Процесс пайки электронных компонентов методом оплавления достаточно хорошо изучен. При переходе к бессвинцовым припоям у производителей возникают новые проблемы: необходимость повышения температуры пайки, более точное воспроизведение профиля пайки и обеспечение равномерного нагрева всей поверхности печатной платы при ее проходе через паяльную печь.
Необходимость соблюдения минимальной разницы температур на различных участках платы остается в силе и при пайке волной.
Рис. 1. Дефекты вторичного оплавления выводов микросхемы в корпусе QFP
Многие производители хорошо освоили процесс пайки в конвекционных печах, где установка необходимого профиля пайки не представляет большого труда. Однако большинство из них вовсе не знакомы с дефектами вторичного оплавления, возникающими при пайке волной.
Дефекты вторичного оплавления возникают в тех случаях, когда при пайке волной тепловая энергия распространяется на толщину печатной платы от нижней ее поверхности к верхней, из-за чего температура последней достигает температуры плавления при- поя. При этом под действием сил, возникающих вследствие различного температурного расширения платы и компонента, его вывод отделяется от массы припоя (рис. 1 и 2). Поэтому очень важно обеспечить необходимый контроль температуры верхней поверхности печатной платы и не допускать излишнего ее нагрева, регулируя продолжительность и температуру пайки.
Рис. 2. Дефект вторичного оплавления выводов микросхемы в корпусе BGA
Кроме того, на возникновение этих дефектов влияют следующие факторы:
- повышенная температура предварительного нагрева
- различная толщина и плотность печатной платы
- прогиб или перекос платы в процессе пайки
- выполнение пайки в атмосфере азота.
Ранее дефекты вторичного оплавления проявлялись на компонентах, выполненных в больших корпусах.
Смещение компонента относительно платы приводит к прерыванию электрического контакта. Форма паяного соединения может при этом оставаться неизменной.
В некоторых случаях в оловянно-свинцовых соединениях может наблюдаться отслоение от платы вывода компонента вместе с основной массой припоя. Чаще всего это возникает вследствие ухудшения паяемости, хотя могут быть и другие причины.
При выборе компонентов желательно проводить несложные тесты для анализа покрытия их выводов. Многие считают проведение этих тестов излишним, однако в условиях производства они оказываются полезными.
Одним из них может быть тест на наличие свинца в материале выводов. Его присутствие может привести к возникновению дефектов вторичного оплавления, обнаружение которых представляет известную сложность.
Для проведения этого теста можно воспользоваться специальной ручкой с небольшой щеткой на конце. Потерев ею поверхность выводов, наблюдают, не появится ли на конце щетки розовая окраска, свидетельствующая о наличии свинца (рис. 3). Такой тест дает положительный результат, если наличие свинца в сплаве составляет более 0.2%. Хотя тест и не обеспечивает абсолютную точность, однако он может показать, необходимо ли дальнейшее лабораторное исследование.
Рис. 3. Тест для определения наличия свинца
Для тестирования SMD-компонентов и покрытий печатной платы серийно выпускается набор таких ручек. Некоторой проблемой при его применении является высокое содержание олова в бессвинцовых припоях, которое может несколько исказить результаты тестирования. При наличии пояснительных материалов (с примерами) различия в результатах тестирования оловянно-свинцовых и не содержащих свинец покрытий довольно хорошо заметны.
Конечно, для определения наличия свинца всегда можно воспользоваться старым испытанным способом: если провести по исследуемой поверхности куском белой ткани, то при наличии свинца на ней остаются темные следы. Таким способом можно проверять припой, одножильные и многожильные провода, контакты разъемов и др.
В заключение можно сказать, что в период перехода к бессвинцовым припоям возникает ряд вопросов, которые требуют системного решения. Это поможет избежать проблем, с которыми сталкиваются некоторые производители.
Лайкнути
Твітнути