Процесс пайкиплатыявляется важным шагом в обеспечении надежных электрических соединений между электронными компонентами и печатными платами. Хороший процесс пайки может не только обеспечить нормальную работу схемы, но и значительно улучшить стабильность и срок службы электронных устройств. От простой ручной пайки до высокоавтоматизированной пайки оплавлением — каждая деталь процесса пайки имеет решающее значение.
1. Важность пайки печатной платы.
Электронные компоненты на плате должны быть прочно соединены со схемой посредством пайки для обеспечения передачи сигнала и функциональной работы. В процессе производства могут возникнуть такие дефекты, как виртуальная пайка и холодная пайка из-за неточности параметров сварки и окисления выводов компонентов; Во время использования оборудования долговременные-факторы окружающей среды, такие как вибрация и высокая температура, также могут привести к ослаблению и растрескиванию паяных соединений. Эти проблемы могут привести к плохому соединению цепей, прерываниям сигнала и даже неисправностям оборудования. Например, если чип на материнской плате мобильного телефона припаян неплотно, это может стать причиной частых сбоев и невозможности нормально общаться. Поэтому освоение правильного процесса пайки имеет большое значение для обеспечения работоспособности и надежности печатных плат.
2. Общие инструменты и материалы для сварки.
(1) Сварочные инструменты
Электрический паяльник: это широко используемый инструмент для ручной сварки, разделенный на типы внутреннего и внешнего нагрева. Электрический паяльник с внутренним нагревом имеет высокую эффективность нагрева и быстрый нагрев, подходит для пайки небольших электронных компонентов; Электрический паяльник с внешним нагревом обладает высокой мощностью и подходит для пайки компонентов больших-габаритов или пайки больших-площадей. Мощность электрического паяльника обычно составляет от 20 до 60 Вт, которую можно выбрать в зависимости от потребностей пайки. Например, для пайки компонентов поверхностного монтажа обычно используется электрический паяльник мощностью 20-30 Вт, а для пайки силовых устройств требуется электрический паяльник мощностью 40 Вт и более.
Пистолет горячего воздуха: в основном используется для сварки и разборки компонентов поверхностного монтажа, продувки горячим воздухом для плавления припоя. Температуру и скорость ветра фена можно регулировать, а разные компоненты предъявляют разные требования к температуре и скорости ветра. Например, при сварке небольших резисторов и конденсаторов для поверхностного монтажа температура обычно устанавливается на уровне 300–350 градусов, а скорость ветра устанавливается на 2–3 уровня; При пайке микросхем в корпусе BGA температура должна быть установлена на уровне 350-400 градусов, а скорость ветра - на 4-5 уровнях.
Оборудование для пайки оплавлением: широко используется в массовом производстве. Оно плавит паяльную пасту на печатной плате путем нагревания воздуха в печи или использования инфракрасного излучения для пайки между компонентами и печатной платой. Преимущества оборудования для пайки оплавлением заключаются в точном контроле температурной кривой, хорошей стабильности сварки и высокой эффективности производства, что позволяет удовлетворить потребности крупномасштабного-производства.
(2) Сварочные материалы
Паяльная проволока: состоит из оловянного сплава и флюса, обычно включает оловянно-свинцовую припой и-бессвинцовую припой. Оловянно-свинцовая припойная проволока имеет низкую температуру плавления и хорошие сварочные характеристики, но свинец токсичен и не способствует охране окружающей среды; Бессвинцовая припойная проволока в основном состоит из оловянно-медного сплава и других материалов с высокой температурой плавления, соответствующей экологическим требованиям. В настоящее время он широко используется. Диаметр припойной проволоки бывает различных спецификаций, например 0,5 мм, 0,8 мм, 1,0 мм и т. д., и соответствующий диаметр следует выбирать в соответствии с размером выводов компонента.
Паяльная паста: паста, полученная путем смешивания порошка припоя, флюса и других добавок, в основном используемая в технологии поверхностного монтажа. Паяльная паста имеет определенную вязкость при комнатной температуре и может использоваться для крепления компонентов к печатным платам. После пайки оплавлением порошок припоя плавится, образуя паяные соединения. Различные типы паяльной пасты подходят для разных процессов сварки и компонентов. Например, не очищающая паяльная паста может сократить процессы очистки и повысить эффективность производства.
Флюс: он может удалять оксиды с поверхности металла, уменьшать поверхностное натяжение припоя, улучшать текучесть и смачивание припоя, а также делать пайку более прочной. Паяльный флюс делится на кислотный, нейтральный и щелочной. Кислотный паяльный флюс обладает сильной активностью, но очень агрессивен; Нейтральный паяльный флюс не вызывает коррозии и подходит для большинства сценариев пайки; Щелочной паяльный флюс в основном используется для пайки определенных металлов. В электронной пайке канифоль обычно используется в качестве нейтрального флюса.
3, метод сварки
(1) Ручная сварка
Подготовка: Разогрейте паяльник, включив его, выберите подходящее жало в зависимости от паяльной детали и нанесите на жало паяльника тонкий слой припоя, чтобы предотвратить окисление. Тем временем подготовьте проволоку для припоя и флюс.
Операция сварки: используйте жало паяльника, чтобы нагреть контакты элемента и площадки припоя печатной платы, чтобы оба одновременно достигли температуры сварки; Затем прикоснитесь припоем к зоне нагрева, подождите, пока припой расплавится соответствующим образом, и удалите припой; Наконец, снимите жало паяльника и дайте припою остыть и затвердеть естественным путем. В процессе сварки следует уделять внимание контролю времени сварки. Обычно время сварки для каждой точки сварки составляет 2–3 секунды, чтобы избежать повреждения компонентов или колодок из-за чрезмерного времени. Для компонентов поверхностного монтажа можно использовать метод «пайки перетаскиванием», который включает сначала лужение на площадке припоя, затем выравнивание выводов компонента с луженой площадкой припоя с помощью наконечника паяльника, нагревание для плавления припоя и перетаскивание наконечника паяльника для равномерного распределения припоя на выводах и площадках припоя.
(2) Сварка горячим воздухом
Крепление компонента: используйте жаростойкую-ленту или паяльную пасту, чтобы зафиксировать компонент в правильном положении на печатной плате, следя за тем, чтобы контакты компонента совпадали с площадками для пайки.
Сварка с нагревом: включите фен, установите соответствующую температуру и скорость ветра, совместите выходное отверстие фена с компонентом, поддерживайте необходимое расстояние и равномерно нагрейте компонент и площадку для пайки. После того как паяльная паста расплавится, выключите фен и подождите, пока паяное соединение остынет естественным путем. При сварке термофеном важно избегать чрезмерной температуры или длительного нагрева, чтобы предотвратить повреждение компонентов.
(3) Пайка оплавлением
Нанесение паяльной пасты: равномерно нанесите паяльную пасту на контактные площадки печатной платы с помощью трафаретной печати или дозирования.
Монтаж компонентов: используйте устройство для поверхностного монтажа, чтобы точно установить электронные компоненты на контактные площадки, покрытые паяльной пастой.
Пайка оплавлением: отправьте печатную плату с прикрепленными к ней компонентами в печь для пайки оплавлением и нагрейте ее в соответствии с заданной температурной кривой. Температурная кривая пайки оплавлением обычно делится на четыре этапа: зона предварительного нагрева, зона изоляции, зона оплавления и зона охлаждения. Зона предварительного нагрева используется для медленного повышения температуры печатной платы, в результате чего растворитель в паяльной пасте испаряется; Зона изоляции обеспечивает равномерную температуру печатной платы и компонентов, дополнительно удаляя загрязнения из паяльной пасты; Зона оплавления — это критический этап пайки, когда температура достигает точки плавления паяльной пасты, в результате чего порошок припоя плавится и смачивает выводы и площадки компонентов; Зона охлаждения быстро охлаждает и затвердевает паяные соединения, образуя прочное соединение.