нет;
  • необходимое количество флюса в пасте;
  • желаемая технология используемых материалов: водосмываемая и не требующая отмывки.

Флюсы, не требующие отмывки

Отличительной особенностью паст с флюсами, не требующими отмывки, является применение в их составе флюса, который не требует обязательного удаления остатков после пайки. Оставшийся на поверхности флюс после пайки не должен способствовать протеканию коррозионных процессов и ухудшать уровень электрических параметров печатной платы и всего печатного узла в целом. Это принципиально важно, т.к. при пайке за счет капиллярного эффекта флюс затекает в узкий зазор (до 50 мкм) между корпусом электронного компонента и печатной платой.

После пайки остатки флюса, не требующего отмывки, сшиваются в полимер, который запечатывает все оставшиеся растворители и активаторы. Этот полимер является хорошим диэлектриком, но при этом он будет чувствителен к внешним воздействиям и разрушается при температурных колебаниях. Разрушение полимера приведет к попаданию на поверхность печатного узла активаторов, обладающих проводимостью и вызывающих коррозионные эффекты во влажной среде.

Решение об отмывке печатных плат в каждом конкретном случае принимают технологи и разработчики РЭА с учетом конструктивных особенностей печатных узлов, уровня технологического оснащения предприятия, а также условий эксплуатации РЭА. В большинстве случаев при изготовлении бытовой и промышленной электроники при использовании высококачественной паяльной пасты отмывка флюса не требуется.

В случае необходимости удаления остатков флюса, например, при эксплуатации изделий в жестких климатических условиях и нанесении влагозащиты, печатные узлы могут быть эффективно отмыты от остатков флюсов после пайки с применением специализированных промывочных жидкостей. Большинство паяльных паст крупных производителей не содержат во флюсе сложноудаляемых компонентов и протестированы на стойкость к отмывке производителями промывочных жидкостей.

Водосмываемые флюсы

Паяльные пасты с водосмываемыми флюсами всегда отличаются хорошей смачиваемостью на разнообразных типах финишных покрытий: иммерсионное олово, иммерсионное серебро, никель/золото, палладий, сплав 42, HASL и OSP как при пайке в воздушной, так и в инертной среде. Эти флюсы содержат большое количество активаторов с учетом, что их остатки после оплавления останутся активными, но будут легко удалены в самое короткое время после пайки.

Остатки флюса водосмываемой паяльной пасты рекомендуется удалить в течение 72 часов после пайки. Наилучшее качество отмывки отмечено при отмывке теплой деонизированной водой в струйных системах отмывки. Чем быстрее будет произведена отмывка остатков водосмываемого флюса, тем меньше будет воздействие на паяные соединения и проще подобрать параметры отмывки для полного удаления остатков флюса.

Параметры отмывки подбираются в зависимости от количества остатков флюса и плотности поверхностного монтажа. Если отмывка печатного узла производится более, чем через 72 часа после оплавления, или печатный узел хранился в помещении с повышенной относительной влажностью воздуха, то для получения хороших результатов отмывки рекомендуется использовать специальные промывочные жидкости для удаления остатков флюса. Отмывка водосмываемой паяльной пасты специализированными промывочными жидкостями позволяет получать стабильно качественные результаты.

Применение паяльных паст

Подготовка паяльной пасты к применению

В начале работы с паяльной пастой желательно промаркировать упаковку этикеткой, в которой будут фиксироваться все этапы работы с ней. Рекомендуется фиксировать дату вскрытия упаковки, дату и время начала работы с паяльной пастой, время работы паяльной пасты и время окончания работы с материалом. Подобная система позволит быстро ориентироваться среди объемов паяльной пасты, хранящейся на предприятии, и без проведения тестов определять пригодность материала.

Так как паяльную пасту рекомендуется хранить при температуре +5 оС для хранения используются бытовые и промышленные холодильники. Не рекомендуется хранить паяльную пасту в холодильнике вместе с пищевыми продуктами.

Не позднее, чем за два часа (лучше 4-6 часов) до начала использования, необходимо вынуть пасту из холодильника и выдержать при комнатной температуре до полной стабилизации. Категорически не допускается дополнительный подогрев пасты нагревательными приборами. Не открывайте холодную банку пасты для трафаретной печати, это может вызвать конденсацию влаги и ухудшение параметров паяльной пасты.

После выдержки паяльной пасты при комнатной температуре тщательно перемешайте пасту в банке шпателем в течение 3-5мин до достижения равномерной консистенции. Если есть возможность использовать автоматические системы перемешивания пасты, то предварительный прогрев не требуется. Перемешивание паяльной пасты в подобной системе в течение 15 минут полностью подготавливает материал к применению.

Паяльная паста полностью готова к применению и не требует применения дополнительных разбавителей. Достаньте необходимое для работы количество паяльной пасты, затем плотно закройте вставку и крышку банки. Паяльная паста в SEMCO-картриджах для применения в автоматах трафаретной печати и в шприцах для дозирования не требует дополнительного перемешивания перед началом использования. Если оставшаяся в банке паста не будет использована в течение 12 часов, ее следует снова поместить в холодильник.

Паяльная паста для трафаретной печати, которая не была использована в течение рабочей смены, не должна смешиваться со свежей. Остатки пасты рекомендуется складывать в отдельную тару и использовать в начале следующей смены, добавив в них более 50 % свежей паяльной пасты (не позднее, чем через 12 часов). Не рекомендуется использовать пасту, которая находилась на трафарете в течение всей рабочей смены без работы, ее можно смешать со свежей и, хорошо перемешав, использовать в начале следующей смены. Если устройство трафаретной печати не использовалось в течение четырех часов, рекомендуется произвести очистку трафарета от остатков паяльной пасты перед продолжением работы.

Параметры окружающей среды

Паяльные пасты должны использоваться при температуре окружающей среды в пределах от +20° до +30 °С и относительной влажности 20 – 90 %. Но для каждого материала есть свои рекомендованные производителем рабочие диапазоны условий внешней среды.

Повешенная температура и влажность приводят к уменьшению срока жизни на трафарете и уменьшению вязкости паяльной пасты, что влечет увеличение количества дефектов.

Средний срок жизни паяльной пасты на трафарете: 8-12 часов при относительной влажности 20-70 % и температуре в помещении 22-28 °C.

Меры безопасности при работе с паяльной пастой

Вредные составляющие в паяльной пасте:



Канифоль и искусственные смолы, растворители, активаторы Могут стать причиной раздражения при контакте с кожей и вдыхании паров
Свинец в порошкообразном припое Высокая концентрация паров свинца может вызывать слабость, тошноту, судороги

При работе с паяльными пастами рекомендуется:

  • Содержать рабочее место в чистоте.
  • Применять вытяжную вентиляцию для удаления паров флюса из зоны пайки.
  • Использовать нитрильные перчатки для защиты рук.
  • Использовать защитные очки или маски для защиты глаз от воздействия паров флюса при пайке.
Категорически не рекомендуется хранить паяльную пасту в холодильнике вместе с продуктами, так как паста может содержать свинец.

Хранение и транспортировка

Хранить паяльную пасту, если она не будет использована в ближайшее время, рекомендуется в холодильнике при температуре +5 °C, при этом срок хранения указан на каждой упаковки в виде даты производства и даты окончания срока годности. Хранение паяльной пасты выше температуры +5 оС приведет к значительному сокращению срока годности. Но некоторые пасты можно хранить при температуре до 10 оС.

При этом следует плотно закрывать вскрытые банки с пастой для уменьшения контакта с воздухом, а шприцы и SEMCO-картриджи хранить в вертикальном положении носиком в низ. При транспортировке следует придерживаться рекомендуемых режимов хранения. Необходимо избегать прямого теплового воздействия или замораживания упаковок с паяльной пастой.

Все упаковки рекомендуется маркировать: указывать дату поступления, дату вскрытия – начала работы и прописать все действия, которые производились с паяльной пастой, – это поможет избежать путаницы и ошибок.

Нанесения паяльных паст

Наибольшее распространение получили два метода нанесения паяльной пасты: дозирование и трафаретная печать.

Чаще всего паяльная паста наносится методом трафаретной печати, позволяющим сформировать отпечатки пасты на всех контактных площадках печатной платы за один рабочий ход. Однако изготовление трафарета экономически не оправдано при малых партиях изделий. В таких случаях дозирование представляет особый интерес. Обыкновенно паяльные пасты для дозирования содержат большее количество флюса 10-15 % для более удобного нанесения дозированием и упаковываются в шприцы. Сейчас наиболее распространен тип шприца, разработанный компанией EFD.

Метод трафаретной печати является более предпочтительным в серийном и крупносерийном производствах, так как обеспечивает высокую производительность и повторяемость процесса.

Паяльная паста для трафаретной печати зачастую упаковывается в типовые банки с одинаковыми размерами, хотя многие производители разрабатывают и используют свои оригинальные банки. Например, компания Indium на базе своих исследований разработала и использует свою банку оригинальных размеров, что позволяет пасте быстрее прогреваться до комнатной температуры, в ней пасту удобнее перемешивать, и она лучше сохраняется.

Для трафаретной печати следует использовать пасту с содержанием припоя 89-91 % по весу (см. рис. 3).

Рис. 3. Процентное соотношение припоя и флюса в составе паяльной пасты

Нанесение паяльной пасты методом дозирования

Главным недостатком дозирования является большое время цикла, зависящее от типа и количества компонентов. Но это не критично при малых партиях изделий.

Область применения дозирования паяльной пасты с применением автоматических дозаторов:

  • многономенклатурное мелкосерийное производство;
  • выборочное нанесение паяльной пасты (дополнительные точки);
  • нанесение паяльной пасты в отверстия для монтажа выводных компонентов.

С помощью автоматических дозаторов можно наносить пасту для компонентов с шагом выводов до 0,65 мм (стандарт J-STD-001). При дозировании пасты диаметр иглы выбирается в зависимости от размера частиц пасты. Диаметр иглы должен в 7-10 раз превышать средний размер частиц пасты. В противном случае дозирующая игла может быть закупорена через несколько секунд после начала дозирования. Необходимо также учесть, что при дозировании пасты производительность автомата резко снижается, т.к. для формирования дозы пасты требуется значительно большее время, чем для клея.

Основные характеристики доз пасты таковы: масса, форма, положение относительно контактной площадки. Данные характеристики зависят от параметров автомата и пасты. Для дозирования это следующие требования:

  • По отношению к количеству пасты: чтобы паяное соединение содержало достаточное количество припоя, масса дозы пасты должна составлять от 0,22 мг (для микросхем с шагом выводов 0,65 мм) до 1,16 мг (для SOT-223). Разброс массы доз должен лежать в пределах 25 %.
  • По отношению к форме доз: в целях минимизации количества паяльной пасты, попадающей за пределы контактной площадки, отношение массы дозы к ее диаметру должно быть около 0,5 мг/мм для малых доз (0,2-0,35 мг) и около 1 мг/мм для крупных доз (0,35-1,1 мг).
  • По отношению к положению: хотя бы половина дозы должна находиться на контактной площадке.
  • Дозы наносятся по центру контактных площадок за исключением микросхем с шагом выводов 0,65 мм, на контактные площадки под которые паста дозируется в шахматном порядке. Если на контактные площадки под микросхему наносится по одной дозе, ее следует располагать под пяткой вывода, что позволяет получить наиболее качественные паяные соединения.
  • Дозы предпочтительно наносить вдоль контактных площадок, чтобы ограничитель упирался в контактную площадку. Когда ограничитель не касается контактной площадки, а упирается в ПП в месте отсутствия площадки, дозы будут незначительно больше.
Рис.4. Примеры дозирования пасты

Параметры дозирования

При ручном нанесении для обеспечения зазора между иглой и контактной площадкой рекомендуется размещать иглу дозатора под углом 30° - 60° к плоскости печатной платы, подъем иглы после нанесения дозы пасты следует осуществлять строго вертикально.

В случае применения автоматов дозирования величина зазора между кончиком иглы и поверхностью печатной платы должна быть близка 1,5 внутренним диаметрам иглы.

Объем наносимой дозы паяльной пасты зависит от внутреннего диаметра иглы, величины прилагаемого давления и длительности импульса давления. Внутренний диаметр иглы выбирается в зависимости от размеров частиц припоя пасты (не менее 10 максимальных диаметров частиц припоя) и размеров контактных площадок в пределах от 0,25 до 2 мм.

Для нанесения пасты методом дозирования с применением пневматических ручных или автоматических дозаторов рекомендуется устанавливать давление в пределах 3-6 бар. Корректировку давления рекомендуется осуществлять с шагом 0,25–0,5 бар. Длительность импульса давления подбирается опытным путем, обычно для нанесения точечной дозы достаточно 0,5 сек.

Температура влияет на объем и форму дозы паяльной пасты. Работу рекомендуется начинать с 25 °С. Нагрев пасты в процессе работы приводит к уменьшению вязкости и увеличению дозы паяльной пасты.

Нанесение паяльной пасты методом трафаретной печати

Нанесение пасты методом трафаретной печати позволяет получить повторяемые регулируемые по дозе (толщина трафарета) отпечатки паяльной пасты. Этот метод наиболее пригоден для автоматизации процесса поверхностного монтажа при серийном и массовом производстве электроники.

Реология паст довольно сложна. Паяльные пасты – не ньютоновские жидкости с высокой тиксотропностью, вязкость которых зависит от коэффициента сдвига. Вязкость пасты выше при меньшем коэффициенте сдвига и ниже – при большем. Чем меньше вязкость, тем больше паста напоминает жидкость. Паяльная паста должна легко проникать через отверстия трафарета и перемещаться по его поверхности, но отпечатки на печатной плате должны сохранять форму.

Основные технологические параметры процесса трафаретной печати:

  • усилие прижима ракеля к трафарету;
  • скорость движения ракеля;
  • зазор между трафаретами.