Альтернативные технологии пайки: парофазная пайка | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Физика

Опубликовано в Молодой учёный №21 (125) ноябрь-1 2016 г.

Дата публикации: 30.10.2016

Статья просмотрена: 267 раз

Библиографическое описание:

Серегин А. В. Альтернативные технологии пайки: парофазная пайка // Молодой ученый. — 2016. — №21. — С. 30-32. — URL https://moluch.ru/archive/125/34718/ (дата обращения: 19.10.2018).



В данной статье рассмотрен тип печей оплавления паяльной пасты — парофазные печи. Проанализированы преимущества перед конвекционными печами оплавления. Описан принцип работы парофазных печей.

Одной из основных проблем при сборке и монтаже изделий является на ряду с нанесение паяльной пасты, и даже не точная установка элементов на их посадочные места, а правильно подобранный термопрофиль оплавления. Насыщенность современных электронных модулей компонентами различных габаритов, массы, теплоемкости, типокорпусов, свинцовые и бессвинцовые покрытия выводов, а также различные типы припойных паст предъявляет особые требования к печам оплавления. Основная проблема печей оплавления это температурный градиент в зоне нагрева. На первых однокамерных моделях она достигала 30–40 ºС. Инженеры компаний, производящих печи оплавления, шли на невероятные хитрости, чтобы обеспечить более или менее подходящий разброс температуры. Они увеличивали размеры печей до невероятных 6–7 и более метров, делали сотни сопел подачи и отвода горячего воздуха (технология называется MULTI-JET), до полутора десятков зон нагрева и охлаждения пытались совместить два способа нагрева конвекционный и инфракрасный, закачивать в печь инертные газы. Это позволило несколько улучшить ситуацию. Но в итоге предприятия, выпускающие электронные изделия столкнулись с другими проблемами:

  1. Стоимость печей оплавления не редко стала достигать половину от стоимости всего оборудования задействованного при сборке и монтаже изделий;
  2. Увеличение габаритных размеров и веса печи требует значительную модернизацию производственных помещений (укрепление полов, создание специальных разгрузочных окон большого размера, увеличение цеховых площадей, отвод большого количества тепла от работающий печи и т. д.);
  3. Длительное время выхода на рабочий режим. В некоторых моделях это время составляет около 30–40 минут;
  4. Большой расход электроэнергии (более 70 кВт/час);
  5. Увеличение сложности аттестационных работ (большое количество нагревателей и зон нагрева). Особенно это актуально для предприятий выпускающих изделий специального назначения.

Пример такой печи представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Пример конвекционной печи фирмы Ersa. Длина 6,4 м. Вес около 3 т. Количество рабочих зон 13. Потребляемая мощность 63 кВт

Парофазные печи лишены многих ранее перечисленных проблем. Энергопотребление их на порядок ниже, как и размеры. Благодаря действию обычных законов физики во время пайки в среде пара можно добиться абсолютных условий стабильности процесса. Отсутствует необходимость в подборе термопрофиля. Поэтому в Европе парофазная пайка становится все более популярной технологией. В парофазной пайке, известной также как конденсационная пайка, для нагрева печатных плат используется тепловая энергия, получаемая при переходе теплопередающей среды из газообразного состояния в жидкое. Конденсат скапливается на поверхности платы до тех пор, пока температура печатной платы не сравняется с температурой пара. Из-за высокой плотности пара и образования пленки жидкости на поверхности платы в результате конденсации весь процесс нагрева происходит в полностью инертной среде, лишенной кислорода. Количество передаваемого тепла прямо пропорционально количеству подаваемой тепловой энергии.

Ряд преимуществ парофазной пайки:

‒ процесс нагрева не зависит от формы, цвета, массы и распределения массы изделия;

‒ пайка без доступа кислорода и без использования инертного газа;

‒ фиксированная пиковая температура пайки;

‒ возможность настройки градиента температуры во время нагрева;

‒ снижение количества пустот в паяном соединении;

‒ минимальная разница температур компонентов во время пайки;

‒ невозможен перегрев или расслаивание печатной платы (ПП), повреждения компонентов, т. к. температура ПП никогда не превысит температуру кипящий жидкости;

‒ нет проблем при работе с многоуровневыми компонентами;

‒ на процесс пайки не влияет геометрия ПП и плотность монтажа;

‒ низкий расход электроэнергии благодаря высокой эффективности теплопередачи (мощность печи редко превышает 4 кВт);

‒ быстрая настройка рабочих параметров, по сути сводится просто к воду градиента температуры.

Рассмотрим технологический процесс пайки в парофазной печи более подробно. Схематически принцип работы парофазной печи представлен на рис. 2.

В полностью герметичной камере находится жидкость «медиум» при температуре 240 ºС, по сути это кипящий инертный фторуглеродный полимер. Эта жидкость химически инертная и безопасна с точки зрения охраны труда и окружающей среды. За счет нагрева этой жидкости создается пар. В этот пар помещается ПП с нанесенной паяльной пастой и установленными компонентами. Пары конденсируются на ПП, отдавая скрытую теплоту парообразования и тем самым нагревая ее. Когда температура ПП достигает температуры жидкости, процесс конденсации прекращается и нагрев заканчивается. В результате нанесенная паяльная паста оплавляется, формируя галтель припоя. Затем ПП извлекается и передается дальше по технологическому циклу. В результате полного замкнутого цикла от нагрева жидкости до конденсации ее расход обычно не превышает 1–2 грамм за рабочий цикл.

В современных парофазных печах имеется вакуумный модуль который включается сразу после оплавления припоя тем самым значительно снижая образование пустот в паяных соединениях еще до момента затвердевания. Особенно это актуально при бессвинцовых технологиях т. к. припои не содержащие свинец обладают гораздо меньшим смачиванием, что влечет образование микропустот в паяном соединении и скопление микропустот.

В заключение уместно сказать о недостатках парофазных печей:

‒ зависимость от производителя жидкости «медиум», нет отечественных аналогов;

‒ из-за особенностей технологического процесса сложно обеспечить высокую производительность печи.

Рис. 2 Принцип работы парофазной печи.

Рис. 3 Внешний вид парофазной печи.

Литература:

  1. Нинг-Ченг Ли. Технология пайки оплавлением, поиск и устранение дефектов: Поверхностный монтаж, BGA, CSP и Flip Chip технологии. ИД «Технологии», 2006 г., Москва. 392 с.
  2. Кравченко К. В. Технология поверхностного монтажа.
Основные термины (генерируются автоматически): Принцип работы, печ, паек, расход электроэнергии, процесс нагрева, монтаж изделий, зона нагрева, время пайки, MULTI-JET, печатная плата, паяное соединение, паяльная паста, нанесенная паяльная паста, температура.


Похожие статьи

Анализ температурного профиля пайки оплавлением

Рассмотрены причины возникновения дефектов паяных соединений, предложены рекомендации по их устранению.

В процессе предварительного нагрева происходит испарение растворителя из паяльной пасты.

Исследования оборудования и технологии пайки трубопроводов...

Для формирования качественных паяных соединений в изделиях необходим соответствующий выбор частоты нагрева, конструкции индукторного устройства и оптимизация режимов процесса [1].

Модернизация паяльного робота H351 | Статья в журнале...

Модернизация паяльного робота H351, который используется при ремонтных работах автомобилей.

пайки, которое может осуществляться с помощью беспроводного пульта управления, паяльного жала, фиксации платы с зажимами по краям.

Термокомпрессионная технологическая оснастка для...

Термокомпрессионная технологическая оснастка для диффузионной сварки и пайки в вакуумных печах.

В тоже время, предприятия приборостроения имеют многочисленную

Вначале задавалась скорость нагрева технологической оснастки в вакуумной печи — VT=0,185 K/c.

Теория и технология диффузионной сварки через промежуточный...

Основным недостатком такого способа диффузной сварки, является низкое качество соединений, по качеству сварного соединения, подобный тип равен паяному соединению, учитывая сходство этой технологии с процессом пайки...

Создание численной модели индукционно нагревательной...

Время нагрева, с. 509. Работа в предпроцессоре программного пакета FLUX.

Максимальная температура (1294,4 0С) создается не на поверхности тела, а на некоторой глубине, в зоне источников теплоты (в нашем случае это точка с координатами (46;433,7)). Это следует из того...

Возможные пути защиты поверхностей нагрева от коррозии во...

Режим обработки поверхностей нагрева раствором гидразина и аммиака при пуске котла проходит в настоящее время промышленные испытания при включении

Исследования оборудования и технологии пайки трубопроводов с использованием индукционного нагрева.

Исследование прочности паяных соединений «металлокерамика...

Для решения проблемы использования электролизеров в ремонтном производстве, в частности, для пайки металлокерамических пластин на лемех плуга необходимо исследовать механизм пайки с использованием

Из условия равновесия паяного соединения получим

Исследование особенностей формирования проволочных...

Монтаж кристалла в корпус производится с помощью процессов: пайки, приплавления с использованием эвтектических расплавов и клеевых соединений.

Его можно только разрушить, в то время как демонтаж пайки выполняется повторным нагревом.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Анализ температурного профиля пайки оплавлением

Рассмотрены причины возникновения дефектов паяных соединений, предложены рекомендации по их устранению.

В процессе предварительного нагрева происходит испарение растворителя из паяльной пасты.

Исследования оборудования и технологии пайки трубопроводов...

Для формирования качественных паяных соединений в изделиях необходим соответствующий выбор частоты нагрева, конструкции индукторного устройства и оптимизация режимов процесса [1].

Модернизация паяльного робота H351 | Статья в журнале...

Модернизация паяльного робота H351, который используется при ремонтных работах автомобилей.

пайки, которое может осуществляться с помощью беспроводного пульта управления, паяльного жала, фиксации платы с зажимами по краям.

Термокомпрессионная технологическая оснастка для...

Термокомпрессионная технологическая оснастка для диффузионной сварки и пайки в вакуумных печах.

В тоже время, предприятия приборостроения имеют многочисленную

Вначале задавалась скорость нагрева технологической оснастки в вакуумной печи — VT=0,185 K/c.

Теория и технология диффузионной сварки через промежуточный...

Основным недостатком такого способа диффузной сварки, является низкое качество соединений, по качеству сварного соединения, подобный тип равен паяному соединению, учитывая сходство этой технологии с процессом пайки...

Создание численной модели индукционно нагревательной...

Время нагрева, с. 509. Работа в предпроцессоре программного пакета FLUX.

Максимальная температура (1294,4 0С) создается не на поверхности тела, а на некоторой глубине, в зоне источников теплоты (в нашем случае это точка с координатами (46;433,7)). Это следует из того...

Возможные пути защиты поверхностей нагрева от коррозии во...

Режим обработки поверхностей нагрева раствором гидразина и аммиака при пуске котла проходит в настоящее время промышленные испытания при включении

Исследования оборудования и технологии пайки трубопроводов с использованием индукционного нагрева.

Исследование прочности паяных соединений «металлокерамика...

Для решения проблемы использования электролизеров в ремонтном производстве, в частности, для пайки металлокерамических пластин на лемех плуга необходимо исследовать механизм пайки с использованием

Из условия равновесия паяного соединения получим

Исследование особенностей формирования проволочных...

Монтаж кристалла в корпус производится с помощью процессов: пайки, приплавления с использованием эвтектических расплавов и клеевых соединений.

Его можно только разрушить, в то время как демонтаж пайки выполняется повторным нагревом.

Задать вопрос