8 (1000337), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Пайка оплавлением U-образным электродом.

В отличие от пайки сопротивлением здесь ток протекает только через U-образный электрод и не проходит через контактируемые детали. U-образный электрод действует аналогично паяльнику. При его применении нет опасности появления разности потенциалов между отдельными выводами, поэтому при соответствующей форме U-образного электрода можно паять одновременно все выводы с одной стороны ИМС. А применив сразу два электрода можно одновременно соединить все выводы планарной ИМС. При этом ширина электрода равна 9мм для одновременного контактитрования 7 выводов, и - 40мм для одновременного контактирования 32 выводов (шаг 1,25 мм).

В качестве материала для U-образного электрода используются вольфрам и молибден, так как эти металлы не смачиваются припоем и гарантируют стабильность электрода при температуре до 800 - 1000 С. Пайка осуществляется импульсами тока и электроды остаются неподвижными до затвердевания припоя. Для концентрации тепла на месте контакта торцевую часть электрода шлифуют, так что поперечное сечение уменьшается и именно в этом месте электрическая энергия превращается в тепло.

Достоинства метода:

• отсутствие эл. нагрузок компонентов позволяет осуществить групповую пайку;

• возможно контактирование сразу после сборки без фиксации компонентов;

• возможность применения для демонтажа ИМС;

• позволяет автоматизировать процесс сборки и монтажа вместе.

Недостатки метода:

• так как в процессе контактирования происходит только расплавление припоя и нет диффузии контактируемых металлов, то прочность соединения меньше ,чем у пайки сопротивлением;

• необходимость менять электроды при переходе к пайке ИМС с другим количеством выводов;

• время контактирования увеличивается из-за необходимости выдержки электродов на контакте до затвердевания припоя.

Групповая пайка паяльником.

Для групповой пайки планарных выводов ИМС используется два способа пайки паяльником:

• пайка при продольном перемещении жала паяльника относительно выводов;

• пайка при поперечном перемещении жала паяльника относительно выводов;

В первом случае осуществляется одновременная пайка всех выводов ИМС. - Производительность - 12 шт./мин ( пайка 1 ИМС = 1-2 сек + перестановка паяльника). Во втором - одновременно припаивают два противолежащих вывода. Здесь имеется возможность двигать жала паяльников вдоль всего ряда ИМС. При движении со скоростью 2-6 мм/сек на пайку одной ИМС затрачивается 2-6 сек, что обеспечивает производительность до 30 шт/мин.

Пайка световым лучом. Принцип метода основан на том, что световое излучение фокусируется, при попадании на металлы адсорбируется и переходит в тело.

Фокусировка излучения в точечный луч происходит с помощью поворотного эллиптического зеркала, в фокусах которого располагаются излучатель и соединяемые металлы.

Для получения излучения в виде полосы используется цилиндрическое эллиптическое зеркало.

В качестве источника света используются галогенокварцевые или ртутнопаровые лампы высокого давления.

Из-за недостаточного согласования спектрального разделения излучения (дисперсии) и способностью к адсорбции поверхности изделий происходят большие потери энергии, особенно в галогенокварцевой лампе.

Подгонка адсорбирующей способности поверхности изделий к длине волны излучения осуществляется при применении сильно адсорбирующих покрытий - слоев лака или флюса.

Преимущество галогенокварцевой лампы состоит в большой продолжительности жизни - до 2000 часов, в то время как ртутнопаровые имеют продолжительность жизни до 200 часов и являются неуправляемыми по мощности.

Недостаток галогенокварцевой лампы состоит в большом фокусируемом диаметре - около 4 мм, тогда как в ртутнопаровой лампе он составляет 1 мм.

Процесс пайки происходит при непрерывном движении ПП, а дозировка энергии подводимой к контакту осуществляется изменением скорости транспортировки.

Недостатки метода:

• необходимость использования относительно длинных выводов ИМС, чтобы избежать тени от корпуса, а это приводит к уменьшению плотности упаковки;

• при работе с излучением в виде полосы появляется термическая нагрузка платы между контактами.

Для уменьшения этой нагрузки используют металлические съемные шаблоны, вырезы которых точно соответствуют расположению контактов.

При пайке точечным излучением оптимальными параметрами для контактирования луженных выводов являются следующие:

• ртутнопаровая лампа высокого давления НВО 100;

• толщина припоя 40 мкм;

• скорость транспортирования ПП 1,6 мм/сек (1,3 выв./сек при шаге 1,25 мм;

• длина вывода ИМС - 10 мм;

• степень перекрытия вывода КП и ПП - 50%.

Пайка микропламенем.

При пайке микропламенем энергия образуется при сгорании подходящего газа с кислородом и пайка происходит пламенем длиной 10 - 15 мм через тонкое сопло диаметром около 0,5 мм.

Для стабильности пламени необходимо постоянное соотношение горючего газа и кислорода в смеси, чего нельзя обеспечить применением стальных баллонов. Поэтому применяют специальный газовый источник, в котором вода электролитически разлагается.

Электролитическое разложение также как и горение происходит по формуле:

2H O = 2H + O

Так как чистая вода - изолятор, то в качестве электролита применяется водный раствор калиевой щелочи (29,4%).

На катоде выделяются положительно заряженные ионы калия, а на аноде - отрицательно заряженные группы OH. Оба компонента в воде неустойчивы и сразу реагируют дальше:

2K + 2H O = 2KOH + H - чистый водород;

2OH + H O = 2HH O + Ѕ O - чистый кислород.

С катода улетучивается водород, а с анода кислород в соотношении 2:1. Расходуется только вода, количество калиевой щелочи остается неизменным, концентрация электролита возрастает, поэтому через определенные интервалы времени емкость наполняется дистиллированной водой.

Скорость изготовления газа составляет около 10 л/час при расходе воды 14 г/час.

Технологическое оборудование метода пайки микропламенем состоит из источника газа, защиты от обратного удара и горелки в виде тонкого сопла (например стандартная медицинская игла).

Перед отверстием горелки образуется факел, который при правильно отрегулированной скорости образования газа не нагревает конца сопла. В конусе пламени достигается температура до 3400 С.

Сгорание газа происходит полностью, так что загрязнения не происходит. В качестве продукта реакции образуется только вода, которая в виде тонкой пленки конденсируется вблизи пламени, однако она быстро испаряется без остатка. Несмотря на очень высокую температуру пламени, луженные контакты можно паять, если вершина пламени находится на расстоянии 2-4 мм от места контакта.

При использовании нескольких сопл происходит групповая пайка рядов и столбцов ИМС.

Оптимальные рабочие параметры метода:

• при пайке выводов сечением 0,3 х 0,1 мм к КП шириной 0,6 мм;

• диаметр сопла 0,32 мм;

• расстояние от сопла до места контакта - 16,5 мм;

• длина пламени - 14 мм;

• скорость транспортирования ПП - 9,3 мм/сек (7,4 выв./см при шаге 1,25 мм).

Достоинства метода:

• высокая производительность;

• невысокая стоимость оборудования;

• легкая управляемость условиями горения.

Пайка и сварка электронным лучом.

Создается сжатый поток ускоренных электронов и направляется на место контакта. Кинетическая энергия при торможении на детали превращается в тепло.

При использовании этого метода достигается плотность энергии до 10 Вт/см. Минимально возможный диаметр пятна нагрева приблизительно равен 1 мкм. Время сварки - 5 мс, время пайки - 50 мс. Для увеличения сечения контакта применяется синусоидальное сканирование луча.

Достоинства метода:

• возможность автоматического позиционирования электронного луча на изделие;

• получается очень чистое соединение, так как процесс происходит в вакууме (10 мм рт.столба);

• незначительный объем зоны контактирования обеспечивает быстрое охлаждение

• незначительный тепловой удар на изделие;

• можно контактировать термочувствитель-ные и тугоплавкие металлы;

• высокая производительность (25 контактов в сек при шаге 1,25 мм);

• КПД от 70 до 90%.

Недостатки метода:

• дорогостоящее оборудование;

• необходимость вакуума;

• для обеспечения плотности припаиваемых контактов требуется использовать специальные держатели;

• критичность к позиционированию луча +0,1 мм на 0,3 вывода.

Пайка и сварка лазерным лучом.

Для соединения двух материалов используется энергия светового луча (лазерный луч) высокой интенсивности. Энергия луча при падении на изделие превращается в тепло.

Ядром лазерной установки является резонатор, который состоит из отполированного с двух концов рубинового кристалла.

В этом кристалле часть испускаемой световой энергии накапливается в форме коротких импульсов. Благодаря фокусировке этого излучения на пятне нагрева интенсивность энергии доходит до 10 Вт/см . Энергию можно сконцентрировать на пятне 10 мкм.

Существенным недостатком этого метода является необходимость охлаждения лазера, так как его КПД = 0,1 - 15%, то есть почти вся мощность накачки отводится в виде тепла. Остальные недостатки те же, что и в предыдущем методе за исключением потребности в вакууме. Кроме того, позиционирование луча осуществляется только механическим перемещением платы под лучом.

При использовании лазера для сварки выводов возможны следующие виды соединений:

концевая сварка - лазерный луч расплавляет конец вывода и частично проводник ПП;

центральная сварка - лазерный луч направлен на вывод и проплавляет его;

сварка с пробивкой отверстия - лазерный луч проплавляет отверстие и через него часть печатного проводника.

В связи со сложным позиционированием при сварке с пробивкой отверстия и концевой сварке наиболее широкое распространение получила центральная сварка.

Регулируемыми технологическими параметрами являются:

• энергия импульса 1 - 2 Вт/см2,

• продолжительность 4 - 8 мсек;

• диаметр пятна нагрева - 200 мкм.

При использовании лазера для пайки продолжительность импульса составляет не менее 30 мсек, поэтому здесь применяется квазинепрерывный и непрерывный твердотельный лазер.

Пайка и сварка лазером пока не получили широкого распространения в технологии для контактирования выводов ПП.

18

Характеристики

Список файлов лекций