Умовою досягнення відповідного рівня змочування між рідким припоєм і насадкою є ідеально чиста поверхня сопла з мінімальною кількістю поверхневих оксидів.
Для селективного паяння для нанесення припою на компоненти на нижній стороні друкованої плати використовується насадка, яку можна переміщати, щоб виконати занурення (нанесення припою на один компонент) або протягування (нанесення припою на кілька компонентів одним рухом). Як наслідок, селективна технологія пайки дозволяє адаптувати процес до конкретної топології з’єднання та дозволяє використовувати багато типів насадок. Насадки можуть відрізнятися за розміром (внутрішній діаметр) і формою, що робить їх придатними для різних типів процесів. Усе це залежить від топології плати та вимог до циклу процесу.
Селективна пайка має багато переваг перед паянням хвилею та ручним паянням, наприклад:
- Мінімальний термічний удар.
- Нижчі експлуатаційні витрати, ніж пайка хвилею.
- Робота в інертному середовищі, мінімізуючи дефекти припою, зменшуючи шлакоутворення та покращуючи змочування
- Можливість використання технології для мало- та великосерійного виробництва.
- Повторюваність процесу і паяних з’єднань
- Потрібно менше операторів.
Основні характеристики насадок
Щоб забезпечити повністю контрольоване нанесення припою протягом усього процесу, припій має добре прилипати до поверхні насадки (або змочити насадку). Змочуваність – це адгезія рідини до твердого тіла внаслідок взаємодії між поверхневою енергією твердого тіла та поверхневим натягом рідини. Поверхнева енергія (відома як поверхневий натяг по відношенню до рідини) є результатом міцності зв’язку самого матеріалу та рівня дисбалансу сил, присутніх на поверхні. Залежно від компонентів поверхневої взаємодії існує багато методів характеристики поверхневої енергії, найбільш поширеним є вимірювання контактного кута нерухомої (сидячої) краплі.
Якщо на краплю рідини не діють інші сили (тобто немає контакту з іншими поверхнями та немає опору повітря через рух), вона утворює сферу. Оскільки це форма з найменшою можливою енергією, її власний поверхневий натяг тягне її до цієї форми. При контакті з твердим тілом крапля деформується і розтікається. Величина розтікання та міжфазний кут між рідиною та твердим тілом залежать від поверхневого натягу рідини та поверхневої енергії твердого тіла. Малюнок 1 ілюструє різні рівні змочування. Коли поверхнева енергія твердого тіла більша за поверхневий натяг рідини, крапля розповсюджується більше та матиме менший контактний кут (мал. 1а та б).
Малюнок 1. Приклади різних кутів контакту між краплею (червоне поле) і твердим тілом (синє поле): (a) Кут контакту 0°, що демонструє ідеальне змочування. (b) Кут контакту для змочуваної поверхні менше 90°. (c) Кут контакту більше 90° вказує на гідрофобну поверхню.
Як правило, статична система буде кращою для тестування на змочуваність, але у випадку насадки ми маємо справу з динамічним процесом. У цьому випадку, як показано на малюнку 2a, змочування припою кінчика насадки підтримує стабільну радіальну хвилю – підтримка стабільної форми купола нанесення припою є необхідною умовою для забезпечення контролю в процесі селективної пайки. На малюнку 2а показано добре змочену насадку, де припій прилипає до всієї зовнішньої поверхні насадки і тому має стабільну радіальну хвилю, що, у свою чергу, забезпечує хороший контроль під час процесу селективного паяння. Статична змочуваність для цієї насадки буде подібною до фігури на мал. 1a або 1b.
Малюнок 2. Приклад належним чином змоченої насадки (a) і насадки, що пагано змочена (b).
Для матеріалу, до якого припій погано прилипає, поверхнева енергія насадки (або іншого змоченого матеріалу) недостатня для подолання поверхневої енергії припою, і тому припій збереже єдиний потік, як показано на малюнку 2b. Статична змочуваність цієї насадки дасть великий контактний кут, такий як на малюнку 1c.
Умовою досягнення відповідного рівня змочування між рідким припоєм і насадкою є ідеально чиста поверхня насадки з мінімальною кількістю поверхневих оксидів. Наявні на поверхні оксиди діють як бар’єр і ускладнюють змочування припою на поверхні. Крім того, поверхнева енергія самих оксидів занадто низька для того, щоб відбулося змочування.
Флюс використовується для видалення оксидів і підтримки цього чистого «інтерфейсу» перед процесом і під час роботи насадки. Після очищення коефіцієнт змочування припою та насадкою повертається до нормального, однак ця взаємодія також зменшує термін служби насадки, поступово вимиваючи метал у ванну для припою. Потік рідини збільшує знос в результаті синергічного ефекту (це свідчить про те, що в основі механізму лежить складна реакція корозії та ерозії).
Таким чином, насадка повинна не тільки мати хорошу змочуваність припою, щоб забезпечувати контроль під час селективної пайки, але також мати хороший баланс між корозією та змочуванням. Для цього необхідно ретельно підбирати хімічний склад матеріалів. Наприклад, ідеально змочуваний матеріал, такий як мідь, також має високу швидкість розчинення, і така насадка буде повністю «вимита» у ванну протягом кількох годин (це також вказує на взаємозв’язок між процесом зношування та ступенем змочування) .
На даний час виробники селективних паяльних машин впроваджують нові інноваційні моделі машин, насоси або системи очищення насадок, але в дослідженні матеріалів для насадок досягнуто лише незначного прогресу. Кращі матеріали зменшили витрати виробників на експлуатацію та технічне обслуговування за рахунок скорочення зносу насадок і часу простою через несправності насадок. Покращення змочуваності насадок дозволить краще справлятися з проблемними випадками паяних з’єднань.
Сучасні насадки мають термін служби приблизно 200 годин (проте насадки меншого розміру зношуються швидше). Деякі виробники розробили нові насадки на основі неелектричних, іммерсійних нікель-золотих покриттів (ці матеріали вже використовуються в промисловості). У більшості випадків виробники далекі від розголошення, з яких матеріалів виготовлені насадки, можна лише відзначити, що у випадку з паяльними апаратами хвилею все більшої популярності набуває методика азотування, яка продовжує термін служби пристроїв.
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
Лайкнути
Твітнути