Регистрация Вспомнить пароль
Задать вопрос специалисту
CAPTCHA

Ручная пайка доработка, ремонт и прототипирование

Описание
Наши
публикации
Издания
Вопросы-Ответы
Материалы

Доработка с использованием ручного труда и ремонт печатных узлов востребованы практически каждым производителем радиоэлектронной аппаратуры и используется в задачах, где применение автоматизированного способа сборки ограничено в силу ряда причин.

Минимизация стоимости и времени доработки (ремонта) печатных узлов, а также обеспечение при этом высокой надежности устройства являются первостепенными задачами для данного этапа.

Ручные сборочные операции при полной сборке изделия оправданы только для производства пилотных и тестовых изделий, когда вопрос о цене и повторяемости не стоит. К тому же ручная пайка это очень затратный по времени технологический процесс, сопряженный с большой вероятностью ошибки оператора (человеческий фактор). Так же этот процесс не является полностью безвредным для оператора, поскольку приходится взаимодействовать сотней химических соединений, некоторые из которых могут негативно воздействовать организм человека.

Применение современных эффективных решений позволяет минимизировать расход технологических материалов, уменьшить трудоемкость пайки, и в то же самое время обеспечить высокое качество сборки и высокую надежность радиоэлектронного устройства.

Практические рекомендации

Выбор трубчатого припоя

Применение трубчатых припоев содержащих флюс, не требующий отмывки, решает проблему необходимости удалять остатки жидких флюсов, которые при пайке могут не полностью подвергнуться термообработке. Уже много лет во всем мире выпускают и используют припои, содержащие флюс внутри проволоки припоя. Это удобно и позволяет увеличить производительность ручной пайки и в какой-то мере повторяемость результата. При этом процесс ручного монтажа становится значительно чище, поскольку флюса расходуется столько – сколько необходимо.

Трубчатые припои изготавливаются методом экструзии – это известная и отработанная технология, которая при наличии современного оборудования полностью исключает пробелы во флюсе в трубчатом припое, а также способна гарантировать точное количество флюса по всей длине припоя.

Сплавы для трубчатых припоев используются такие же как для паяльных паст. Мировые лидеры в производстве технологических маетариалов изготавливают сплав для производства трубчатых припоев очень высокого качества с малым количеством примесей и указывают сплав и количество примесей в сертификатах на конкретную партию припоя.

Табл. 1. Сплавы, используемые для производства трубчатых припоев

Тип сплава по J-STD-006 Состав припоя Температура плавления, °C

Sn62

Sn62/Pb36/Ag2

179

Sn63

Sn63/Pb37

183

SAC 305

Sn96,5/Ag3/Cu0,5

220-217

В таблице приведены наиболее популярные сплавы, используемые в трубчатых припоях как свинцовые, так и бессвинцовые.

При выборе сплава при доработке и ремонте главное придерживаться правила – паять припоем наиболее близким, желательно тем же, которым была произведена изначальная пайка. Если это трудно выяснить лучше, используя оплетки для выпайки полностью удалить остатки старого припоя и провести пайку новым.

Выбор флюса

Флюсы, используемые в трубчатых припоях по своей основе аналогичны жидким флюсам. Перед началом серийного применения нового типа флюса рекомендуется провести испытания на растекаемость флюса, коррозионное воздействие остатков флюса и изменение поверхностного сопротивления изоляции после пайки. Методы испытаний приведены в стандарте IPC-TM-650. При выборе типа флюса следует руководствоваться требованиями стандарта IPC/ANSI-J-STD-004 («Требования к флюсам для пайки»), а также учитывать:

  • Конструктивные особенности и назначение электронной техники;
  • Требования заказчика к внешнему виду изделий – отмывать или не отмывать остатки флюса после пайки;
  • Необходимость влагозащиты и возможность применения влагозащитных материалов без удаления остатков флюса;
  • Активность флюса, достаточную для обеспечения хорошей очистки и смачивания паяемых поверхностей припоем. Чем выше пригодность к пайке компонентов и печатных плат, тем менее активный флюс можно использовать.

В процессе пайки флюсы обеспечивают растворение оксидов и сульфидов, защиту паяемых поверхностей от повторного окисления, снижение поверхностного натяжения припоя. Более подробно типы флюсов описаны в части «Пака волной Выбор флюса»

Меры безопасности

Табл. 2. Вредные составляющие в трубчатых припоях:

Модифицированная канифоль или синтетическая канифоль

Изредка может стать причиной раздражения при контакте с кожей и вдыхании паров, личная непереносимость.

Канифоль

При очень продолжительном и постоянном контакте с парами вызывает астму.

Свинец в припое

Высокая концентрация паров свинца (при температурах пайки свыше 500°С) может вызывать слабость, тошноту, судороги

При работе с трубчатыми припоями рекомендуется:

  • Содержать рабочее место в чистоте.
  • Применять вытяжную вентиляцию для удаления паров флюса из зоны пайки.
  • Использовать защитные очки или маски для защиты глаз от воздействия паров флюса при пайке
  • Избегать перегрева выше 500°С (происходит образование паров свинца).

Упаковка и хранение

Трубчатые припои поставляются намотанными на пластиковые катушки стандартного размера весом 500 грамм. Основные популярные диаметры припоев 0,5мм, 0,8мм, 1мм и 1,5мм. Другие диаметры поставляются на заказ.

При транспортировке и хранении рекомендуется избегать сильных локальных нагревов катушек припоя, что может привести к разжижению флюса и его стеканию – появления областей с плохой паяемостью из-за обеденного количества флюса.

Основные рекомендации по выбору трубчатого припоя для ремонта и доработки

  1. Выбирайте сплав припоя аналогичный сплаву, которым производилась основная пайка или максимально близкий;
  2. Выбирайте флюс с технологически совместимой основой с флюсом, которым производилась основная пайка;
  3. Желательно использовать трубчатый припой того же производителя, что флюс которым производилась основная пайка – максимальная совместимость основ флюса зачастую встречается именно у одного производителя;
  4. Если вам неизвестно какой использовался флюс при основной пайки изделия перед ремонтом или доработкой рекомендуется максимально удалить остатки старого флюса;
  5. Выбирайте трубчатый припой в соответствии с размерами паяемого вывода и жала паяльника.

Рекомендации по ручной пайке, доработки и ремонту

Подготовка к работе:

Температура жала паяльника.

Оптимальная температура жала и требуемая мощность при ручной пайке зависят от конструкции паяльника и выполняемой задачи. При работе с бессвинцовыми трубчатыми припоями, имеющими температуру плавления в пределах 217 – 227°С, минимальная температура жала паяльника должна составлять 300°С. В процессе пайки необходимо избегать избыточно высокой температуры жала и чрезмерного времени пайки. Для большинства задач при работе с традиционными и бессвинцовыми припоями оптимальная температура жала паяльника составляет 315 – 370°С. В некоторых случаях хорошие результаты могут быть получены при кратковременном (до 0,5 секунд) нагреве с повышенной температурой жала 340-420°С

Рекомендуемая последовательность работы

При работе с многоканальными трубчатыми припоями пайка осуществляется с двух рук. Для того чтобы при пайке получить наилучшие результаты, рекомендуется использовать следующий процесс(см. Рис. 1.):

1) Поднесите жало паяльника к рабочей поверхности. Жало паяльника должно соприкосаться одновременно с контактной площадкой платы и выводом компонента, для того чтобы прогреть обе паяемые поверхности. Избыток припоя на жале, нанесенного во время лужения, будет помогать процессу теплопередачи путем увеличения площади контакта между контактной площадкой и выводом. Необходимо не более секунды, чтобы прогреть соответствующим образом обе поверхности.

2) Поднесенный в это время к месту соединения с противоположной от жала паяльника стороны пруток трубчатого припоя позволит образовать галтель припоя. Для этого необходимо около 0,5 секунды.

ВНИМАНИЕ. Если припой подавать непосредственно на жало паяльника, активные компоненты флюса будут преждевременно выгорать, и его эффективность резко уменьшается. Не подавайте избыточное количество припоя на паяное соединение. Это может привести к увеличению количества остатков флюса и ухудшению внешнего вида изделия. Рекомендуется выбирать диаметр прутка припоя равным половине диаметра жала паяльника.

flux-supply.jpgРис. 1. Рекомендуемая последовательность работы

3) Удалите припой от паяемого соединения и затем удалите жало паяльника.

Весь процесс пайки должен занимать от 0,5 до 2,0 секунд на одно паяное соединение в зависимости от массы, температуры и конфигурации жала паяльника, а также паяемости поверхностей. Избыточное время или температура могут, во-первых, истощать флюс до смачивания припоя, что может привести к увеличению количества остатков, во-вторых, увеличивают хрупкость паяного соединения.

Возможные проблемы и методы решения

Разбрызгивание. Высокая скорость нагрева. Подавайте пруток припоя на разогретые контактные поверхности (вывод компонента и КП), не подавайте трубчатый припой на жало паяльника.

Матовые паяные соединения. Длительный контакт жала паяльника с паяным соединением после отвода прутка припоя из зоны пайки.

Остатки после пайки в виде нагара.

Произвести очистку жала паяльника и губки или заменить жало паяльника.

Избыточные остатки флюса вокруг паяного соединения.

  1. Большой диаметр трубчатого припоя. Используйте припой меньшего диаметра.
  2. Избыточная подача трубчатого припоя в место пайки.
  3. Низкая температура пайки. Используйте паяльник большей мощности или увеличите температуру пайки.

Печатные платы и компоненты.

Чистота поверхности печатных плат и компонентов является одним из важнейших факторов, влияющих на процесс пайки. Оксиды и другие поверхностные загрязнения существенно ухудшают смачиваемость припоем и передачу тепла от жала паяльника к паяемым поверхностям, увеличивая время пайки. Печатные платы с длительным сроком хранения для улучшения паяемости могут быть подвергнуты предварительной очистке с помощью специальных растворителей.

Рекомендации по очистке оборудования

Жало паяльника может быть разной формы и размера для наилучшего контакта и передачи тепла к паяемым поверхностям. Жало паяльника должно быть облужено, для этого может быть использован трубчатый припой. Однако, процесс лужения зависит в значительной степени от состояния жала. Если жало в плохом состоянии, его необходимо предварительно очистить с помощью смоченной водой специальной губки, входящей в состав паяльной станции. Для очистки сильно окисленных жал паяльников можно использовать пасту для очистки и лужения наконечников: Tip Activator.

Паста для очистки и лужения жал пальников Tip Activator

Облуживатель жал, предназначен для быстрой и эффективной очистки и восстановления окисленных рабочих жал паяльников, которые не могут быть очищены с помощью губок, салфеток и перелужены с применением трубчатых припоев.

Отличительные особенности

  • Некоррозионный материал
  • Не содержит свинец
  • Применим как для бессвинцовых, так и для стандартных процессов пайки
  • Малое количество остатков на жале паяльника после облуживания
  • Неабразивный материал, но прекрасно удаляет нагар
  • Произведен из высоко чистых материалов

Аккуратно погрузите жало паяльника в облуживатель или покатайте по поверхности пасты. Пары, выделяющиеся при данной операции, химически нейтральны и некоррозионны.

Минимальная температура жала 220°С.

Максимальная температура жала 450°С.

После обработки жала паяльника облуживателем, его следует очистить от остатков флюса с помощью влажной губки и заново облудить трубчатым припоем.

Завершение работы

Для обеспечения длительного срока службы жала паяльника после окончания работы необходимо его облудить. Для этой цели удобно использовать трубчатый припой: оберните несколько витков припоя вокруг кончика жала и нагрейте его.

Рекомендации по удалению остатков флюса

Так как при ручной пайке используют трубчатые припои, а иногда еще и добавляют жидкие флюсы, остатки на печатном узле достаточно велики и неэстетичные. Отмывка печатных узлов нужна для удаления остатков флюсов после пайки, которые в процессе эксплуатации электронной аппаратуры могут оказать негативное воздействие на надежность печатных узлов. Так же отмывка может, вызвана требованиями к внешнему виду печатных узлов после пайки и необходимость, впоследствии, нанести влагозащитное покрытие.

При ремонте используется больше флюса из-за необходимости сначала демонтировать компоненты – поэтому отмывка становится более актуальна.

В основном при данной технологии используют ручные методы отмывки, часто применяя спирто-бензиновую смесь. Она обладает крайне низкой эффективностью – плохо удаляются остатки флюсов с низким содержанием твердых веществ, не удаляются ионные водорастворимые компоненты (остатки активаторов, минеральные соли, остатки травильных растворов и электролитов).

Эффективную отмывку печатных узлов после пайки от всех типов загрязнений могут обеспечить только промывочные жидкости, специально разработанные для этих целей.

Достаточно часто для отмывки после ручной пайки используют автоматизированное оборудование отмывки, которое рассчитано на использование специальных промывочных жидкостей.

Для ручной отмывки используйте промывочную жидкость Vigon EFM – она себя эффективно показала со всеми указанными трубчатыми припоями производства компании Indium.

Таб. 3. Рекомендации Zestron по удалению остатков флюсов Indium после оплавления

Паяльные пасты Indium

Vigon®

Zestron®

A201

(20%)

А250

(30%)

А300

(33%)

US

(30%)

Fa+

Indium CW-501

n

+

+

+

0

Indium CW-802

+

+

+

+

+

Indium CW-807

n

+

+

+

+

Indium CW-207

+

+

+

+

+

Indium CW-301

n

+

+

+

n

+ – легко удаляется при стандартных режимах;

0 – удаляется, необходим подбор режимов;

n – нет данных, испытания не проводились;

- – не удаляется.

Преформы Indium: современные решения для сборки электронных устройств
16 Апреля 2010

Функциональность и надежность выпускаемой на отечественных предприятиях электроники с каждым днем становится выше. Вместе с возможностями устройств во многих случаях увеличивается и сложность их сборки. Появляются новые компоненты и увеличивается их количество на плате, меняются температуры пайки и рабочие температуры эксплуатации устройств, стираются грани между производством печатных узлов и электронных компонентов. Во многих случаях традиционных технологических решений недостаточно и требуются новые материалы и решения для обеспечения качественной сборки. Одним из таких решений являются преформы. В данной статье мы рассмотрим, что такое преформы и как они могут быть использованы для повышения эффективности и качества сборки.

Автор, должность:
Вячеслав Ковенский, начальник отдела
Отдел:
Направление технологических материалов
Email:
materials@ostec-group.ru


Отмывка печатных узлов

Отмывка печатных узлов.

Скачать пособиеPDF, 4399 Кб
Здравствуйте, Анатолий!
Причин для возникновения таких дефектов несколько:
1. Кипение флюса в процессе пайки(необходимо уменьшить время пайки)
2. Чрезмерное окисление выводов компонентов (соблюдать условия хранения компонентов)
3. Избыточная подача припоя в зону пайки (необходимо провести обучение персонала)

Добрый день Ольга,

В первую очередь я бы посоветовал Флюс-аппликатор NC771, так как он именно для этого создан или его канифольный аналог FP-500. Но если рассматривать версии производимые не в аппликаторах то можно рассмотреть 2 варианта:
WF-9945 - канифольная основа, больше стабильность и безопасность остатков флюса.
WF-7742 - органика на водной основе, хорошая паяемость, малые остатки после пайки, растворитель вода - очень слабый запах и медленное испарение, но флюсы на водной основе в паке ведут себя немного иначе и нужно будет к этому привыкнуть.
Баев Станислав,
Специалист по паяльным материалам