Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары Инструменты
Содержание
  1. History of soldering
  2. Development of soldering in the 20th century
  3. Overview of soldering
  4. Soldering Equipment
  5. Soldering Iron
  6. Digital Soldering Iron
  7. Soldering Station
  8. Soldering Iron with Feeder
  9. Hot Air Soldering Station
  10. Обзор оборудования
  11. Заключение
  12. Пинцет – незаменимый инструмент для пайки радиодеталей
  13. Измеритель температуры жала для паяльника
  14. Подставка под паяльник
  15. Пайка печатных плат
  16. Что такое пайка печатных плат?
  17. Каковы различные типы припоя?
  18. Каковы этапы пайки печатной платы?
  19. Каковы основные принципы пайки печатных плат?
  20. Какое оборудование для пайки вам необходимо?
  21. Каковы наиболее распространенные неисправности при пайке печатных плат?
  22. Как добиться идеальной пайки печатной платы?
  23. Заключение
  24. ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
  25. Правила эксплуатации наконечников
  26. Рабочая температура
  27. Флюс и припой
  28. Процесс пайки
  29. Очистка наконечника
  30. Рекомендуемая последовательность работы
  31. Завершение работы
  32. Поэтапное описание процесса пайки с применением трубчатого припоя
  33. Основные внешние факторы, влияющие на интенсивность отказов
  34. Напряжение
  35. Параллельное / последовательное включение
  36. Входной контроль
  37. Причины и способы устранения
  38. «Надгробный камень»
  39. Влияние компонентов и платы
  40. Технологическое влияние
  41. Влияние припоя
  42. Паяльные пасты
  43. Состав паяльных паст
  44. Проблема малого веса
  45. Совершенствование состава
  46. Преимущества модернизированного состава
  47. Основы качественной пайки

History of soldering

История пайки связана с развитием металлургии и потребностью в соединении металлических деталей для создания различных изделий. Первые методы пайки появились ещё в древнем Египте и Месопотамии, однако лишь в 18-19 веках, с промышленной революцией и увеличением производства, стало важно разработать более эффективные методы соединения металлов.

Development of soldering in the 20th century

С развитием электроники в 20 веке выросла потребность в точных и надежных соединениях компонентов на электронных платах. Сейчас технологии пайки постоянно развиваются. Внедрены безсвинцовые припои, автоматизация процесса, применяются поверхностно-монтируемые компоненты. Всё это требует качественного профессионального инструмента и вспомогательных аксессуаров.

Читайте также:  Сухие пайки в дорогу

Overview of soldering

Пайка — это процесс соединения металлических поверхностей, используя специальный сплав – припой. Она широко применяется в различных областях, включая электронику, электротехнику, металлообработку, а также в других областях, где требуется создание прочных и стабильных металлических соединений. Процесс пайки обычно включает в себя:

  • Подготовку поверхности
  • Расплавление припоя
  • Нанесение припоя на соединяемые детали
  • Охлаждение и застывание припоя

Soldering Equipment

Soldering Iron

Baku BA-462 Soldering Iron

Классический паяльник без излишеств – идеальный инструмент для большинства работ, где перегрев материала не оказывает большого влияния на качество соединения.

Digital Soldering Iron

FNIRSI HS01 Digital Soldering Iron

Паяльник с цифровым контролем температуры обычно используется для паяния чувствительных электронных компонентов.

Soldering Station

AIFEN A9 Soldering Station

Паяльная станция – профессиональный инструмент для выполнения точных операций.

Soldering Iron with Feeder

DELIXI DWGR-3286 Soldering Iron

Профессиональный электропаяльник с автоматической подачей олова предназначен для массовой пайки.

Hot Air Soldering Station

Quick 857DW+ Hot Air Soldering Station

Паяльные ванны применяют для подогрева и поддержания температуры паяльного припоя. Ванны изготовлены из нержавеющей стали, имеют температурный контроль и таймер. Вместимость ванны зависит от объема плавки припоя. Припаянный компонент вносят в ванну на несколько секунд до достижения необходимой температуры.

Обзор оборудования

Многие из перечисленного инструментария необходимы для качественной и профессиональной пайки. Рассмотрим каждый из них подробнее:

  1. Пайка с горелкой: используется для нагрева паяльной ванны и плавки припоя. Варианты с отдельными ёмкостями для различных видов припоев.

  2. Фен для термовоздушной пайки: основной инструмент для монтажа и демонтажа SMD компонентов.

  3. Флюс и пасты для пайки: необходимы для снижения окисления и обеспечения лучшего контакта при пайке.

  4. Паяльные станции и ванны: для подогрева компонентов и припоя перед пайкой.

  5. Держатели для плат и компонентов: обеспечивают удобство и безопасность во время пайки.

  6. Пинцеты и щипцы: помогают удерживать и позиционировать мелкие компоненты во время работы.

  7. Очистители и сополимеры: для устранения остатков припоя и подготовки поверхности перед работой.

  8. Инфракрасные паяльные станции: для точной пайки без прямого контакта с компонентами.

  9. Паяльные миски и емкости: для хранения припоя и других расходных материалов.

Заключение

Использование качественного оборудования и расходных материалов является залогом успешной и надежной пайки электронных компонентов. Выбор правильного инструментария в сочетании с опытом и навыками оператора позволяет выполнить работу на высоком уровне и обеспечить долговечность собранных устройств.

## Паяльные ванны

Паяльные ванны используются для массового лужения проводов, клемм, контактов радиодеталей. Предварительно в ванне расплавляют достаточное количество олова, а затем покрыв контакты флюсом, окунают в расплав.

## Цифровая ультразвуковая ванна

### Ультразвуковая ванна GRANBO GT0304

Ультразвуковые ванны используются для удаления загрязнений и остатков флюса с печатных плат. Очистку выполняют в дистиллированной воде или специальных моющих растворах, в которых под действием ультразвуковых волн создаётся кавитационный эффект. Ультразвуковая мойка – особенно эффективна для очистки труднодоступных мест. Она бережна по отношению ко всем элементам платы. Ванны производятся различных размеров и мощности. Это позволяет подобрать необходимое устройство под выполнение конкретных задач.

## Лучшие аксессуары для пайки

### Преднагреватель BYA BY1515

При использовании термофенов и паяльников возникает проблема перегрева материалов. Перегрев приводит к повреждению материалов. Кроме того, резкое повышение температуры приведёт к тепловому удару. Чтобы этого избежать, используют подогреватели. Их основная цель — постепенное повышение температуры платы и электронных компонентов.

### Коврик силиконовый

Силиконовые термостойкие коврики защищают стол и другие легковоспламеняющиеся материалы во время пайки. Они не скользят и выдерживают температуру до 1250 градусов Цельсия. Коврики имеют разные цвета и размеры, оснащаются магнитами, отсеками для складирования мелких деталей, а также инструмента.

### Держатель третья рука

Держатель – отличное приспособление для пайки мелких деталей. Они помогают удерживать спаиваемые элементы, что позволяет создавать прецизионные соединения. Они могут иметь несколько удерживающих элементов (крокодилов), а также оснащаться лупой, диапазон увеличения которой, в зависимости от модели, может составлять от 2 до 10 крат. Подобные устройства оснащаются массивным основанием для хорошей устойчивости, а также ёмкость под хранение олова или деталей.

### Дымоуловитель

Пары, выделяющиеся во время пайки, могут быть очень токсичными. Особенно если используется припой на основе свинца. Эти пары могут нанести необратимый вред здоровью, и чтобы защитить себя от них, используют поглотители дыма. Они оснащены вентилятором, который всасывает дым, а также фильтрующим элементом, который улавливает вредные вещества. Дымоуловители могут быть разного размера от компактных настольных моделей до промышленных, размещаемых на полу или стене.

### Лента медная самоклеящаяся и полиимидный скотч

Медные ленты используются для соединения металлических деталей, а также восстановления контактов и дорожек. Они обладают высокой термостойкостью и экранирующим эффектом, поэтому их часто используют для защиты компонентов.

### Пинцеты антистатические

Пинцеты антистатические (6 шт. в комплекте) для BGA

Пинцет – незаменимый инструмент для пайки радиодеталей

При работе с мелкими деталями, тонкими проводами, а также нагретыми микроэлементами пинцеты позволяют не обжечься, а также защитить компоненты от статического электричества.

Измеритель температуры жала для паяльника

Измеритель температуры жала паяльника (калибровочный термометр) HAKKO 191

Контроль температуры паяльника важен при пайке микроэлектроники, где незначительный перегрев может привести к повреждению полупроводниковых элементов, а также снижению качества паянных соединений. Калибровка температуры жала паяльника необходима перед первым его применением. Также её нужно проводить с определённой периодичностью, особенно после капитального ремонта.

Подставка под паяльник

Подставка для паяльника GJ ST-95

Подставка для пайки используется для безопасного хранения паяльных инструментов, когда они не используются. Это позволяет держать горячий паяльник подальше от рабочего места, пока он не используется. Это значительно облегчает работу и повышает безопасность.

Выбор паяльных инструментов зависит от ваших навыков пайки и типа спаиваемых материалов. Паяльник сослужит хорошую службу новичку. Однако по мере того как развивается точность, придётся перейти на паяльную станцию.

Помимо того, не нужно приобретать все инструменты. Например, лупа понадобится только при работе с микроэлектронными компонентами или другими материалами очень маленьких размеров. Тем не менее, чтобы обеспечить безопасную работу, нужно использовать защитные аксессуары: пинцеты, держатель, дымоуловитель и другие.

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Пайка печатных плат

Пайка печатных плат относится к процессу присоединения электронных компонентов к печатной плате. Пайка является важным этапом в производстве электронных устройств и включает в себя использование паяльника или машины для расплавления небольшого количества металлического сплава, называемого припоем, и нанесения его на место соединения вывода компонента и печатной платы.

Пайка печатной платы создает механическое и электрическое соединение, которое обеспечивает фиксацию компонента на печатной плате и надежный электрический путь между компонентом и схемой. Пайка печатных плат требует использования различных инструментов, оборудования и методов для обеспечения качественного соединения, таких как паяльники или станции доработки, флюс, фитиль для припоя, паяльные насосы и др. Правильно спаянные печатные платы играют ключевую роль в общей функциональности и долговечности электронных устройств.

Что такое пайка печатных плат?

Пайка печатных плат — это процесс соединения электронных компонентов путем расплавления припоя для скрепления компонентов на печатной плате (PCB). Припой — это расплавленный металлический сплав с низкой температурой плавления для соединения электрических компонентов.

Процесс пайки печатных плат включает в себя нагрев выводов компонентов и печатной платы с помощью паяльника или печи оплавления, а затем нанесение расплавленного припоя для создания прочного электрического и механического соединения. Пайка печатной платы требует высокой степени точности и мастерства, чтобы обеспечить надежное крепление компонентов без повреждения окружающей схемы.

Каковы различные типы припоя?

Процесс производства и сборки печатных плат включает в себя множество этапов, от проектирования до сборки и упаковки. Пайка печатных плат играет важнейшую роль в сборке печатных плат, и существуют различные типы припоев для печатных плат с различными характеристиками, соображениями безопасности и утилизации, которые следует учитывать при использовании для сборки компонентов.

Типы припоя для печатных плат различают по материалу сердечника, металлической составляющей.

① Материал сердцевиныПрипой с канифольным сердечником: С мягким флюсом, остатки флюса не могут быть удалены.Припой с кислотным сердечником: При использовании агрессивного флюса и остатков флюса из припоя с кислотным сердечником необходимо удалить после пайкиПрипои с твердым сердечником: Без флюса и могут использоваться для ручной пайки

② Металлические составляющиеК двум основным относятся свинцовый припой и бессвинцовый припой, а также другие, такие как серебряный припой, алюминиевый припой, медный припой, латунный припой.

Каковы этапы пайки печатной платы?

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Каковы этапы пайки печатной платы?

1. Соберите материалы: паяльник, проволока для припоя, флюс, плата печатной платы и компоненты.

2. Подготовка поверхности: Подготовьте рабочее место, убедившись, что оно чистое и не содержит легковоспламеняющихся материалов.

3. Разместите компоненты: Разместите компоненты на плате печатной платы в соответствии с принципиальной схемой и используйте подручные средства, чтобы зафиксировать их на месте.

4. Нанесите флюс: Нанесите флюс на соединения, где будут спаиваться компоненты.

5. Применить тепло: Нагрейте паяльник и приложите его к соединению, позволяя теплу расплавить проволоку припоя.

6. Пайка: Прикоснитесь кончиком проволоки припоя к соединению и дайте ему расплавиться и растечься по соединению, образуя прочное соединение.Перейдите к следующему соединению и повторяйте процесс, пока все компоненты не будут припаяны на место.

7. Чистота: Очистите излишки флюса с платы печатной платы с помощью кисточки и изопропилового спирта.

8. Осмотрите: Осмотрите паяные соединения на наличие дефектов или мостиков и при необходимости устраните любые проблемы.

9. Тест: Протестируйте схему, чтобы убедиться в ее правильном функционировании.

Каковы основные принципы пайки печатных плат?

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

каковы основные принципы пайки печатных плат?

● Правильно подготовленные поверхности — убедитесь, что поверхность печатной платы и компонента чистая, без пыли и грязи и правильно подготовлена к пайке.

● Соответствующая температура припоя — при подходящей температуре, чтобы обеспечить его равномерное плавление и прочное соединение без повреждения компонентов.

● Размещение припоя — всегда должно располагаться в нужной области и не переливаться на другие части платы.

● Правильное количество припоя — используйте достаточное количество припоя для создания эффективного соединения, избегая избытка материала, так как это может привести к короткому замыканию и проблемам, связанным с нагревом.

● Адекватная поддержка — обеспечение надлежащей механической поддержки во время и после пайки, например, удерживание компонентов пинцетом или фиксация их на месте на приспособлении, если это возможно.

● Избегание перемещения — предотвращение любого ненужного перемещения компонентов вскоре после их сборки для минимизации дефектов, вызванных их смещением.

● Меры предосторожности — соблюдение стандартных протоколов безопасности и ношение соответствующего защитного снаряжения при работе с материалами, имеющими высокую температуру.

Какое оборудование для пайки вам необходимо?

Паяльник — инструмент, обеспечивающий нагрев для расплавления припоя.

Ножницы для снятия изоляции — используются для снятия изоляции с провода.

Защитные очки — защищают глаза от летящих осколков или расплавленного припоя

Каковы наиболее распространенные неисправности при пайке печатных плат?

Холодные паяные соединения возникают, когда припой не растекается должным образом, что приводит к неполному соединению.

Паяные мостики: Это происходит, когда избыток припоя соединяет два соседних штырька или ножки компонента.

Забивание камнями могил: Обычно это происходит, когда один конец компонента для поверхностного монтажа приподнимается над печатной платой, в результате чего компонент встает как надгробный камень.

Шаровидная пайка припоя: Это происходит, когда на площадке или компоненте образуются маленькие капельки припоя.Приподнятые площадки: Это происходит, когда медная площадка отходит от печатной платы, оставляя компонент без соединения.

Недостаточное количество припоя: Это происходит, когда наносится недостаточное количество припоя, что приводит к неполному соединению.

Избыток припоя: Это происходит, когда наносится слишком много припоя, в результате чего на печатной плате образуется сгусток металла.

Как добиться идеальной пайки печатной платы?

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Как добиться идеальной пайки печатной платы?

Достаточное освещение: Выбирайте хорошо освещенное рабочее место, так как оно позволяет работать свободно, не щуря глаза, что может привести к ошибке.

Подготовьте поверхность, очистив ее: Поверхность вашей печатной платы (PCB) необходимо очистить изопропиловым спиртом или любым другим чистящим средством, чтобы избавиться от масел и грязи.

Используйте правильную температуру припоя: У каждого припоя есть температура плавления, за пределами которой он начинает корродировать. Для достижения наилучших результатов нагревайте утюг до тех пор, пока его температура не превысит температуру окружающего материала примерно на 10°C.

Не держите утюг в одном месте слишком долго: Нагревая паяльник до нужной температуры, помните, что он не должен быть постоянно горячим.

Если держать утюг на одном месте печатной платы, это может повредить проводящие дорожки внутри площадки.

Используйте флюс: Добавление флюса повышает растекаемость жидких припоев по металлическим поверхностям, делая их прилипание более легким и точным.

Предельное использование припоя: Не наносите чрезмерное количество припоя на печатную плату. Вместо этого используйте минимально необходимое количество припоя, чтобы он впитался и затвердел вокруг оголенных металлических контактов или отверстий.

Проверьте соединения после пайки: Убедитесь, что все соединения, на которые воздействовал припой, являются токопроводящими после того, как дадите им достаточно времени для остывания.Правильное выполнение этих действий позволит вам добиться удовлетворительных результатов пайки печатных плат!

Заключение

В заключение следует отметить, что пайка печатной платы является важнейшим процессом при изготовлении электронных устройств. Она требует точности и мастерства, чтобы обеспечить правильное соединение компонентов с платой.

Правильная подготовка, осторожное обращение с деталями, точное размещение и соответствующий температурный контроль — все это важные аспекты успешной пайки печатных плат. Обеспечение правильного выполнения этих элементов может помочь предотвратить повреждение оборудования, задержки из-за переделок или сбоев, и в конечном итоге повысить надежность и эффективность электронных устройств.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Что такое резистор печатной платы?

Резистор печатной платы — это устройство, преобразующее электрическую энергию в тепловую. Он имеет две клеммы, одна из которых подключена к положительной стороне цепи, а другая — к земле. Когда вы прикладываете к нему напряжение, через него протекает ток и выделяется некоторое количество тепла, пропорциональное разности напряжений.

Цель использования резистора в печатной плате — ограничить ток, рассеивая его тепло по своему сопротивлению, а не позволяя ему сразу же нагревать ваши компоненты или вызывать их повреждение из-за перегрева.

Как правильно выбрать резистор для печатной платы?

Наиболее важным параметром, который необходимо учитывать при выборе подходящего резистора для печатной платы, является номинальная мощность (Вт) и допуск (в процентах).Резистор меньшей мощности имеет меньший температурный коэффициент сопротивления, чем резистор большей мощности. Это означает, что он будет рассеивать меньше тепла и, следовательно, будет более стабильным при высоких температурах.

Чтобы правильно выбрать резистор для печатной платы, необходимо знать следующие параметры:Номинальная мощность (Вт) и допуск (в процентах).Температурный коэффициент сопротивления.Диапазон рабочего напряжения.

Как понять код резистора на печатной плате?

1. Резисторы имеют трех- или четырехзначные коды, которые определяют сопротивление и допуск резистора. Такой способ маркировки резисторов называется кодом резистора печатной платы.

2. Трехзначные коды состоят из трех цифр, первая из которых указывает на значение сопротивления в омах, а вторая — на допуск.

3. Четырехзначные коды состоят из четырех цифр — по одной на каждую цифру трехзначного кода. Первые две цифры всегда равны нулю — они указывают, что данный резистор не имеет допуска или спецификации. Последние две цифры всегда равны единице — они указывают, что данный резистор имеет спецификацию между 1% и 10%.

Для решения данной проблемы был проведен анализ существующих ГОСТов и стандартов IPC, что позволило сформировать требования и рекомендации для правильной эксплуатации наконечников для паяльников различных производителей.

Как правило, производимые изделия на предприятиях радиоэлектронной промышленности — это электронная аппаратура ответственного назначения класса С (согласно п. 5.1.2 ГОСТ Р 56427-2015 «Пайка электронных модулей радиоэлектронных средств. Автоматизированный смешанный и поверхностный монтаж с применением бессвинцовой и традиционной технологий. Технические требования к выполнению технологических операций» и п. 4.3 ГОСТ Р МЭК 61191-1-2010 «Печатные узлы. Часть 1. Поверхностный монтаж и связанные с ним технологии. Общие технические требования»). Чтобы предотвратить преждевременное выгорание наконечников (JBC, Weller, PACE и др.), рекомендуется придерживаться следующих требований:

Правила эксплуатации наконечников

Форму и геометрические размеры наконечника необходимо подбирать в соответствии с размерами контактных площадок и выводов монтируемых элементов (рис. 1), что позволит:

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Рис. 1. Подбор размера наконечника с учетом планируемой работы

Рабочая температура

Чем выше температура пайки, тем больше окисление и коррозия наконечника. Необходимо использовать теплоэффективные наконечники и очищать жало от окислов. Оксид железа не смачивается припоем. Используйте встроенные функцию сна и функцию пониженного энергопотребления, что позволит продлить срок эксплуатации наконечников.

Флюс и припой

Выбирайте качественные материалы для пайки. Применение флюсов с содержанием неочищенной канифоли не только приводит к преждевременному выгоранию наконечников, но и наносит вред здоровью (канифоль относится к материалам 3‑го класса опасности по ГОСТ 12.1.007). Паяльные работы, выполняемые монтажником, связаны с выделением вредных для здоровья веществ. К наиболее опасным компонентам паяльного дыма следует отнести частицы абиетиновой кислоты (канифоли), вызывающей астматическую реакцию даже у здорового человека. Длительное вдыхание воздуха, в котором содержание частиц канифоли превышает допустимый уровень, приводит к развитию необратимой аллергической реакции организма, часто переходящей в астму. Для снижения риска для здоровья необходимо применять флюсы с высокоочищенной канифолью либо бесканифольные флюсы. Также следует помнить об активности материала, поскольу использование высокоактивного флюса приводит к коррозии наконечников.

Международными стандартами IPC рекомендуются следующие типы флюсов: ROL, REAL и ORL (табл. 1).

Активность флюса (% содержания галогенов), % Канифольные Rosin (RO) Синтетические Resin (RE) Органические Organic (OR)

При использовании трубчатого припоя содержащегося в нем флюса может не хватить для формирования галтели — для этого нужно выполнять дополнительное флюсование контактных площадок.

Кроме того, применение флюсов ФКСП, ФК, ФСКП, содержащих высокий процент твердой части (30% и более), приводит к быстрому образованию нагара, ухудшению теплоотдачи, завышению температур пайки и быстрому сгоранию жала. Все современные производители флюсов на аналогичных основах и на органике стремятся свести количество твердых частиц к минимуму (обычно не более 5%, максимум 20%).

Процесс пайки

Избегайте сильного давления жалом паяльника на контактную площадку в зоне пайки, поскольку это усилит его износ и может привести как к искривлению выводов элементов, так и к повреждению контактных площадок на печатной плате.

Очистка наконечника

При очистке наконечников не используйте механические или химические средства. Применяйте методы очистки, рекомендуемые производителем (рис. 2). Для очистки сильно окисленных жал паяльников можно использовать пасту для очистки и лужения наконечников Tip Activator.

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Рис. 2. Оснастка для бережной очистки жал паяльников

Рекомендуемая последовательность работы

При работе с трубчатыми припоями пайка осуществляется с двух рук. Для того чтобы при пайке получить наилучшие результаты, рекомендуется выполнять работу в такой последовательности (рис. 3):

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Рис. 3. Правильная и неправильная подача припоя:а, б) правильная подача припоя;в, г) неправильная подача припоя

Внимание! Если припой подавать непосредственно на жало паяльника, активные компоненты флюса будут преждевременно выгорать и его эффективность резко уменьшится. 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.

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

Завершение работы

Для обеспечения длительного срока службы жала паяльника после окончания работы его необходимо очистить от остатков припоя и нагара. Для этой цели используйте специальные губки и щетки, предусмотренные в комплекте паяльной станции.

Поэтапное описание процесса пайки с применением трубчатого припоя

На первоначальном этапе работа с трубчатыми припоями (пайка с двух рук) может вызывать сложности. Как правильно работать с трубчатыми припоями? Приведенная последовательность пайки элементов со штыревыми выводами поможет быстро освоить эту технологию.

Пайка элементов, монтируемых в отверстия:

Рис. 4. Одновременный контакт с КП монтажного отверстия и выводом элемента

Правило № 1. Необходимо обеспечить хороший тепловой контакт между жалом паяльника и паяемыми поверхностями.

Подайте небольшое количество припоя на жало паяльника так, чтобы образовался мостик припоя между КП и выводом (рис. 5).

Рис. 5. Небольшое количество припоя подается на жало паяльника так, чтобы образовался мостик припоя между КП и выводом

Перемещайте трубчатый припой по кругу вдоль КП в противоположном направлении от жала паяльника (рис. 6).

Рис. 6. Перемещение трубчатого припоя по кругу вдоль КП в противоположном направлении от жала паяльника

Правило № 2. Необходимо обеспечивать контакт между жалом паяльника и паяемыми поверхностями до тех пор, пока не произойдет формирование галтели припоя.

Как только паяное соединение сформировано, отведите пруток припоя. Одновременно отведите жало паяльника.

Для образования правильной формы галтели жало паяльника должно двигаться вверх вдоль вывода элемента (рис. 7).

Рис. 7. Движения жала паяльника вверх вдоль вывода элемента для образования правильной формы галтели

Внимание! Избегайте сильного давления жалом паяльника на КП. Не допускайте контакта жала паяльника с галтелью припоя без использования трубчатого припоя, это может привести к деградации паяного соединения.

Возможные проблемы, причины и методы решения указаны в таблице 2.

Разбрызгивание припоя Высокая скорость нагрева Подавать пруток припоя на разогретые контактные поверхности (вывод элемента и КП), не подавать трубчатый припой на жало паяльника

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

Остатки после пайки в виде нагара Использование флюсов на основе неочищенной канифоли Произвести очистку жала паяльника и губки

Избыточные остатки флюса вокруг паяного соединения Большой диаметр трубчатого припоя. Избыточная подача трубчатого припоя в место пайки. Низкая температура пайки Использовать припой меньшего диаметра. Использовать паяльник большей мощности или увеличить температуру пайки

Соблюдение всех рассмотренных выше правил и требований поможет повысить качество паяных соединений и сократить количество брака от перегрева элементной базы и деформации печатных плат. Срок службы наконечников будет соответствовать заявленным срокам любого производителя, а именно 12–18 месяцев и более.

Танталовые оксидно-полупроводниковые конденсаторы чип-конструкции, изготавливаемые АО «Элеконд», разработаны и выпускаются в соответствии с требованиями действующей НТД, что подтверждается тестовыми испытаниями на соответствие действующей НТД. Настоящие рекомендации составлены с учетом требований ТУ, передового мирового опыта, справочных данных и позволяют подобрать режим работы конденсатора в зависимости от коэффициентов, влияющих на интенсивность отказов.

Основные внешние факторы, влияющие на интенсивность отказов

Температура, при которой работает конденсатор, может в несколько раз снизить интенсивность отказа чип-конденсаторов в процессе наработки. В таблице 1 приведена справочная зависимость температурного коэффициента интенсивности отказов конденсаторов.

Также рекомендуется обращать внимание на термический удар при монтаже оксидно-полупроводниковых танталовых чип-конденсаторов, который создает временные механические напряжения в диэлектрике конденсатора, которые могут вызвать его повреждения, это способствует росту в объеме аморфного оксида (диэлектрика), кристаллического оксида, являющегося проводником.

При монтаже чип-конденсаторов рекомендуется:

Профиль пайки в конвейерных печах

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

1 — Температура пайки 205-225°C;

2 — Температура плавления 179-183°C;

3 — Активация флюса 150°C

Напряжение

Больший вклад в интенсивность количества отказов вносит напряжение, подаваемое на чип-конденсатор. В таблице 2 приведены справочные значения коэффициента от приложенного напряжения, используемого для расчетного значения интенсивности отказов чип-конденсаторов.

Зависимость номинального Uном и допустимого Ut напряжения от температуры

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

1 — Рекомендуемое прикладываемое напряжение;

2 — Кратковременное пиковое напряжение.

Для защиты диэлектрика конденсатора от скачков напряжения всем полупроводниковым танталовым конденсаторам необходимо активное сопротивление, включенное последовательно к конденсатору, ограничивающее ток. Следует обращать внимание на то, что снижение импеданса схемы, в которую включен конденсатор (конденсаторы), приводит к увеличению вероятности возникновения их повреждений, особенно с повышением температуры. В соответствии со справочными данными, изменение омического коэффициента, применяемого для расчета интенсивности отказов конденсаторов, от сопротивления электрической цепи, включенного последовательно к конденсатору, составляет от KR= 0.0 при 3.0 Ом/Вольт до KR= 1.0 при 0.1 Ом/Вольт.

Если чип-конденсатор применяется с ограничительным резистором 3 Ом на 1 Вольт рабочего напряжения, то рекомендуемое допустимое напряжение Ut соответствует номинальному Uном, смотри область окрашенную в синий цвет на рисунке 2. Если применение ограничительного резистора невыполнимо, то рекомендуемое допустимое напряжение на конденсаторе Ut, обеспечивающее минимальное значение интенсивности отказов чип-конденсаторов, не должно превышать 0.5 Uном, смотри область окрашенную в голубой цвет на рисунке 2. При этом может допускаться кратковременное пиковое напряжение до Uном длительностью 1*10-6 — 1*10-3 секунды.

Рекомендуемая допускаемая амплитуда переменной синусоидальной составляющей пульсирующего напряжения U в зависимости от допускаемого напряжения Ut обеспечивающая наименьшую интенсивность отказов чип-конденсаторов

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Снижение рекомендуемого допустимого переменного напряжения Uf / допустимого тока пульсаций Iп и в зависимости от температуры Т приведено на рисунке 4.

Типовая зависимость допустимого тока пульсаций Iп и допустимое переменного напряжение Uf от температуры Т

Лучшие паяльные инструменты оборудование и аксессуары

Параллельное / последовательное включение

При применении параллельного / последовательного включения конденсаторов, в связи с присутствием разброса электрических параметров конденсаторов, может возникнуть неравномерное распределение электрической нагрузки по конденсаторам, что приведет к увеличению вероятности отказа перегруженных элементов, необходимо вводить подбор конденсаторов по электрическому сопротивлению (желательно на рабочей частоте).

Входной контроль

При входном контроле электропараметров (С (электрической емкости), D (тангенса угла диэлектрических потерь), R (активной части сопротивления), Z (полного сопротивления)) чип-конденсаторов рекомендуется применение LCR-метров, обеспечивающих подачу на конденсаторы постоянного напряжение смещения 2В. Частота измерительного сигнала при измерении должна соответствовать ТУ на конденсаторы и требованиям производственной ТД. Для измерения тока утечки может быть применен прибор типа источника-измерителя или специализированный прибор, например, типа «Измеритель токов утечки Chroma 11200». При проведении измерений необходимо применение специализированных контактных приспособлений, обеспечивающих необходимую точность измерения. После измерения необходимо снимать заряд с конденсаторов.

Технология применяющая поверхностный монтаж электронных компонентов родилась еще в 60-х годах прошлого века. Благодаря ее внедрению, компании IBM удалось существенно уменьшить размеры производимых устройств. Это способствовало ее стремительному развитию, а также повсеместному распространению.

Однако миниатюризация компонентов не только уменьшила габариты электронных устройств, но и отразилась на общем качестве производства. Снижение веса элементов, уменьшение толщины платы, а также размещенных на ней дорожек привело к росту образующихся дефектов. Для его устранения потребовались не только новое высокоточное оборудование, но также и разработка новых материалов. В том числе и паяльных составов.

Время чтения: 8 минут

Причины и способы устранения

Дефекты, проявляющиеся при выполнении паяльных работ, вызывают критические нарушения на производстве. Они снижают его эффективность, увеличивают трудовые и временны́е затраты, а также уменьшают общую надёжность конечного продукта.

На этапе пайки может возникнуть множество дефектов: образование перемычек, непропай, затекание припоя, отслоение контактных площадок, разрушение самих элементов, а также множество других.

Для их устранения технологи применяют множество технологических решений от корректировки термопрофиля до совершенствования состава паяльной пасты.

«Надгробный камень»

Наиболее любопытный дефект – это образование «надгробного камня». Дефект проявляется в виде подъёма элемента на ребро, что напоминает надгробную стелу. В некоторых случаях подъем может быть неполным, то есть одна из сторон лишь немного приподнимается, но это не умаляет проблем, возникающих при этом.

Пример проявления дефекта

На проявление эффекта влияют несколько факторов: компоненты и печатная плата, технологический процесс, а также характеристики паяльной пасты.

Влияние компонентов и платы

В качестве основной причины можно выделить плохую паяемость контактов. Неэффективная смачиваемость поверхностей ухудшает прилипание на одной из площадок, что ведет к разрыву соединения.

Другая причина – неверный подбор элементов по размеру. При несоответствии линейных размеров элементов расстоянию между контактными площадками или их размером возникают чрезмерные усилия со стороны припоя. Они могут иметь как продольное, так и скручивающее направление.

Третий фактор – неравномерное распределение тепловой энергии по поверхности печатной платы (PCB, от англ. printed circuit board). Загораживание нагреваемых контактных площадок другими элементами приводит к тому, что припой оплавляется неравномерно. Это приводит к тому, что более оплавленный контакт «перетягивает» электронный компонент на себя.

Пример перетягивания компонента

Технологическое влияние

Нарушение технологии пайки – частая причина вызывающая появления самых разнообразных дефектов. Одна из причин – это ошибки при нанесении пасты для трафаретной печати. Это может быть: смещение трафарета, не полный перенос, а также ряд других.

Другая причина – размещение компонентов со смещением. Это явление может возникать из-за отсутствия калибровки SMD установщика, ошибок в ее программе, а также из-за слишком высокой скорости выкладки.

Третья – это неверно подобранный режим нагрева. Зачастую это неверные температурные границы, а также слишком короткое время третьей зоны термопрофиля.

Структура типового термопрофиля

Влияние припоя

Качество, а также физико-химические свойства пасты, используемой в пайке СМД компонентов, оказывает не последнее влияние на образование качественного паяного соединения. Она должна обладать достаточной липкостью, иметь определенную скорость оплавления, а также хорошую смачиваемость. На все эти параметры прямое влияние оказывает ее консистенция.

Паяльные пасты

Ранее повсеместно применялась пайка омыванием контактов расплавом оловянно-свинцового припоя. Однако такая технология сопряжена с риском перегрева платы, что может привести к ее повреждению. К тому же такой способ пайки не подходит для SMT-технологии.

Припаивание омыванием платы жидким припоем

Для этой технологии нужен пластичный низкотемпературный припой, который легко бы наносился на контакты. Изобретение низкотемпературной паяльной пасты позволило существенно ускорить производственные процессы, а также продолжить дальнейшую миниатюризацию компонентов и уменьшить минимальный шаг выводов.

Состав паяльных паст

Все применяемые пасты для лужения приблизительно схожи. Любая паста состоит из двух основных составляющих: небольшого размера частиц припоя, а также флюса. Флюс должен повышать текучесть, способствовать удалению, а также препятствовать дальнейшему образованию окислов.

В состав флюса для пайки включают галогенсодержащии соединения либо органические кислоты. Безгалогенные флюсы относятся к инертным. Минимальное содержание и сниженная активность позволяет им практически полностью расходоваться в процессе пайки. Такие составы называют безотмывочными пастами.

Конечное соединение создается расплавляемыми частицами порошка припоя. При этом важны не только финальная прочность и пластичность соединения, но и его поведение в процессе нагрева, а также такие характеристики, как температуры солидуса и ликвидуса.

На температуру плавления паяльной пасты, а также кристаллизацию влияет концентрация входящих в нее элементов. Эти смеси включают несколько металлов, все они имеют различные точки плавления и кристаллизации. В процессе нагрева происходит поочередное плавление металлов, от менее тугоплавкого к более тугоплавкому.

За температуру ликвидуса (лат. Liquidus – жидкость) принята граница, при которой все металлы входящие в припой переходят в жидкое состояние. В противовес этому показателю – граница полной кристаллизации расплава. Её называют температурой солидуса (лат. Solidus – твердый).

Проблема малого веса

Переход на миниатюрные компоненты 0402, а также 0201 привел к резкому росту образования «надгробных камней». Корректировка термопрофиля не принесла существенных улучшений. Проанализировав поведение элементов, выяснилось, что причина этому – узкий температурный диапазон между ликвидусом и солидусом. Из-за быстрой смены агрегатного состояния не получалось добиться относительно одинакового изменения поверхностного натяжения на всех участках пайки. Как следствие, это приводило к неравномерному распределению механических усилий, создаваемых на концах элемента.

Соотношение размеров грифеля автоматического карандаша с компонентами 0402 и 0603

Совершенствование состава

Для расширения температурного окна потребовалась разработка совершенно новой паяльной пасты. Помимо, классически включенных свинца и олова, необходима была добавка, расширяющая границы между полным плавлением и кристаллизацией. Этим исследованием занялись специалисты компании Indium Corp.

В итоге специалистами удалось расширить разницу температур почти до 7 градусов, что уменьшило частоту подъема элементов до 0,3%.

Преимущества модернизированного состава

Помимо, расширения температурного окна ликвидус-солидус паста получила некоторые дополнительные преимущества:

Паяльные смеси в различных упаковках

Основы качественной пайки

Большое разнообразие паяльных паст позволяет выбрать именно тот состав, который больше всего подходит для решения тех или иных задач. Специалистами разработаны паяльные пасты для использования различных технологических приемов: трафаретная печать, ручное, а также автоматическое машинное нанесения. Также на выбор влияет используемый термопрофиль, а также тип применяемого для оплавления оборудования.

Правильный выбор, а также учет всех технологических особенностей позволит избежать не только проявления эффекта «надгробного камня», но также и многих других дефектов пайки smd компонентов. Это обеспечит высокое качество производства, надежность и конкурентоспособность выпускаемого продукта.

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий