Rosnerud-spb.ru

Ремонт СПБ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пайка под азотом технология

Пайка в среде азота. Азотные генераторы

Качество и надежность производимой электронной продукции напрямую зависит от обеспечения оптимальных условий для всех технологических операций производства. Пайка является одной из таких операций. Сегодня существуют различные технологии: пайка волной, селективная пайка, пайка оплавлением. Как показывают многочисленные исследования и практический опыт производителей электроники, в каждом из этих случаев лучшие результаты могут быть достигнуты только в инертной среде, то есть при замещении воздуха азотом.

Преимущества пайки в инертной среде в основном определяются следующими факторами:

  • уменьшается окисление;
  • улучшается смачиваемость паяемых поверхностей.

Приведем результаты исследований пайки в инертной среде волной припоя и оплавлением.

Отличительные особенности выполнения операций пайки волной припоя в среде азота (аналогично и для селективной пайки волной припоя) от пайки в воздухе:

  • Расширяется технологическое окно процесса, что сказывается, в том числе, на уменьшении зависимости от паяемости контактных площадок (это порой недооценивается производителями).
  • Уменьшается образование оксидных пленок, снижается образование перемычек припоя.
  • За счет уменьшения окисления увеличивается поверхностное натяжение, в результате чего создаются условия для улучшения смачивания и растекания припоя.
  • Появляется возможность использования флюсов с меньшей активностью, чем при пайке в воздухе.
  • Сокращается образование шлама, что существенно увеличивает коэффициент технического использования оборудования за счет сокращения времени и периодичности обслуживания (для удаления шлама). Это может привести к экономии на обслуживании до нескольких часов в день. Снижается расход материалов (образование шлама припоя уменьшается в 5-7 раз).

Результаты пайки оплавлением в инертной среде:

  • Использование азотной среды вместо воздуха в процессе пайки улучшает смачиваемость.
  • Аналогичная смачиваемость достигается в инертной среде за меньшее время. При прочих равных параметрах это достигается благодаря тому, что время на достижение температуры ликвидуса может сократиться примерно на 16%. В свою очередь, это может существенно увеличить производительность за счет сокращения времени цикла пайки.
  • Испытания паяльных паст показывают улучшение смачивания в среде азота независимо от максимальной температуры пайки.
  • При работе в среде азота активность флюсов сохраняется при высоких температурах (испытания производились при температуре на 40 °С выше ликвидуса), которые предусматривает бессвинцовая технология. Это позволяет использовать малоактивные флюсы.
  • Количество видимых остатков флюса значительно меньше после пайки в азоте. Это снижает необходимость отмывки.
  • Для всех бессвинцовых компонентов установлено улучшение качества пайки в среде азота. Дефектов формы галтели, полученных при пайке в воздухе, можно избежать, если перейти на пайку в азотной среде. Для микросхем установлено увеличение высоты галтели на 30% (SO 16) после перехода на пайку в среде азота.
  • Пустот в паяных соединениях при пайке микросхем в корпусах BGA образуется значительно меньше, чем при пайке в воздушной атмосфере. Кроме того, при пайке в азоте повторяемость галтелей более высокая, чем при пайке в воздухе.

На рис. 1 приведены сравнительные данные по количеству дефектов на производствах компании Siemens. Соотношение числа дефектов в зависимости от типов корпусов меняется незначительно при переходе на пайку в азотной среде, а количество сокращается в несколько раз.

На рис. 2 представлены результаты исследования одной из российских компаний. Ничто не подтверждает эффективность и плюсы пайки в инертной среде так, как цифры, полученные на практике.

Рассчитаем экономию от сокращения образования шлама припоя при эксплуатации установок пайки волной припоя с азотным туннелем. Средняя стоимость килограмма бессвинцового припоя — 25 евро. Образование шлама в час — 0,5 кг. Сокращение образования шлама при использовании азота — 80%. Результаты расчетов сведены в таблице 1.

Таким образом, для производителей электроники, стремящихся к получению высококачественной продукции, выполнение операций пайки в среде азота должно стать необходимым условием. Переход на пайку в инертной среде поможет снизить затраты на технологические материалы, обслуживание оборудования и устранение дефектов пайки, тем самым уменьшая себестоимость продукции и повышая конкурентоспособность.

Усиление влияния окислительных процессов в связи с переходом к бессвинцовой технологии существенно возрастает. Переход на бессвинцовую технологию должен сопровождаться переходом к пайке в инертной среде.

При модернизации производственных мощностей в связи с переходом к бессвинцовой технологии на многих российских предприятиях сразу предусматривается возможность пайки в азоте.

Компании, переходящие на пайку в инертной среде, как правило, решают две задачи:

1. Установка оборудования, позволяющего осуществлять операцию пайки в инертной среде.

2. Установка источника азота и организация подачи газа.

Стоимость систем, позволяющих осуществлять пайку в азоте, примерно на 20% дороже «воздушных».

Некоторые производители имеют доступ к магистрали промышленного азота, но это скорее исключение, чем правило. Чаще приходится решать задачу получения азота.

В настоящий момент у предприятий, потребляющих азот, существует две принципиальные возможности его получения: производство с помощью собственной воздухо-разделительной установки и приобретение в жидком или газообразном виде у предприятия-поставщика.

В зависимости от чистоты газа и объема его потребления условно можно выделить шесть областей экономической целесообразности приобретения азота либо производства его своими силами (рис. 3).

Контактная пайка

Бесстресовая пайка для большей надежности

Короткое время цикла

Индивидуально программируемое регулирование температуры

Азот, защитный газ и муравьиная кислота

Безусадочная пайка паст и заготовок припоя

Система Nexus специально разработана для пайки паст и заготовок припоя без флюса под вакуумом. Nexus работает с температурой до 400 °C. Такие высокие температуры необходимы для надежного соединения элементов, обычно изготовленных из разных материалов. Помимо прочего, вакуум помогает минимизировать окисление компонентов и самого соединения. В системе Nexus передача тепла происходит как за счет теплопроводности, так и — в качестве возможной альтернативы — за счет инфракрасного нагрева. Индивидуально регулируемые градиенты нагрева и охлаждения обеспечивают гибкое профилирование и короткое время процесса. В зависимости от требований заказчика могут использоваться разные технологические газы. Так, возможна бесфлюсовая пайка в таких средах, как 100%-ный азот, формир-газ (95/5), муравьиная кислота или смесь азота с водородом до 5 %. Если используется флюсосодержащая паяльная паста, технологический газ эффективно очищается с помощью системы удаления остатков. Благодаря своим небольшим размерам и простоте использования система Nexus отлично подойдет для применения в мало- и среднесерийных производствах, а также в лабораториях.

Нагревательная/охлаждающая пластина

Градиент нагрева или охлаждения можно определить заранее на основе заданных параметров. Это обеспечивает произвольную предварительную настройку градиентов. В этих пределах спецификации температура автоматически регулируется системой Nexus, что гарантирует соблюдение установленных пределов. Поэтому функциональная неисправность подлежащего пайке изделия исключается. Мощность нагревания была спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать равномерное нагревание даже при полной загрузке массивных конструкционных узлов и, следовательно, — отсутствие проблем даже при коротком времени цикла. Температуры на держателе регистрируются и проверяются с помощью датчика. При этом скорость нагрева может составлять макс. 150 К/мин, а скорость охлаждения — макс. 180 К/мин (в зависимости от типа охлаждения).

Вакуум

Вакуум позволяет проводить бескислородные процессы пайки и обеспечивает улучшенное смачивание, а значит лучшее заполнение паяных соединений. Кроме того, он значительно уменьшает пустоты в паяных соединениях и делает возможными такие процессы, как плазменная очистка и изменение атмосферы при расширенном монтаже. Контролируемое отведение газа из технологической камеры с помощью вакуумного насоса предотвращает избыточное давление во время контролируемой продувки через отдельный пропорциональный клапан для технологической камеры, что обеспечивает возможность настройки любого уровня давления с помощью программного обеспечения. Вакуумный насос для контроля давления в камере в диапазоне от 0 до 1000 мбар также поддерживает постоянный уровень давления.

Барботер с муравьиной кислотой

Для обеспечения стабильного процесса бесфлюсовой пайки инертный газ-носитель (N2) обогащается муравьиной кислотой (HCOOH) и подается в технологическую камеру. Барботер с муравьиной кислотой оснащен регулятором уровня, который поддерживает равномерный уровень насыщения (уровень насыщения газа N2 зависит от уровня наполнения в барботере с муравьиной кислотой). Для того чтобы поддерживать постоянную «насыщенность» газа-носителя муравьиной кислотой, параметры при прохождении через жидкую муравьиную кислоту поддерживаются на постоянном уровне. К этим параметрам относятся: скорость потока, объемный расход, температура и объем наполнения емкости с муравьиной кислотой (барботера). Кроме того, используемая технология регулирования обеспечивает простой и надежный контроль объемного расхода азота.

Правила пайки медной трубы

Существуют определенные рекомендации, которым необходимо следовать, выполняя пайку медного трубопровода:

  • нужно соблюдать определенную последовательность пайки, когда соединения расположены близко друг к другу. В обратном случае возникает вероятность расплавить предыдущий шов;
  • перед пайкой медные поверхности зачищаются и обезжириваются, затем осуществляется контроль взаимного расположения деталей и проверяются зазоры;
  • флюс в небольшом количестве наносят на наружную часть соединения;
  • после пайки остатки флюса удаляют;
  • при соединении элементов различной толщины начинают с более толстого;
  • осуществляется контроля над поверхностью полученного шва. Поверхность должна быть идеально гладкой и не иметь усадочных раковин, а также наплывов припоя.
Читать еще:  Пайка нержавейки оловом

Выполняя пайку медных соединений, нужно позаботиться о вентиляции, поскольку человек может подвергнуться вредному воздействию паров из припоя и флюса.

Важно также понимать, что температура пламени горелки составляет 1000 С, поэтому нужно следить за тем, чтобы не передержать пламя в месте соединения (разогрев выполняется на протяжении 15-20 с).

Пайка в инертной среде

В производстве и монтаже радиоэлементов активно используется технология волновой пайки с применением азота. Такие методы позволяют модернизировать производство, повысить качество и снизить общие затраты.

Технология обеспечивает снижение уровня окисления, быстрое смачивание всех контактных областей, повышение прочности соединений. Количество используемого припоя снижается, процесс пайки в инертной закрытой атмосфере осуществляется в автоматическом режиме.

Электронная промышленность и изготовление сверхточных систем немыслимы без применения технического азота. С помощью такого газа оптимизируются используемые технологии производства, обеспечиваются условия изготовления, повышается качество продукции. Кроме того, использование азота дает возможность сократить временные и финансовые расходы на производственные процессы, повышая производительность и эффективность.

© 2004-2021 НПП Химэлектроника – газовая хроматография, блоки очистки: очистка воздуха, очистка газов, бидистилляторы. Все права защищены.
Пользовательское соглашение

Особенности работы с мягким припоем

С помощью низкотемпературного метода производят монтаж водопроводов и систем отопления, а также пайку трубок кондиционеров и холодильников, температура среды которых не превышает +130 градусов. Таким способом можно соединять трубы сечением не более 10 см. По ходу работы медные изделия вальцуют, зачищают, обрабатывают флюсом и вставляют друг в друга. Соединительный участок необходимо разогреть до +200-250 градусов, с дальнейшим нанесение припоя на стыковочные кромки.

Используя горелку, важно не переусердствовать, так как ее температура иногда поднимается до +1000 градусов. Поэтому разогрев скрепляемых поверхностей рекомендуется проводить сериями по 15-20 секунд, постоянно перемещая пламя. Ориентиром для уровня нагрева обычно выступает цвет флюса (он должен потемнеть). Далее мягкий припой вводится в рабочую зону: при контакте с медной основой происходит плавление и затекание олова по флюсу в шов. Необходимо добиться полного заполнения разогретым материалом пространства от раструба до трубы.

Процессы и особенности ИК пайки

В пайке применен небольшой диапазон излучаемого спектра. Длина инфракрасных волн зависит от температурных показателей источника излучения. Чем выше показатели излучаемого тепла, тем короче длина волны. Короткие лучи в объект проникают глубже сравнительно с волнами средней и дальней длины.

Разные материалы по-разному абсорбируют тепловые ИК лучи. Существует четыре вида подачи инфракрасного излучения объекту:

Отражение – весь поток энергии полностью отражается от поверхности объекта без его прогревания;

Непрозрачность – ИК энергия затормаживается и прогревает только внешнюю поверхность объекта;

Прозрачность – ИК излучение проходит через все слои материала, не создавая теплового эффекта;

Полупрозрачность – лучи проходят на определенную глубину, нагревая лишь зону проникновения.

Особенности инфракрасного нагрева создают некоторые проблемы во время пайки:

Возможно неравномерное нагревание разных составляющих элементов платы из-за разного уровня поглощения ИК лучей;

Сложность создания необходимого режима нагрева из-за неправильного подбора излучаемого спектра к компонентам платы;

Подборка индивидуальных режимов излучения для плат с разными размерами и массой;

Сложности обработки затененных зон платы;

Необходимо создавать защиту поверхности излучающего прибора от испарений флюсов.

Необходимость защиты нагревателей от испаряющихся флюсов.

Первые, разработанные ИК нагреватели для пайки были основаны на применении ИК излучающих ламп с температурной подачей от 800 до 1100 о С. Поскольку для пайки по стандарту необходим диапазон температур 210-215 о С, зачастую происходил перегрев поверхностных участков платы. Излучающие лампы имели вид спирали, из вольфрамового материала помещенной в кварцевую трубчатую оболочку. Пространство в трубке наполнено инертным газом. Зачастую такие нагреватели устанавливались в рефлектор, который отражал излучение на необходимый объект. Данные устройства вырабатывают мало дальние, короткие и ближние лучи. В процессе такой пайки плата получает около 90% вырабатываемой энергии. Причиной этому есть то, что воздух абсолютно прозрачен для инфракрасных лучей, он практически не вбирает в себя тепло, из-за этого конвективный и кондуктивный вид нагрева здесь нецелесообразен. Главными преимуществами пайки ИК лампами есть быстрый нагрев, малая инерционность излучателей, возможность регулировки подаваемой температуры и времени нагревания и простота обслуживания оборудования.

Окружающая атмосфера, которая присутствует в помещении, где проводится пайка, имеет большое влияние на качество процесса и конечный результат. Зачастую ИК паяльное оборудование располагают в воздушной среде. Кислород может провоцировать окисление припоев и разрушать органические элементы платы. Из-за этого желательно максимально сократить время пайки так, чтобы она не превышала 2-3 минут. Отличным вариантом есть пайка в инертной среде, где содержится азот с небольшим процентом кислородного состава и водно-азотной смеси. В данном случае качество пайки будет улучшенным, окисление припоя исключается и увеличивается флюсовая активность.

Пайка под азотом технология

Михаил Нижник, генеральный директор, ООО «Группа МЕТТАТРОН»
Александр Черный, технолог, ООО «Группа МЕТТАТРОН»

В первой и второй частях мы рассмотрели состав паяльных паст, влияние составляющих на конечный результат, а также факторы, определяющие качество печати. В продолжении цикла обратимся к термическим характеристикам паст и особенностям THT-монтажа.

ТЕРМОПРОФИЛЬ

Рассмотрим состояние и поведение паяльной пасты во время процесса оплавления (рис. 32).

Рис. 32. Обзор зон термопрофиля

Начальный набор температуры

При повышении температуры растворители начинают испаряться. Характер испарения определяется индивидуальными температурами испарения используемых во флюсе растворителей. Смолы и тиксотропные материалы начинают размягчаться. Характер размягчения зависит от температур размягчения отдельных компонентов, лежащих в диапазоне 100–140°С.

Быстрый набор температуры может привести к разбрызгиванию пасты в результате закипания флюса и образованию перемычек. Плавный набор температуры позволит избежать подобных дефектов.

Стадия предварительного нагрева

На этой стадии растворители должны полностью улетучиться из пасты. Происходит активация флюса и равномерное распределение тепла в подложке.

Флюс становится очень мягким, переходит в жидкое состояние, равномерно обволакивает частицы припоя, растекается по подложке и защищает частицы припоя от повторного окисления.

Одновременно с повышением температуры и плавлением компонентов флюса «включаются» канифоли и активаторы, которые удаляют пленку окиси с частиц порошка припоя и с подложки.

Высокая температура в зоне предварительного нагрева может привести к плохому смачиванию подложки и окислению припоя вследствие быстрого испарения активаторов флюса. В случае плохого смачивания следует снизить температуру.

Если температура выводов компонентов растет быстрее, чем прогревается вся площадка, то слишком короткая зона предварительного нагрева приведет к тому, что при расплавлении припоя он переместится на выводы. В месте пайки выводов соберется излишнее количество припоя, который контактирует с соседними выводами. Поэтому если перемычки припоя возникают на этой стадии процесса, то необходимо провести регулировку зоны предварительного нагрева.

Рис. 33. «Седлообразный» профиль нагрева

Второй набор температуры

Когда частицы припоя достигают температуры плавления (точки ликвидуса), припой расплавляется, реагирует с флюсом, очищается от окисей, и происходит пайка.

Для большинства паяльных паст рекомендуемое время нахождения припоя в расплавленном состоянии составляет 30–40 с, чтобы обеспечить полное плавление припоя и достаточное время на смачивание спаиваемых поверхностей в случае, если в изделии установлены весьма теплоемкие компоненты.

Медленный набор температуры между зоной предварительного нагрева и точкой ликвидуса может привести к окислению шариков припоя, что приведет к плохому смачиванию выводов компонентов и подложки. В случае плохого смачивания, следует использовать более быстрый набор температуры между зоной предварительного нагрева и точкой ликвидуса.

Низкая температура и недостаточное время нахождения в зоне оплавления может стать причиной образования пустот. В случае образования большого количества пустот, следует увеличить время нахождения или (и) увеличить температуру в зоне оплавления (> 45 с).

Читать еще:  Замена BGA

ТИПЫ ТЕРМОПРОФИЛЯ

В конвекционных печах оплавления используются два профиля нагрева: линейный и седлообразный (см. рис. 33). Хотя рекомендуется работать по показанному на рисунке 32 седлообразному профилю, давайте посмотрим, что стоит за каждым из этих подходов.

Когда пайка оплавлением только начала внедряться в технологию поверхностного монтажа, количество компонентов на поверхности изделия было не очень большим, и разница в теплоемкости отдельных элементов была незначительной. Простая конфигурация платы позволяла без особых проблем работать с плавным набором температуры, без зоны предварительного прогрева.

Миниатюризация привела к повышению плотности монтажа и к появлению весьма теплоемких элементов типа корпусов BGA и QFP.

Большой разброс теплоемкости отдельных компонентов не давал добиться теплового равновесия при нагреве по линейному закону (и даже по седлообразному), да еще в обычных инфракрасных печах с проблемами затенения и разницы теплопоглощения из-за цвета изделий.

Тогда появился процесс пайки оплавлением в паровой фазе, который позволял добиться весьма хорошей равномерности прогрева. Однако от него вскоре пришлось отказаться из-за развития трещин, отрыва компонентов от подложки при резком нагреве, токсичности растворителей и запрета на использование фторуглеродных растворителей CFC.

Затем появился популярный сейчас процесс пайки в конвекционных печах, который обеспечивает гораздо более равномерный прогрев, чем инфракрасные печи.

Что касается причины, по которой в нем используется седлообразная кривая нагрева, то она заключается в стремлении добиться с помощью принудительной циркуляции такого же теплового равновесия, которое было характерно для процесса пайки в паровой фазе.

Рис. 34. Прогрев компонентов разной
величины при линейном и
седлообразном температурном профиле

При разработке кривой нагрева более важно учитывать характер и конструкцию электронных компонентов и подложки, нежели поведение паяльной пасты в ходе нагрева. Пример: измерим температуру пайки бескорпусного конденсатора и микросхемы в корпусе BGA (см. рис. 34). Разница в теплоемкости влияет на скорость прогрева и температуру.

При седлообразном термопрофиле пайки компоненты с большей теплоемкостью догоняют по температуре остальные компоненты до начала следующего участка набора температуры. Это уменьшает разницу температур компонентов в точке пайки.

На рисунке 35 показана разница в поведении вязкости паст при линейном и седлообразном термопрофиле. Более резкий набор температур в седлообразном профиле обуславливает необходимость использования большего количества типов растворителей с разной температурой кипения.

Рис. 35. Изменение вязкости пасты
при линейном и седлообразном профиле нагрева

Работать можно и с линейным, и с седлообразным профилем, лишь бы передавалось количество тепла, необходимое для испарения растворителей. При настройке термопрофиля нужно тщательно учесть все аспекты, влияющие на равномерный нагрев всех поверхностей (как компонентов, так и печатной платы), чтобы обеспечить качественную пайку каждого компонента.

Исходя из опыта технологов, работающих на производстве, можно сказать, что неверно выбранный размер и форма апертур гораздо сильнее влияют на качество пайки и появление дефектов (перемычек и бусинок припоя), чем не совсем корректно подобранный термопрофиль.

Оценка надежности готовых изделий

При использовании безотмывочных паст после пайки на поверхности печатной платы остается некоторое количество остатков флюса. Требуемый уровень надежности определяется заказчиком в зависимости от характера изделий. В соответствии с международным стандартом IPC, электронные изделия делятся на три класса:

Class 1 — изделия общего назначения. Для них допустимо некоторое количество дефектов, и критерии надежности к ним предъявляются минимальные. Пример: компьютерная мышь.

Class 2 — изделия, нарушение функционала которых чревато последствиями. Это бытовая техника, электроника в автомобилях. Например, телевизор при выгорании печатной платы может вызвать пожар.

Class 3 — изделия, от бесперебойной работы которых зависит здоровье и жизнь людей. Это системы жизнеобеспечения, авиастроение. Зачастую в третьем классе изделий выделяются подклассы, которые можно условно назвать «Military» и «Space». Class 3C — газоанализатор в угольной шахте; Class 3B — военная техника; Class 3A — система жизнеобеспечения на МКС.

Как говорилось в первой статье цикла, паяемость и надежность зачастую антагонистичны, поскольку все активаторы (органические кислоты, галогены) коррозионно агрессивны и могут снизить надежность в зависимости от их содержания в остатках флюса.

Рис. 36. Механизм возникновения ионной миграции

Рис. 37. Пример диаграммы SIR

При проверке надежности продукта проверяют следующие показатели:

— Проверка деградации электроизоляционных свойств пасты (см. рис. 36, 37 и 38). Это испытание характеризует флюс по степени снижения сопротивления изоляции жесткого гребеночного электрода в условиях высокой влажности и температуры. Флюс испытывают на поверхностное сопротивление по методике IPCTM-650 при 85°С и относительной влажности 85%. Если остатки флюса, в которые входят смолы, активаторы и тиксотропные материалы, гигроскопичны и хотя бы частично диссоциируют на ионы, то сопротивление изоляции падает.

Рис. 38. Дендриты

Компания «KOKI», кроме классических методов, применяет собственные, более жесткие испытания.

— Коррозия. Для испытания флюса на коррозионную агрессивность (см. рис. 39) применяют два метода: тест на коррозию медной пластины и медного зеркала. В зависимости от применяемых стандартов (IPC, JIS и т. д.), методики будут отличаться. Детали методик смотрите в соответствующих стандартах.

— Ионные загрязнения. Это испытание оговаривается в стандарте MIL. При погружении оплавленной платы в водный раствор изопропилового спирта на ионографе по сопротивлению определяют количество ионных остатков. Полученную величину сопротивления пересчитывают в NaCl (г/см 2 ). Уровень ионных остатков, допустимый по МIL для паст с флюсом RMA, не должен превышать 3,1 г/см 2 . Однако, поскольку этот тест определяет ионное загрязнение, вызванное не только флюсом, но и подложкой и компонентами, то получаемые результаты используют только для справки.

Рис. 39. Тест на коррозионную стойкость

Остатки флюса

Флюс паяльной пасты состоит из растворителей и твердых веществ: смол, активаторов, тиксотропных материалов. Содержание твердых веществ во флюсах паяльных паст «KOKI» составляет до 60–70%, причем большая часть этих веществ после пайки остается на поверхности изделия в виде остатка.

Поскольку столь большое количество твердых веществ поддерживает заданные реологические и другие свойства пасты, то понятно, что, не прибегая к пайке в среде азота, снизить их содержание технически трудно.

При разработке новых флюсов производители стремятся к тому, чтобы смолы во флюсе были по возможности бесцветными — это улучшает косметический вид платы после пайки.

Контролепригодность изделий

По мере миниатюризации электронных компонентов и роста плотности монтажа становится все труднее разместить на плате необходимые контрольные точки для проверки цепей. Поскольку при отсутствии таких площадок щупы тестера контактируют непосредственно с галтелью припоя, состояние и расположение остатков флюса на месте пайки становится важным фактором тестируемости схемы.

Типичные факторы, затрудняющие контакт щупа с металлом, и меры преодоления проблем приводятся в таблице 5.

Таблица 5. Факторы, затрудняющие тестирование изделия, и методы их преодоления

ФакторыМеры преодоления
Объемный остаток флюсаПоскольку толстый осадок снижает проводимость и ухудшает контакт щупа, следует, насколько это возможно, снизить содержание твердых веществ
Растекаемость флюсаКак и в приведенном выше случае, для лучшего контакта желательно иметь по возможности более тонкий слой остатков флюса. Флюс следует составлять так, чтобы во время пайки он обтекал кромку припоя и оставлял на нем как можно более тонкий слой осадка
Твердость остаткаПри ударе пробника по остатку флюса он растрескивается, и его кусочки прилипают к носику щупа, что ухудшает электропроводность. Поэтому нужно подбирать компоненты флюса так, чтобы его остатки сохраняли определенную пластичность
Конструкция тестера (тип щупа, контактное давление, местоположение контакта и т.д.)Использование одноштырьковых пробников, увеличение давления при контакте и т.д.

Однако реализовать хорошую тестируемость по приведенным рекомендациям на практике проблематично, и вот почему:

— Уменьшение количества твердых составляющих флюса отрицательно скажется на других характеристиках пасты, таких как печатаемость, срок жизни, клейкость, паяемость.

— Растекание флюса можно регулировать использованием смол, канифолей и тиксотропных материалов с низкой температурой плавления. Например, температура плавления канифоли марки WW («прозрачная, как вода») составляет всего 80°С, но ее применение в композиции флюса вызывает серьезные проблемы с осадкой пасты.

— Твердость остатков флюса. Подобно растекаемости, твердость остатков флюса теоретически можно регулировать с помощью легкоплавких смол. На деле же для стойкости к осадке приходится вводить смолы с более высокой температурой размягчения, например смолы, полимеризованные абиетиновой кислотой. Такие смолы размягчаются при температуре порядка 140°С, и из-за них растрескиваются остатки флюса. После тщательных проработок специалисты компании «KOKI» пришли к выводу, что для предотвращения растрескивания остатков флюса они должны сохранять некоторую пластичность, чтобы щуп тестера легко проходил через слой остатков флюса даже при комнатной температуре.

Читать еще:  Что лучше выбрать, скрутку или клеммник для соединения проводов

Рис. 40. Окисление в воздушной среде и в среде азота

ОСОБЕННОСТИ ПАЙКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ В СРЕДЕ АЗОТА

Паяльные пасты с размером зерна менее 10 мкм сильно окисляются при нагреве в атмосферном воздухе, потому что отношение площади поверхности частицы припоя к ее объему обратно пропорционально радиусу частицы, а толщина окисной пленки не зависит от размера частицы. Чем мельче размер зерна, тем большее количество металла окислится.

Для предотвращения повторного окисления паяльной пасты в процессе оплавления применяется пайка в среде азота. В конвекционную печь оплавления подается не атмосферный воздух, а практически чистый азот с содержанием кислорода Паяльные пасты: Все о главном. Часть 1

Пайка под азотом технология

Цена: по запросу

Заказ по телефону : +7 (812) 318-11-51

Система селективной пайки ELS 3.3 Inertec inline – гибкое решение для автоматизации процесса пайки. Система разработана для одновременного применения нескольких паяльных модулей – миниволна либо модуль пайки волной шириной до 200 мм. Установка селективной пайки может быть использована для выпуска абсолютно разного типа продукции без длительной переналадки оборудования. Встроенный модуль пайки миниволной с смачиваемыми и не смачиваемыми насадками обеспечивает максимальную гибкость и в тоже время простоту программирования. В оборудовании так же используется специальная система быстрой смены паяльных насадок, что позволяет за несколько движений перенастроить машину на выпуск другой продукции. Установка Inertec ELS 3.3 может одновременно использовать до 4 модулей пайки, что позволяет одновременно выпускать до 3 разных изделий в потоковом режиме. Надежная конструкция рамы и механизмов перемещения основных агрегатов позволяет работать с тяжелыми изделиями. Все системы серии ELS комплектуются цепным транспортным конвейером для перемещения продукта.

Модуль селективной пайки

Модули пайки Inertec разработаны для пайки с использованием безсвинцовых припоев и имеют специальное защитное покрытие ванн и магистралей подачи припоя. Ванны с припоем имеют большой внутренний объем ( до 60 кг) , что позволяет достичь высокий равномерности прогрева припоя перед и во время пайки. В паяльных модулях Inertec используется уникальная технология локального подогрева места пайки горячим азотом, проходящим через блок пайки. На паяльный модуль может быть установлена система с 2 разными паяльными насадками. Данное решение позволяет решить сразу несколько трудностей:

  • Паять сложную продукцию требующую различных насадок без остановки на переналадку ( например одновременная пайки многовыводных коннекторов с мелким шагом и толстых выводов одиночных элементов).
  • Возможность использования 2 разных типов припоя для 1 изделия без переналадки и остановки.
  • Возможность пайки по смешанной технологии ( свинцовый припой + безсвинцовый)

Паяльные насадки

Компания Inertec предлагает широкий ассортимент насадок для пайки. Сама насадка представляет собой сборную конструкцию, позволяет пользователю сменить только внутренний вкладыш, что значительно снизит эксплуатационные расходы.Размеры насадок – от 4 до 30 мм Для пайки мелких контактов возможно использование смачиваемых паяльных насадок диаметров от 2,5 мм

Модуль флюсования

Система микрокапельного флюсования позиционирует распыляющую головку с точностью +/- 0,1 мм. Флюсование происходит параллельно с процессом предварительного нагрева и пайки, что позволяет не увеличивать время производства изделия. На систему могут устанавливаться различные распыляющие головки для работы с различными флюсами.

Система предварительного нагрева

В системах селективной пайки серии ELS предварительный нагрев двусторонний. С верхней стороны плата подогревается постоянно в процессе пайки. Нижний ИК нагрев производиться непосредственно перед циклом пайки для исключения термоудара.

“МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА”

“В основе работы мембранной установки лежит принцип избирательной проницаемости: влага, СО2 и кислород (О2) проникают через стенку мембраны легче, чем азот (N2)”

(виден конденсационный бак и разделительный тракт )

Перегонка. Адсорбационный метод.

Фильтрованный воздух в сжатом виде и под давлением подаётся в генератор азота. В адсорбационной установке вместо мембраны используется адсорбент, молекулярное сито из синтетических углеродных волокон, задерживающие все газы кроме азота. Молекула азота крупнее кислорода и пр. примесей, которые задерживаются в порах адсорбента, пока азот «пролетает» дальше, будучи крупноват для такого маневра. Это основной процесс при адсорбационном воздухоразделе азотным генератором. Такая установка обойдётся промышленнику дороже мембранной, как при покупке так и в обслуживании, но, продукт найдёт спрос в тонких областях, вроде криомедицины.

Более чистый азот получают в лаборатории, в гораздо более скромных объёмах. В реакциях используют горючие, ядовитые и труднодоступные для обывателя реактивы, такие как нитрат аммония, азотная кислота, аммиак и азид лития. Лаборатория это не завод, и объёмы для производства несколько не подходят, но чистота продукта до тысячной доли процента (10⁻⁵)- необходимое условие для создания и пайке современной электроники, при которой, даже малая доля примеси в защитном газе, может окислить микросхему и испортить дорогостоящую плату, содержащую ценные металлы.

При производстве конечно используется целая ферма из азотных генераторов (справа- адсорбационный генератор, внизу- детандер), заполняющих хранилища и специальные толстостенные дьюары из штампованной стали. Поскольку азот не горюч и не токсичен перевозить его можно наземным транспортом. А вот в трубопроводе он чувствует себя не удобно, нагревается, кипит, создаёт давление и требует холода, так что если в контуре охлаждения как хладогент азот может циркулировать, то на больших расстояниях и при больших объёмах будет требовать затрат на работу рефрежираторов, стоящих как пенсионеры в кассу (близко, шумно, и колонной уходящей в горизонт). Грузовик может отвезти много дьаров, но большую часть объема займут полые стенки сосудов. Парадокс, но больше азота=меньше азота, потому объёмы от 10-15тыс литров перевозят в криотанках. Воображение читателя могло сейчас нарисовать крепость на гусеницах с холодильной пушкой, но всё тривиальнее. Криотанк это гибрид цистерны и термоса (сокращение «ЦисТер» ,похоже, вносило путаницу). Правда по внешнему виду эта чудо-бочка пошла в дирижабль. Дед как оказалось не только аэронавтики, но ещё и старейший гигантский резервуар для транспортировки газа и нескольких людей впридачу. Двойная обшивка криотанка для термоизоляции сконструирована как двойная обшивка цеппелинов, изолирующая водород от огня подальше, прямых солнечных лучей и тёплых воздушных масс. Стальной внутренний контур обладает достаточной прочностью, а изоляция поддерживает разницу температур со средой более 200 градусов. Если внешняя стенка нагрета до +6, то внутри -196. В таких условиях азот не улетучивается и не расширяется, что ещё больше минимизирует потери (дьюары не герметичны ввиду недостаточной прочности стенок, утечка обусловлена самой конструкцией, что бы расширяющийся газ не вышел внезапно на волю, разорвав стенки дьюара как Просперо кандалы.

Слева: Чертёж криотанка. На чертеже видны двойные стенки внутреннего и внешнего бака разделённые вакумом.

Справа: Криотанк 20 тыс.л. готовый к установке и транспортировке. вес-10 тонн.

По мимо принципиального устройства, криотанки мало что объединяет. Они бывают стационарные, небольшие, гигантские, для контейнеровозов и для поездов, бывают шарообразные, цилиндрические, конусовидные, в общем любых размеров, форм, объёмов для любых мыслимых способов перевозки. Заправляет их специальная станция для заправки сжиженных газов, оборудованная мощными насосами, компрессорами и особо надёжными соединительными узлами, так как помимо азота на них так же заправляют кислород, водород, СПГ, утечка которых может обернуться соболезнованиями президентов соседних, стран и выплатой пособий семьям персонала. Меры и системы безопасности на них самого высокого уровня, ответственные узлы дублируются автоматикой, а меры к персоналу исключают любую случайность, потому аварии там куда реже чем на бензиновых заправках или нефтяных разработках. С этих станций азот поступает на рынок и охлаждает нашу бурлящую цивилизацию, нуждающуюся не только в энергии, но и в контроле за ней, лучшим средством для которого и по сей день остаётся жидкий азот, созданный почти 150 лет назад в мире только готовящимся к рывку, осуществлённому благодаря упорству, любознательности и уму изобретателей того неторопливого века.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector