Пайка в заводских условиях
Некоторые умельцы утверждают, что паять такие элементы своими руками очень сложно и довольно неудобно. На самом деле, аналогичные работы с ТН-компонентами проводить намного труднее. И вообще эти два вида деталей применяются в различных областях электроники. Однако многие совершают определенные ошибки при пайке SMD-компонентов в домашних условиях.
SMD-компоненты
Главной проблемой, с которой сталкиваются любители, является выбор тонкого жала на паяльник. Это связано с существованием мнения о том, что при паянии обычным паяльником можно заляпать оловом ножки SMD-контактов. В итоге процесс паяния проходит долго и мучительно. Такое суждение нельзя считать верным, так как в этих процессах существенную роль играет капиллярный эффект, поверхностное натяжение, а также сила смачивания. Игнорирование этих дополнительных хитростей усложняет выполнение работы своими руками.
Пайка SMD-компонентов
Чтобы правильно паять SMD-компоненты, необходимо придерживаться определенных действий. Для начала прикладывают жало паяльника к ножкам взятого элемента. Вследствие этого начинает расти температура и плавиться олово, которое в итоге полностью обтекает ножку данного компонента. Этот процесс называется силой смачивания.
Контакта припоя с соседними ножками не происходит из-за того, что начинает действовать сила натяжения, формирующая отдельные капли олова. Очевидно, что описанные процессы протекают сами по себе, лишь с небольшим участием паяльщика, который только разогревает паяльником ножки детали. При работе с очень маленькими элементами возможно их прилипание к жалу паяльника. Чтобы этого не произошло, обе стороны припаивают по отдельности.
Этот процесс происходит на основе группового метода. Пайка SMD-компонентов выполняется с помощью специальной паяльной пасты, которая равномерно распределяется тончайшим слоем на подготовленную печатную плату, где уже имеются контактные площадки. Этот способ нанесения называется шелкографией. Применяемый материал по своему виду и консистенции напоминает зубную пасту.
Заводская пайка SMD-деталей
Далее установленные по ленте движения роботы раскладывают в нужном порядке все необходимые элементы. Детали в процессе передвижения платы прочно удерживаются на установленном месте за счет достаточной липкости паяльной пасты. Следующим этапом происходит нагрев конструкции в специальной печи до температуры, которая немного больше той, при которой плавится припой.
Перемычки
увеличьте скорость нагрева до 2,5–3 °С в секунду при выдержке в 150°. Помните: чем дольше выдержка, тем ниже активность пасты на этапе оплавления. Водорастворимые пасты – это отдельная история: чем дольше такая паста находится в зоне выдержки, тем ниже активность флюса (пока не испарятся галоидные соединения).
Шарики припоя
Нанесение паяльной пасты –{amp}gt;установкакомпонентов
–{amp}gt; оплавление -{amp}gt; очистка платы
Нанесение припойной пасты.
Диспенсорное нанесение/трафаретная
печать.
8Диспенсорный – наносится диспенсером
на контактные площадки по очереди.
Виды брака:
Неточная дозировка
Разное количество пасты – эффект
опрокидывания
Трафаретная печать — продавливание
пасты через трафарет. Схоже с сеткографией.
Ракелем через трафарет продавливаем
пасту.
Виды трафаретов по изготовлению.
Химическое травление. Травление
трафаретов применимо для узлов широкого
потребления и продукции неответственного
назначения.Хим-аддитивный. Гальванопластика
применяется для узлов широкого
потребления, но при этом качество и
точность нанесения ниже, чем у трафаретов,
полученных химическим травлением.Лазерная резка. Лазерное вырезание
трафаретов применимо для всех электронных
блоков. По качеству и точности эти
трафареты превосходят первые два
способа.
Брак нанесения пасты:
При ручной трафаретной печати –
неравномерное нанесение пасты, смазывание
пасты при отрыве трафарета от печатной
платы, неполное заполнение апертур
трафарета из-за загрязнения кромки
ракеля.При автоматической трафаретной печати
– погрешность в настройке оборудования
(неверный подбор зазора между ракелем
и трафаретом, неправильно подобранная
скорость движения ракеля)
Дефекты при нанесении (6 основных видов):
Дефект совмещения трафарета и монтажной
платы;Просадка пасты (возникает, если
неправильно подобрана вязкость припойной
пасты);Неравномерность толщины нанесённой
пасты;Вычеркивание паты их апертур трафарета
(из-за чрезмерной силы прижатия ракеля
к трафарету);Излишки пасты;
Наклон нанесённой пасты по отношению
к монтажной плате.
Диспенсорный метод нанесения пасты
применим на участках прототипной и
мелкосерийной сборки плат из-за низкой
производительности.
Трафаретная печать применима на
крупносерийных и массовых участках
из-за огромной производительности и
высокой точности нанесения.
Причиной формирования шариков припоя является неудачный выбор профиля пайки, хотя иногда этот дефект обусловлен использованием окисленных паст или паст, которые нанесены на печатные платы задолго до оплавления. Как правило, причина кроется в слишком низкой или слишком высокой скорости нагрева при оплавлении.
Образование сфер припоя зачастую вызвана излишком паяльной пасты. Кроме того, этот дефект может быть вызван вязкостью пасты и неправильным выбором профиля. При возникновении этого дефекта рекомендуется при печати использовать трафарет с меньшим размером апертур по сравнению с контактной площадкой.
Один из распространенных способов уменьшения размеров апертур трафарета, который позволяет уменьшить количество используемой пасты, – пятиугольная апертура в форме бейсбольной базы. Такая форма позволяет уменьшить количество пасты, используемой во время трафаретной печати, и предотвращает вытекание пасты с контактных площадок во избежание образования шариков и сфер. Помните: важно не столько уменьшить количество используемого материала, сколько предотвратить оползание пасты с контактных площадок.
Необходимые материалы и инструменты
Для того чтобы своими руками выполнять работы по впаиванию SMD-компонентов, понадобится наличие определенных инструментов и расходных материалов, к которым можно отнести следующие:
- паяльник для пайки SMD-контактов;
- пинцет и бокорезы;
- шило или игла с острым концом;
- припой;
- увеличительное стекло или лупа, которые необходимы при работе с очень мелкими деталями;
- нейтральный жидкий флюс безотмывочного типа;
- шприц, с помощью которого можно наносить флюс;
- при отсутствии последнего материала можно обойтись спиртовым раствором канифоли;
- для удобства паяния мастера пользуются специальным паяльным феном.
Пинцет для установки и снятия SMD-компонентов
Использование флюса просто необходимо, и он должен быть жидким. В таком состоянии этот материал обезжиривает рабочую поверхность, а также убирает образовавшиеся окислы на паяемом металле. В результате этого на припое появляется оптимальная сила смачивания, и капля для пайки лучше сохраняет свою форму, что облегчает весь процесс работы и исключает образование «соплей». Использование спиртового раствора канифоли не позволит добиться значимого результата, да и образовавшийся белый налет вряд ли удастся убрать.
Припой для пайки
Очень важен выбор паяльника. Лучше всего подходит такой инструмент, у которого возможна регулировка температуры. Это позволяет не переживать за возможность повреждения деталей перегревом, но этот нюанс не касается моментов, когда требуется выпаивать SMD-компоненты. Любая паяемая деталь способна выдерживать температуру около 250–300 °С, что обеспечивает регулируемый паяльник. При отсутствии такого устройства можно воспользоваться аналогичным инструментом мощностью от 20 до 30 Вт, рассчитанным на напряжение 12–36 В.
Использование паяльника на 220 В приведет к не лучшим последствиям. Это связано с высокой температурой нагрева его жала, под действием которой жидкий флюс быстро улетучивается и не позволяет эффективно смачивать детали припоем.
Специалисты не советуют пользоваться паяльником с конусным жалом, так как припой трудно наносить на детали и тратится уйма времени. Наиболее эффективным считается жало под названием «Микроволна». Очевидным его преимуществом является небольшое отверстие на срезе для более удобного захвата припоя в нужном количестве. Еще с таким жалом на паяльнике удобно собирать излишки пайки.
Жало для паяльника «Микроволна»
Использовать припой можно любой, но лучше применять тонкую проволочку, с помощью которой комфортно дозировать количество используемого материала. Паяемая деталь при помощи такой проволочки будет лучше обработана за счет более удобного доступа к ней.
Как паять SMD-компоненты?
Порядок работ
Процесс пайки при тщательном подходе к теории и получении определенного опыта не является сложным. Итак, можно всю процедуру разделить на несколько пунктов:
- Необходимо поместить SMD-компоненты на специальные контактные площадки, расположенные на плате.
- Наносится жидкий флюс на ножки детали и нагревается компонент при помощи жала паяльника.
- Под действием температуры происходит заливание контактных площадок и самих ножек детали.
- После заливки отводится паяльник и дается время на остывание компонента. Когда припой остыл — работа выполнена.
Процесс пайки SMD-компонентов
При выполнении аналогичных действий с микросхемой процесс пайки немного отличается от вышеприведенного. Технология будет выглядеть следующим образом:
- Ножки SMD-компонентов устанавливаются точно на свои контактные места.
- В местах контактных площадок выполняется смачивание флюсом.
- Для точного попадания детали на посадочное место необходимо сначала припаять одну ее крайнюю ножку, после чего компонент легко выставляется.
- Дальнейшая пайка выполняется с предельной аккуратностью, и припой наносится на все ножки. Излишки припоя устраняются жалом паяльника.
Паяльник с острым жалом 24 В.
При таком способе пайки необходимо смазать посадочные места специальной пастой. Затем на контактную площадку укладывается необходимая деталь — помимо компонентов это могут быть резисторы, транзисторы, конденсаторы и т. д. Для удобства можно воспользоваться пинцетом. После этого деталь нагревается горячим воздухом, подаваемым из фена, температурой около 250º C.
Фен для паяния мелких деталей
Эффект «надгробного камня»
Еще один достаточно распространенный дефект – эффект «надгробного камня», который, как правило, обусловлен качеством смачивания. Данный дефект зачастую появляется на этапе оплавления, когда на одной из контактных площадок припой расплавился раньше, чем на другой, и сила поверхностного натяжения расплавленного припоя подняла компонент в вертикальное положение.
Эффект «надгробного камня» – это результат большого перепада температуры в пределах платы или плохое смачивание припоем контактной площадки или вывода компонента. Если в процессе используется азот, эффект «надгробного камня» может возникать из-за установленной вами температуры охлаждения.
Медленное оплавление припоя представляет собой способ устранения эффекта «надгробного камня» Оплавление происходит на том участке профиля, где разогрев доходит до пиковой температуры. Если используется сплав Sn63/Pb37, переход из жидкой фазы в твердую и наоборот происходит в точке плавления 183 °С.
Вблизи этой точки разность температур в пределах платы должна быть минимальной. Кроме того, не забывайте: чем больше на плате варьируется плотность расположения компонентов из-за наличия больших заземленных площадок, тем более вероятно возникновение подобных дефектов и тем тщательней нужно следить за температурой в пределах платы при достижении точки плавления.
К другим факторам, вызывающим появление эффекта «надгробного камня», относится смещение компонентов и/или пасты. Свести к минимуму частоту возникновения эффекта «надгробного камня» можно за счет проверки положения пасты и компонентов – они должны быть на своих местах.
Тип 1с: smt только верхняя сторона и pth только верхная сторона
Данный
метод является смешанной технологией
сборки. Все модули SMT и PTH установлены
на верхней стороне платы. Допускается
установка некоторых компонентов
монтируемых в отверстия (PTH) на верхней
стороне платы, где размещены SMT компоненты
для увеличения плотности. Данный тип
сборки называется IPC Type1C.
Порядок
проведения процесса:
нанесение
припойной пасты, установка, оплавление,
промывка верхней части SMT;автоматическая
установка DIP, затем осевых компонентов
(такие как светодиоды);ручная
установка других компонентов ;пайка
волной PTH компонентов, промывка.
