Техпроцесс

Технологический процесс 
сборки печатных узлов с применением SMD-технологии поверхностного монтажа

Технология сборки печатных узлов с применением припойных паст и групповой пайки позволяет производить монтаж печатных плат, содержащих как элементы, монтируемые в отверстия, так и поверхностно монтируемые элементы (SMD), а также производить смешанный монтаж.
В настоящем документе рассматривается, как наиболее общий, технологический процесс монтажа печатной платы, содержащей поверхностно монтируемые элементы (SMD) на обеих сторонах и элементы, монтируемые в отверстия, на одной из сторон.

Процесс монтажа состоит из трех основных частей:
а)нанесение припойной пасты на контактные площадки через трафарет,
б)установка элементов на плату,
в)пайка.

Рассмотрим каждую из трех составляющих технологического процесса подробнее.

1.Нанесение припойной пасты.

Нанесение припойной пасты на контактные площадки печатной платы производится на устройстве трафаретной печати через специальный трафарет. Трафарет представляет собой металлическую фольгу (латунь, нержавеющая сталь) толщиной 0,2 - 0,35 мм с отверстиями (прямоугольными или круглыми), соответствующими контактным площадкам печатной платы.
Трафарет закрепляется на устройстве трафаретной печати, под ним на базовых штырях устанавливается печатная плата, затем отверстия трафарета совмещаются с контактными площадками печатной платы. Припойная паста, нанесенная на трафарет, с помощью ракеля (металлического, резинового или полиуретанового) продавливается через окна трафарета на контактные площадки печатной платы.
Последовательность нанесения припойной пасты на рассматриваемую плату следующая:
· нанести пасту на контактные площадки платы на стороне, где должны быть расположены поверхностно монтируемые элементы и элементы, монтируемые в отверстия. Следует обратить внимание, что паста наносится только на контактные площадки для поверхностно монтируемых элементов;
· нанести пасту на контактные площадки для поверхностно монтируемых элементов и в отверстия для элементов, монтируемых в отверстия. Паста наносится на стороне печатной платы, где должны быть расположены только поверхностно монтируемые элементы.
Изменение угла наклона ракеля к плоскости платы позволяет менять количество пасты, продавливаемое в отверстия печатной платы.

2.Установка элементов на печатную плату.

После того как припойная паста нанесена на обе стороны печатной платы, плата переносится на рабочее место для ручной установки элементов на плату.
Последовательность установки элементов:
· установить элементы на сторону печатной платы, где должны быть расположены только поверхностно монтируемые элементы;
· на стороне, где располагаются элементы, монтируемые в отверстия, и поверхностно монтируемые элементы (SMD), установить элементы, монтируемые в отверстия;
· на той же стороне установить поверхностно монтируемые элементы (SMD).
Поверхностно монтируемые элементы (SMD) устанавливаются с помощью вакуумного пинцета, элементы, монтируемые в отверстия, с помощью медицинского пинцета или руками.
Рекомендуется сначала устанавливать многовыводные элементы (микросхемы), затем элементы с небольшим количеством выводов.
Выводы элементов, монтируемых в отверстия, должны быть предварительно отформованы и обрезаны таким образом, чтобы вывод элемента со стороны пайки выступал над плоскостью платы на 1 - 1,5 мм.
Все три этапа установки элементов на плату желательно производить на разных рабочих местах, разными монтажниками.
С целью повышения производительности труда монтажников и уменьшения количества ошибок монтажа на одном рабочем месте следует устанавливать не более 15 - 20 элементов.

3.Пайка

1. Базовые температурные режимы пайки.

Кривая 1 отражает классическую кривую трехзонной пайки.
Кривая 2 отражает экспоненциальную кривую однозонной пайки.

2. Классическая пайка на конвейерных трехзонных и шестизонных печах "Радуга-3", "Радуга-12", "Радуга-17".

Прежде чем производить пайку необходимо правильно установить температурный режим установки инфракрасной пайки.
Для этого необходимо:
· закрепить термопару на плате таким образом, чтобы спай термопары был плотно прижат к поверхности печатной платы. Термопару желательно закреплять в центре посадочного места наиболее массивного элемента (например - микросхемы);
· сверху закрепленного спая термопары установить элемент, который должен находиться в данном месте печатной платы;

· подключить термопару к термоизмерительному прибору (например - КСП-4) с пределом измерения не менее 250°С;
· установить плату на подплатник;
для установки "Радуга-3":
· подплатник поставить на конвейер установки пайки;
· установить скорость движения конвейера равную 0,5±0,05 м/мин;
· установить температуру нагревателей печи: I зона - 300°С
II зона - 150°С
III зона - 300°С;
· включить конвейер.
После того, как плата пройдет через печь, вы получите график изменения температуры на поверхности печатной платы. Изменяя температуру нагревателей, необходимо добиться, чтобы график имел вид, показанный кривой 1 на графике. Если на одной или более зон установлена максимально допустимая температура (420°С), а температура на поверхности платы получилась ниже необходимой, добиваться увеличения последней следует путем уменьшения скорости движения конвейера.

для установки "Радуга-6" или "Радуга-7":
· установить на таймере 2 мин,
· установить температуру нагревателей 300°С,
· установить подплатник в печь и сразу запустить таймер.
Изменяя температуру нагревателей, необходимо добиться, чтобы график имел вид, показанный кривой 2 на графике. Если на нагревателях установлена максимально допустимая температура (420°С), а температура на поверхности платы получилась ниже необходимой, добиваться увеличения последней следует путем увеличения времени, установленного на таймере.
После установки необходимого температурного режима печи печатную плату с установленными компонентами помещают на подплатник, который устанавливают на конвейер для осуществления групповой пайки. Плата размещается вверх элементами, монтируемыми в отверстия.
Необходимо помнить, что на стороне печатной платы, которая при пайке будет являться нижней, не следует устанавливать ЧИП-элементы весом более 0,5 г и микросхемы. Это необходимо предусмотреть при разработке топологии печатной платы.
Если температурный режим печи установлен правильно, пайку печатных плат, на которые настроена в данный момент печь, можно производить без повторного контроля температуры на поверхности платы в течение месяца.

4.Отмывка

После пайки с платы необходимо удалить остатки флюса, если не применяется паста с флюсом, не требующим отмывки. Отмываются платы любым традиционным способом с учетом того, какая жидкость требуется для качественной отмывки флюса, применяемого в пасте, с помощью которой была произведена пайка.

Руководство по эксплуатации
настольных ремонтно-паяльных печей "Радуга-7"
и настольных печей "Радуга-10" и "Радуга-11"

1.Настройка печи для пайки плат определенного вида
Для того, чтобы осуществить пайку электронных блоков на печатных платах в наиболее "мягком" режиме экспоненциального нагрева, необходимо установить такое значение температуры на индикаторе регулятора температуры, при котором печатная плата электронного блока, находясь в условиях прогрева верхним и нижним нагревателями (в нагревательной камере), за время 1,5 - 3 минуты достигает температуры 200 - 205°С.
Для настройки печи необходимо произвести следующие действия:
1.1.Закрепить спай термопары на печатной платепредставителе. При закреплении термопары необходимо обеспечить контакт спая с поверхностью печатной платы, для чего целесообразно, используя углубление или отверстие в печатной плате, закрепить в них спай термопары с помощью хомутиков или микросхем.
1.2.Выдвинуть рамку из нагревательной камеры и разместить исследуемую плату на регулируемых направляющих рамки.
1.3.Вдвинуть рамку с печатной платой в нагревательную камеру печи и включить таймер или секундомер. Контролировать скорость нарастания температуры на плате по показаниям измерите-ля температуры (3).
1.4.В случае достижения изделием температуры 200°С быстрее чем за 1,5 уменьшить, а, если 200 °С не будет достигнуто за 3 минуты - увеличить заданную температуру нагревателей на 10°С. Остудить плату до комнатной температуры и повторять действия пп. 1.3. и 1.4. до тех пор, пока исследуемая печатная плата не будет достигать температуры 200°С за 1,5 - 3 минуты. Реальное время, за которое печатная плата достигнет указанной температуры, установить на индикаторе таймера (2).
1.5.Собрать опытную плату со всеми элементами, подлежащими пайке в печи. Произвести пайку платы по режимам, полученным для платы-представителя. В случае получения локальных непропаев (холодных паек) в точках платы с большой теплоемкостью, увеличить заданное значение температуры нагревателей на 5 - 10°С или увеличить время пайки (значение времени на таймере (2)) на 5 - 10 сек.
После этого ИК-печь считается настроенной для пайки конкретного изделия (группы изде-лий) и соответствующие значения, установленные на приборах печи, могут быть отражены в технологической документации.
Примечание: Функцией регулятора температуры является точное поддержание температуры в нагревательной камере. При этом на индикаторе регулятора температуры отражается температура на поверхности нагревателей, которая может сколь угодно много отличаться от значения температуры в нагревательной камере. Абсолютное значение температуры в нагревательной камере можно измерить с помощью дополнительной термопары и измерителя температуры (3).
2.Особенности экспоненциальной (однозонной) пайки.
Предпочтительным режимом пайки в печах "Радуга-7", "Радуга-10", "Радуга-11" является экспоненциальный (однозонный) режим, позволяющий избежать периодов жесткого воздействия температуры на плату и элементы.
Благодаря конструктивным особенностям нагревательных элементов и печи, обеспечивающим равномерное распределение температуры на поверхности печатной платы, имеется возможность, выбрав оптимальную скорость нарастания температуры, получить очень низкую рабочую температуру пайки (например, для ПОС-61 - это 200 - 205°С). При этом сохраняются такие преимущества многозонной пайки как своевременное выпаривание связующего вещества из припойной пасты, выравнивание температур компонентов к моменту пайки, и добавляются новые: выравнивание температур компонентов в момент пайки и достижение значительно более низких температур пайки.

(Этот документ в Word скачать)