Методы пайки корпусов микросхем печатных плат и технологические процессы

Пайка является критически важной частью упаковки микросхем для печатных плат. В процессах пайки используется комбинация методов, включая сфокусированный ИК-излучение, конвекцию и несфокусированное ИК-излучение. Каждый метод предполагает постепенный нагрев пакета, а затем охлаждение всей сборки.

Процесс пайки

Пайка - это процесс соединения шариков припоя и других паяльных материалов с корпусами микросхем печатных плат. Этот процесс осуществляется с помощью двух типов методов. Конвекционный метод и метод пайки оплавлением. Первый тип включает в себя процесс нагрева с использованием флюса, который образует жидкость. В обоих процессах пиковая температура контролируется. Однако процесс пайки должен выполняться с достаточной осторожностью, чтобы предотвратить образование хрупких паяных соединений.

В зависимости от компонентов, используемых в печатной плате, процесс пайки может быть мягким или твердым. Тип используемого паяльника должен соответствовать типу компонентов. Этот процесс должен выполняться поставщиком услуг по сборке и производству печатных плат, который имеет большой опыт работы с печатными платами и знает точный способ осуществления каждого процесса.

Размеры паяльных площадок

Размеры площадок для пайки в корпусе микросхемы на печатной плате имеют решающее значение для обеспечения оптимальных характеристик компонента. Это особенно актуально в высокочастотной области, где размещение компонентов и методы пайки могут быть не столь точными, как требуется. Стандарт IPC-SM-782 является ценным справочным документом для оптимального размещения и пайки компонентов. Однако слепое следование требованиям этого документа может привести к неоптимальным высокочастотным характеристикам или проблемам с высоким напряжением. Чтобы избежать этих проблем, PCBA123 рекомендует использовать небольшие площадки для пайки и располагать их в один ряд.

Помимо размеров площадок, важны и другие факторы, такие как размещение и выравнивание компонентов. Использование площадок неправильного размера может привести к электрическим проблемам, а также ограничить технологичность платы. Поэтому важно соблюдать рекомендуемые промышленностью размеры и формы площадок для печатных плат.

Флюсование

Флюс является важным компонентом процесса пайки. Он удаляет металлические примеси и окислы с поверхности пайки, чтобы создать чистую поверхность для высокопрочных паяных соединений. Остатки флюса удаляются на заключительном этапе очистки, который зависит от типа используемого флюса.

Существует множество различных флюсов, используемых в процессе пайки. Они варьируются от смолы до канифоли. Каждый из них служит для разных целей и классифицируется по уровню активности. Уровень активности раствора флюса обычно обозначается как L (низкая активность или отсутствие галогенидов), M (средняя активность, содержание галогенидов от 0 до 2%) или H (высокая активность, содержание галогенидов до 3%).

Одним из наиболее распространенных дефектов являются шарики припоя в середине кристалла. Распространенным решением этой проблемы является изменение дизайна трафарета. Другие методы включают использование азота в процессе пайки. Это предотвращает испарение припоя, позволяя пасте образовывать более прочное соединение. Наконец, этап промывки помогает удалить с платы остатки песка и химикатов.

Инспекция

Существует несколько различных типов инструментов для тестирования, которые можно использовать для проверки корпусов микросхем печатных плат. Некоторые из них включают внутрисхемное тестирование, при котором используются щупы, подключаемые к различным контрольным точкам на печатной плате. Эти щупы могут обнаружить некачественную пайку или неисправность компонентов. Они также могут измерять уровни напряжения и сопротивления.

Неправильная пайка может привести к проблемам со схемой печатной платы. Открытые цепи возникают, когда припой не доходит до площадок должным образом или когда припой поднимается на поверхность компонента. В этом случае соединения будут неполными, и компоненты будут работать неправильно. Часто этого можно избежать, тщательно очистив отверстия и убедившись, что расплавленный припой равномерно покрывает выводы. В противном случае избыточное или неполное покрытие припоем может привести к обезвоживанию или несмачиванию выводов. Для предотвращения обезвоживания используйте высококачественный припой и качественное монтажное оборудование.

Другим распространенным способом обнаружения дефектов на печатных платах является автоматизированная оптическая инспекция (AOI). Эта технология использует камеры для получения HD-снимков печатной платы. Затем она сравнивает эти изображения с запрограммированными параметрами, чтобы определить состояние дефектов компонентов. Если обнаружен какой-либо дефект, машина наносит на него соответствующую маркировку. Оборудование AOI обычно удобно для пользователя, с простыми операциями и программированием. Однако AOI может оказаться непригодным для структурных проверок или для печатных плат с большим количеством компонентов.

Ректификация

Процессы пайки, используемые при производстве электронных изделий, должны соответствовать определенным стандартам и рекомендациям. Как правило, толщина паяльной маски должна быть не менее 75%, чтобы гарантировать надежность паяных соединений. Паяльные пасты следует наносить на печатные платы непосредственно, а не трафаретным способом. Лучше всего использовать трафарет и приспособление, подходящее для конкретного типа корпуса. В таких трафаретах используется металлический скребок для нанесения паяльной пасты на поверхность пакета.

Использование процесса пайки волной вместо традиционного метода напыления флюса имеет ряд преимуществ. При пайке волной используется механический процесс пайки волной для приклеивания деталей к печатным платам с высокой степенью стабильности. Этот метод более дорогой, но обеспечивает безопасный и надежный способ крепления электронных компонентов.