Мощные контакты. К ним провода припаивают с предварительным механическим креплением. маломощном контакте. На один лепесток крепят не более трёх проводов. Так же необходимо соблюдать основное требование при пайке проводов - расстояние от пайки до изоляции провода должно быть 0.5-2мм.
7. Виды монтажа радиоэлектронной аппаратуры. Их отличия
При изготовлении радиоаппаратуры используются следующие виды монтажа:
1.Объёмный монтаж. Обеспечивает соединения различных электро и радиоэлементов, узлов и модулей радиоэлектронной аппаратуры в единую конструкцию при помощи проводов, жгутов, разъёмов, кабелей и т.д. Элементы устанавливаются на платах со штырьками, микросхемы при объёмном монтаже не применяются.
Недостатки: высокая трудоёмкость, невозможность автоматизации и механизации, трудность получений идент ичных образцов, наличие паразитных ёмкостей и наводок на длинных проводах.
2. Печатный монтаж. Э то электрическое соединение радиоэлементов с помощью плоских печатных проводников на плате, которые получают методом металлизации поверхности или травлением фольгированных материалов, плоские
медные проводники заменяют монтажные провода. Печатный монтаж может быть односторонним, двухсторонним и многослойным. Преимущества: уменьшение габаритов и веса изделий. Возможность автоматизации и механизации производства. Устранение паразитных ёмкостей и наводок. Повышение надёжности, получение идентичных образцов.
3. Поверхностный монтаж. Является разновидностью печатного монтажа. Радиоэлементы устанавливаются на поверхности печатной платы, а не в отверстие как при печатном монтаже. Для выполнения поверхностного монтажа требуется специальная элементная база, освоение новых технологических процессов, высокая точность сборочно-монтажных работ. При поверхностном монтаже дополнительно уменьшаются габариты и массы изделия, повышаются технические характеристики.
8. Объёмный монтаж. Недостатки.
Объёмный монтаж обеспечивает соединения различных электро и радиоэлементов, узлов и модулей радиоэлектронной аппаратуры в единую конструкцию при помощи проводов, жгутов, разъёмов, кабелей и т.д. Элементы устанавливаются на платах со штырьками, микросхемы при объёмном монтаже не применяются. Объёмный монтаж выполняется в следующей последовательности:
· мерная резка провода
· удаление изоляции с жил монтажных проводов
· заделка концов волокнистой изоляции или экранирующей оплётки при помощи нитяного бандажа, клея или изоляционной трубки
· скрутка и лужение токоведущей жилы
При выполнении объёмного монтажа необходимо соблюдать ряд требований:
· все соединения проводов должны выполняться только после механического крепления,
· не допускается повреждение изоляции провода
· монтажные провода должны иметь запас на 1,2 перепайки
· если расстояние между токоведущими контактами менее 2мм. то на выводы надевают изоляционную трубку
· расстояние между проводами и подвижными частями изделия должно быть не менее 5 мм.
Недостатки: высокая трудоёмкость, невозможность автоматизации и механизации, трудность получений идентичных образцов, наличие паразитных ёмкостей и наводок на длинных проводах.
9.Печатный монтаж. Преимущества
Печатный монтаж - это электрическое соединение радиоэлементов с помощью плоских печатных проводников на плате, которые получают методом металлизации поверхности или травлением фольгированных материалов, плоские медные проводники заменяют монтажные провода. Печатный монтаж может быть односторонним, двухсторонним и многослойным.
Печатный монтаж выполняют в следующей последовательности:
· Осуществляется входной контроль печатной платы и радиоэлементов
· Производится формовка и установка радиоэлементов на плату в соответствии со сборочным чертежом.
· Производится пайка
Преимущества: уменьшение габаритов и веса изделий. Возможность автоматизации и механизации производства. Устранение паразитных ёмкостей и наводок. Повышение надёжности, получение идентичных образцов.
Двухсторонний и многослойный печатный монтаж позволяет дополнительно уменьшить габариты и вес изделия.
10.Технология выполнения поверхностного монтажа.
Является разновидностью печатного монтажа. РЭ элементы устанавливаются на поверхности печатной платы, а не в отверстия, как при печатном монтаже. Для выполнения ПМ требуется специальная элементная база, освоение новых технологических процессов, высокая точность сборочно-монтажных работ.
Преимущества поверхностного монтажа:
1. уменьшаются габариты и масса изделия,
2. повышаются технические характеристики за счет уменьшения длины выводов РЭ и проводников печатной платы.
3. сборочно-монтажные работы полностью автоматизированы.
В основном применяется смешанный монтаж, когда с одной стороны устанавливаются штыревые компоненты, а детали для поверхностного монтажа- с одной или двух сторон.
К элементам ПМ относятся:
1. Печатные платы для ПМ, которые называются коммутационными.
2. Платы могут быть однослойными и многослойными.
2. компоненты для поверхностного монтажа, которые делят на 3 группы:
а) пассивные элементы
· резисторы, которые имеют прямоугольную или цилиндрическую форму с металлизированными торцами.
· конденсаторы, изготовленные по многослойной технологии из керамики и металла
· диоды
б) активные элементы
· транзисторы, которые имеют 3 или 4 вывода и корпус типа SOT (Smoll outlin транзишин)
· микросхемы в корпусах типа SOIC – малогабаритный; QFP –квадратный выводы с четырех сторон; BGA -с матричнам расположением выводов.
в) нестандартные – это намоточные элементы, выключатели, розетки, соединители и т.д.
Технологический процесс пайки при ПМ состоит из следующих операций:
1. нанесение припойных паст и клея
2. монтаж компонентов (установка) – основная операция ПМ, которая должна отличаться высокой точностью
1. Пайка (ИК, волной припоя и т.д.)
2. очистка и прмывка от флюса
5. контрольные операции. Визуальный контроль затруднен из-за малых габаритов и высокой плотности монтажа. Поэтому широко используют методы автоматического видеоконтроля на основе распознавания образцов или контроля качества пайки на основе лазерной техники.
Исправление брака при ПМ сводится к повторному выполнению части сборочно-монтажной операции.
11. Методы групповой пайки для выполнения печатного монтажа со штыревыми компонентами.
При групповой пайке одновременно производится пайка большого количества контактов.
Групповые методы пайки печатных плат со штыревыми компонентами производятся на автоматических или полуавтоматических приспособлениях.. При выполнения автоматической пайки большое значение имеют подготовительные процессы: подготовка плат и выводов элементов, правильный подбор флюсов т припоев. Т.е. платы и выводы должны быть хорошо зачищены и залужены.
1. Наиболее простой способ полуавтоматической пайки – погружение платы в расплавленный припой, при котором происходит одновременная пайка множества соединений. Но при этом способе не всегда обеспечивается качественная пайка: остаются не пропаянные соединения и сосульки припоя. Для устранения этих недостатков осуществляют вибрацию ванны или платы.
2. Метод погружения в расплавленный припой с защитной маской во избежание перегрева платы.
3. Пайка волной припоя, п ри котором плата проходит над волной, созданной принудительной подачей сжатого воздуха
Применяется для пайки печатных плат со штыревыми компонентами. Принцип метода – плата прямолинейно проходит через гребень волны припоя.
Этапы пайки:
а) входной контроль собранного узла
б) закрепление платы в технологическую рамку, фиксация рамки на конвейере
в) покрытие платы флюсом и сушка флюса
г) предварительный подогрев платы
д) пайка волной припоя
е) изъятие платы с конвейера, охлаждение, изъятие из рамки
ж) передача на промывку.
12. Методы групповой пайки для выполнения поверхностного монтажа.
При групповой пайке поверхностного монтажа одновременно производится пайка всех контактов. Наиболее часто применяются:
1. Инфракрасная пайка.
Применяется для выполнения поверхностного монтажа.
Для ИК нагрева используют специальные трубчатые лампы накаливания с вольфрамовыми и нихромовыми нитями, рефлекторы. В настоящее время широко применяются керамические панели, которые исключают перегрев отдельных участков платы. Режим работы нагревателей, скорость движения конвейера может регулироваться в каждой. Типовая установка для пайки ИК излучением состоит из колпака и 4 зон нагрева.
Этапы пайки:
а) постепенный предварительный нагрев изделия (зона 1и2)
б) пайка при помощи ИК(3)
в) охлаждение изделия (4)
г) передача на промывку
Конвекционная пайка
Для нагрева используют мощные калориферы, но можно использовать и ИК излучатели. Тепло в печах переносится за счет принудительного движения воздуха вентиляторами. В конвекционной печи плата проходит 4 температурные зоны:
а) зона предварительного нагрева (25-150 градусов)
удаляются летучие компоненты из флюса, плата и компоненты плавно нагреваются
б) зона прогрева (150-180 градусов)
смачиваются выводы компонентов и контактные площадки платы, уравновешивается температура компонентов разной массы и размеров. Нагревается до температуры плавления паяльной пасты.
в) зона пайки (200-210 градусов)
оплавление паяльной пасты
г) зона охлаждения (50-30гр)
д) передача на промывку
4. Конденсационная пайка.
Монтируемый узел или плату нагревают в парофазной среде за счет конденсации пара рабочей жидкости (фторуглероды с температурой кипения 210- 260). Для пайки используются паяльные пасты.
Достоинства метода;
а) невозможность перегрева (температура не может выше, чем температура кипения жидкости)
б) пайка производится практически в бескислородной среде
в) не требуется промывка после пайки.
Недостатком является большой расход рабочей жидкости, что повышает себестоимость изделия.
13. Способы локальной пайки.
Нагрев производится от точки к точке. При этом все элементы и монтажное изделие остаются холодными. Локальная пайка производится следующими способами:
- Контактная пайка паяльником. Передача тепла к месту пайки производится за счет прижима жала паяльника. Пайка может осуществляться вручную. Также применяются методы избирательной пайки на автоматических линиях с принудительной подачей припоя к месту соединения.
- Струйная пайка горячим газом. В качестве газа-теплоносителя используют аргон, гелий, азот при температуре около 300 градусов. Широко применяется направленное пламя, температуру которого можно изменять, используя различные смеси газов. Струйная пайка применяется для соединения проводов большого сечения и контактов с повышенной теплоемкостью или для пайки высокотемпературными припоями.
- Лучевая пайка. Нагрев сфокусированным световым лучом. (диаметр пайки 1-15мм) используются газоразрядные ксеноновые лампы и галогенные лампы.
4. Лазерная пайка. Нагрев места пайки производится лазерным лучом. Луч проходит по диэлектрику и не нагревает его (не поглощается диэлектриком), но интенсивно поглощается металлом и плавит припой. Лазерную пайку иногда совмещают с системой контроля качества паяных соединений. Непропай может быть идентифицирован по темпу остывания места пайки и установка может вернуться к этой точке и повторить операцию. Применяется для пайки ответственных изделий. При изготовлении бытовой аппаратуры не применяется, т.к. метод дорогой и сложный в работе.
14. Типичные дефекты пайки.
Дефекты пайки приводят к неустойчивому электрическому контакту или к его полному исчезновению.
Виды дефектов:
- «Холодная» или «ложная» пайка. При визуальном осмотре это может быть: зернистая или матовая поверхность, неполное смачивание или скатывание припоя со спаиваемых поверхностей. Для распознания некачественной пайки припой дозируют так, чтобы образовалась «скелетная», а не заливная пайка.
- Растворение покрытий соединяемых деталей. Припой загрязняется примесями и снижается его смачиваемость.
- Отсутствие смачивания. Припой не прилипает к поверхности. Причиной могут быть низкое качество припоя, неправильно подобранный флюс, загрязнение соединяемых поверхностей.
- Эффект «надгробного камня» - это поднятие одного вывода чип – компонента над поверхностью платы. Это происходит из-за несоответствия размеров контактных площадок, расстояний между ними и расстояний между выводами элемента.
- Сдвиг компонентов относительно контактных площадок на печатной плате.
- Отток припоя. Припой поднимается по выводу, ослабляя место соединения.
- Образование перемычек между контактными площадками. Происходит в основном из-за избытка припоя или паяльной пасты. При установке поверхностных элементов из-за чрезмерного давления на элементы.
- Отслоение контактной площадки от основания платы.
- Отсутствие электрического контакта. Это может быть при наличии «ложной» пайки, при отсутствии смачивания, при сдвиге компонентов, при эффекте «надгробного камня»и при отслоении дорожек.
15.Входной контроль печатных плат и радиоэлементов
Входной контроль производится до установки радиоэлементов на печатные платы. Необходимо проверить:
· На печатных платах не должно быть отслоений, окисления, вздутия и механического повреждения токоведущих дорожек, так же не должно быть механических повреждений основания печатной платы (сколов, трещин).
· На радиоэлементах должна быть чёткая маркировка номинала. Не должно быть вмятин и сколов на корпусах радиоэлементов. Эмалевое покрытие корпусов должно быть без повреждений. Выводы элементов должны быть хорошо залужены и не должны иметь механических повреждений.
· При необходимости производится контроль соответствия номиналов радиоэлементов технической документации.
· При пайке проводов необходимо проверить качество лужения, не должно быть повреждений изоляции и надломов жил проводов.
16. Правила формовки выводов радиоэлементов
Перед установкой и креплением элементов их выводы необходимо отформовать в соответствии со стандартом и технической документацией. При этом необходимо соблюдать следующие требования:
· Формовку производить так, чтобы при установке деталей на плату номиналы элементов и знак полярности у диодов и электролитических конденсаторов были хорошо видны
· Изгиб выводов радиоэлементов должен производиться на расстоянии не менее 2мм от корпуса.
· Радиус изгиба примерно равен двум диаметрам вывода
· Выводы элементов в стеклянных корпусах (диоды) формовать на расстоянии не менее З мм от корпуса.. Некоторые виды транзисторов допускается формовать на расстоянии не менее 5 мм.
17.Правила установки радиоэлементов на печатную плату.
Элементы устанавливаются в соответствии с технической документацией так, чтобы было видно номинал и маркировку полярности. Элементы устанавливаются параллельно и перпендикулярно друг другу. Расстояние от корпуса элемента до места пайки в процессе установки должны быть 3-5мм (по выводу). Расстояние между корпусами соседних элементов должно быть не менее 0.5мм. Корпуса радиоэлементов не должны выходить за габариты печатной платы. При установке транзисторов соблюдать маркировку эмиттер-база-коллектор. Микросхемы устанавливают в соответствии с маркировкой первого вывода. При установке элементов на односторонние печатные платы их можно располагать непосредственно на поверхности вплотную к плате. Выводы диаметром 0,7мм и меньше подгибают по дорожке на 1.5-2мм. Многовыводные и регулировочные элементы устанавливают без подгибки выводов. Для установки регулировочных элементов предусматриваются места для многоразовой пайки. Документация регулировочного элемента обозначается звёздочкой (•). При монтаже двухсторонних печатных плат элементы устанавливаются так. чтобы расстояние от корпуса до дорожек было в пределах 0.5-1,5мм. При установке можно использовать диэлектрический материал. В этом случае элементы можно укладывать на поверхность двухсторонней платы. Микросхемы и транзисторы должны быть установлены до упора вывода. Высота выводов элементов (пайки) должна быть 0,5-2мм. Выводы микросхем не подрезают.
18.Контроль монтажа печатных плат.
В процессе проверки необходимо проверить:
· Качество пайки. Пайка должна быть ровной, глянцевой, без пор и посторонних вкраплений. Пайка должна быть «скелетной», то сеть под припоем должен быть виден контур соединяемых выводов или проводов. Должна быть полностью исключена возможность получения «ложной» пайки, при которой существует видимость пайки, но отсутствует электрический контакт.
· Качество формовки и установки элементов на печатную плату.
· Отсутствие отслоения дорожек в результате перегрева основания платы
· Отсутствие замыкания между печатными проводниками в результате разбрызгивания припоя
· При двухстороннем монтаже детали должны быть подняты на 0,5 – 1,5 мм над поверхностью платы.
· Плата должна быть хорошо промыта. Не допускается вытекание флюса и промывочной жидкости на лицевую сторону платы.
19. Пайка радиоэлементов. Требования к пайке
Для получения качественной пайки радиоэлементов монтажник должен:
1.При необходимости очистить выводы элементов от окислов и загрязнений
2. Залудить выводы элементов Лужёная поверхность должна быть ровной, блестящей, без наплывов припоя и непролуженных мест. От качества лужения зависит качество пайки
3. Произвести формовку в соответствии со стандартами или технической документацией
4. Установить элементы в соответствии со сборочным чертежом
5. Произвести пайку. Пайка должна быть ровной, глянцевой, без пор и посторонних вкраплений. Пайка должна быть «скелетной», то сеть под припоем должен быть виден контур соединяемых выводов или проводов. Должна быть полностью исключена возможность получения «ложной» пайки, при которой существует видимость пайки, но отсутствует электрический контакт.
20. Традиционные припои. Требования. Марки.
К традиционным относятся оловянно-свинцовые припои с добавлением легирующих примесей.
Припои используются для выполнения пайки. Пайка - это процесс получения неразъемного соединения металлов и металлизированных поверхностей при помощи легкоплавких сплавов, называемых припоями.
Требования к припоям:
1.Температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых металлов.
2. Должен быть малый интервал кристаллизации
3. Припои должны обладать хорошими антикоррозийными свойствами, жидкотекучестью, смачиваемостью.
4. У припоя должна быть достаточная электропроводность, малое переходное сопротивление соединений
5. В процессе пайки не должны выделяться токсичные вещества
6.Припои не должны оказывать химического воздействия на металлы
Все припои делятся на 2 вида:
Твёрдые - температура плавления 450-950 градусов. Изготавливают на основе меди, цинка, серебра. Применяются для пайки конструкционных изделий
Мягкие - температура плавления до 450 градусов. Изготавливаются на основе олова, свинца, индия, кадмия, висмута. Для пайки элементов радиоэлектронной аппаратуры применяются легкоплавкие припои с температурой плавления до 300градусов.
При маркировке припоев используются следующие обозначения: П - припой, О - олово. С - свинец. К - кадмий. Ви - висмут. Ин - индий. Су - сурьма. Ср -серебро. М - медь. Ц - цинк. Мц - марганец
Цифры в марке припоя обозначают % содержания компонентов
Марки припоев
Мягкие припои: ПОС- 61; ПОС - 40. ПОСК 50- 18; ПОСВи 36-4, сплав Розе, сплав Вуда
Твёрдые припои: ПСр - 40. ПСр - 70. ПМЦ - 62.
21. Бессвинцовые припои
Решение экологических проблем при утилизации электронной аппаратуры потребовало изъятия из обращения припоев, содержащих свинец.
Основным недостатком бессвинцовых припоев является большая температура плавления (по сравнению с припоем ПОС-61) и плохая смачиваемость. Поэтому ответственную аппаратуры паяют припоем олово-свинец, а бессвинцовыми- бытовую РЭА.
Самые дешевые заменители ПОС – сплавы на основе олова и меди,
Sn99,3 Cu0,7 – to плавления 227о используется для пайки волной припоя. Обладает плохой смачиваемостью, низкой прочностью и высокой to плавления.
Лучшими свойствами обладают сплавы на основе олова и серебра
Sn96,5Ag3,5 – to плавления 221о применяется в Японии более 15лет,
Sn95,5Ag3,8 Cu0,7 - to плавления 217о признан наилучшим сплавом для замены ПОС в массовом производстве.
Sn93,5Ag3,5 Bi3 to плавления 206о-213о в применении ограничен из-за содержания дорогостоящего висмута
Применяются припои с содержанием цинка. Стоимость меньше, чем у серебросодержащих, но соединение не высокого качества.
Sn89Zn8Bi3 – to плавления 189-199о
Для низкотемпературной пайки до 200о используют припои на основе олова, висмута, индия. Имеют высокую стоимость, но не обеспечивают достаточной надежности паек. Применяются для пайки элементов чувствительных к перегреву.
Sn 42Bi58 - to плавления 135-140о
Sn48 In52 - to плавления 115-120о
22.Паяльные пасты.
Паяльная паста – это однородная смесь мелкогранулированного припоя и флюса-связки. Свойства паяльной пасты зависят от процентного содержания металлической составляющей, типа сплава, размеров частиц припоя и типа флюса.
К паяльным пастам предъявляются следующие требования:
1. не должно происходить разбрызгивания припоя в процессе пайки.
2. хорошая смачиваемость, способность к капилярному подъему и растеканию;
3. остатки флюса в составе паяльной пасты должны легко отмываться после пайки;
4. минимальное расслоение пасты за счет высокой плотности припоя;
5. хорошая формоустойчивость порций пасты, нанесенных на плату;
6. хорошая клейкость для фиксации элементов на плате;
7. стабильность свойств пасты в течение определенного времени.
Состав паяльных паст.
1. П рипой.
В соответствии со стандартом частицы припоя имеют размеры от 15 до 75 мкм
В настоящее время в производстве электроники используют несколько основных типов припоя:
1.1 Традиционные сплавы – это оловянно-свинцовые эвтектические припои или близкие к ним. Для поверхностного монтажа применяют пасты на основе сплава Sn62/Pb36/Ag2.
1.2 Специальные сплавы для предотвращения эффекта «надгробного камня».
Сплав 63S4 получается путем смешивания частиц припоя разных размеров (тип 3 и 5) и разных сплавов Sn62 и Sn63.
1.3 Бессвинцовые сплавы. Изготавливаются на основе изученных ранее бессвинцовых припоев.
Флюс – связка.
В составе паяльной пасты выполняет две основные функции:
- обеспечивает удаление оксидов с соединяемых поверхностей при нагреве
- удерживает компоненты в процессе установки и пайки за счет образования вязкой массы в сочетании с порошкообразным припоем.
Для паяльных паст используют следующие типы флюсов:
а) флюсы, изготовленные на основе натуральной канифоли с высокой степенью очистки;
в) синтетические флюсы на основе синтетических смол.
3. Тиксотропные вещества – это воск, касторовое масло.(тиксотропность – способность сохранять форму) Определяют вязкость и растекаемость пасты, а также отделяемость шаблона при снятии.
4. Растворители ( многоатомные спирты с высокой температурой кипения). Определяют время жизни пасты после нанесения на плату
Время хранения паяльных паст до 6 месяцев при температуре 5-10 градусов.
Используют паяльные пасты при температуре 20-30 градусов.
