Metody a procesy pájení čipů na deskách plošných spojů

Pájení je důležitou součástí balení čipů na desce plošných spojů. Procesy pájení zahrnují kombinaci technik, včetně fokusovaného infračerveného záření, konvekce a nefokusovaného infračerveného záření. Každá metoda zahrnuje postupné zahřívání obalu a následné ochlazení celé sestavy.

Proces pájení

Pájení je proces spojování pájecích kuliček a jiných pájecích materiálů s obaly čipů na deskách plošných spojů. Tento proces se provádí dvěma typy metod. Konvekční metoda a přetavení. První typ zahrnuje proces zahřívání pomocí tavidla, které tvoří kapalinu. U obou procesů je řízena špičková teplota. Proces přetavení je však třeba provádět s dostatečnou opatrností, aby se zabránilo vzniku křehkých pájecích spojů.

V závislosti na použitých součástkách na desce plošných spojů může být pájení měkké nebo tvrdé. Typ použité páječky musí být vhodný pro daný druh součástek. Proces by měl provádět poskytovatel služeb osazování a výroby desek plošných spojů, který má s deskami plošných spojů rozsáhlé zkušenosti a zná přesný způsob provádění jednotlivých procesů.

Rozměry pájecích plošek

Rozměry pájecích plošek na pouzdru čipu na desce plošných spojů jsou rozhodující pro zajištění optimálního výkonu součástky. To platí zejména pro oblast vysokých frekvencí, kde umístění součástek a techniky pájení nemusí být tak přesné, jak je požadováno. Norma IPC-SM-782 je cenným referenčním dokumentem pro optimální umístění a pájení součástek. Slepé dodržování požadavků tohoto dokumentu však může vést k neoptimálnímu vysokofrekvenčnímu výkonu nebo problémům s vysokým napětím. Abyste se těmto problémům vyhnuli, doporučuje PCBA123, aby pájecí plošky byly malé a v jedné řadě.

Kromě velikosti podložek jsou důležité i další faktory, jako je umístění a zarovnání komponent. Použití nesprávně dimenzovaných podložek může vést k elektrickým problémům a také k omezení vyrobitelnosti desky. Proto je důležité dodržovat průmyslem doporučené velikosti a tvary plošných spojů.

Fluxing

Důležitou součástí procesu pájení je tavidlo. Odstraňuje kovové nečistoty a oxidy z pájecího povrchu a vytváří tak čistý povrch pro vysoce integrované pájecí spoje. Zbytky tavidla se odstraňují v závěrečném kroku čištění, který závisí na typu použitého tavidla.

Pro pájení se používá mnoho různých tavidel. Jsou různá, od pryskyřicových až po kalafunová. Každé z nich slouží k jinému účelu a je rozděleno do kategorií podle úrovně aktivity. Úroveň aktivity roztoku tavidla se obvykle uvádí jako L (nízká aktivita nebo bez obsahu halogenidů) nebo M (střední aktivita, 0 až 2% halogenidů) nebo H (vysoká aktivita, až 3% halogenidů).

Jednou z nejčastějších závad jsou pájecí kuličky uprostřed čipu. Obvyklým řešením tohoto problému je změna konstrukce šablony. Mezi další metody patří použití dusíku během procesu pájení. Ten zabraňuje odpařování pájky a umožňuje pastě vytvořit vynikající spojení. A konečně, krok mytí pomáhá odstranit z desky veškerou drť a zbytky chemikálií.

Inspekce

Existuje několik různých typů testovacích nástrojů, které lze použít ke kontrole obalů čipů na deskách plošných spojů. Některé z nich zahrnují testování v obvodu, které využívá sondy připojené k různým testovacím bodům na desce plošných spojů. Tyto sondy mohou odhalit špatné pájení nebo poruchy součástek. Mohou také měřit úroveň napětí a odpor.

Nesprávné pájení může způsobit problémy s obvody desky plošných spojů. K otevřeným obvodům dochází, když se pájka nedostane správně na plošky nebo když pájka vyleze na povrch součástky. Pokud k tomu dojde, spoje nebudou úplné a součástky nebudou správně fungovat. Často tomu lze předejít pečlivým vyčištěním otvorů a zajištěním, aby roztavená pájka rovnoměrně pokryla vývody. V opačném případě může nadměrné nebo neúplné pokrytí pájkou způsobit, že se vývody navlhčí nebo se stanou nenavlhčitelnými. Abyste zabránili rosení, používejte kvalitní pájku a kvalitní montážní zařízení.

Dalším běžným způsobem detekce vad na deskách plošných spojů je automatická optická kontrola (AOI). Tato technologie využívá kamery k pořizování snímků DPS v HD rozlišení. Poté porovnává tyto snímky s předem naprogramovanými parametry a identifikuje vadný stav součástek. Pokud je zjištěna nějaká vada, stroj ji odpovídajícím způsobem označí. Zařízení AOI je obecně uživatelsky přívětivé, s jednoduchým ovládáním a programováním. Zařízení AOI však nemusí být užitečné pro kontrolu konstrukce nebo pro desky plošných spojů s velkým počtem součástek.

Oprava

Pájecí procesy používané při výrobě elektronických výrobků by měly dodržovat určité normy a pokyny. Obecně platí, že pájecí maska by měla být alespoň 75% silná, aby byly zaručeny spolehlivé pájecí spoje. Pájecí pasty by se měly nanášet na desky plošných spojů přímo, nikoliv sítotiskem. Nejlepší je použít šablonu a přípravek vhodný pro konkrétní typ pouzdra. Tyto šablony používají k nanášení pájecí pasty na povrch pouzdra kovovou stěrku.

Použití procesu pájení vlnou namísto tradiční metody stříkání tavidlem má několik výhod. Proces pájení vlnou využívá mechanický proces pájení vlnou k lepení dílů na desky plošných spojů s vysokou úrovní stability. Tato metoda je dražší, ale poskytuje bezpečnou a spolehlivou metodu upevňování elektronických součástek.