5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лазерная пайка печатных плат

Пайка печатных плат

Пайка печатных плат – процедура соединения электрическим и механическим способом электронных компонентов на пластине из диэлектрика с использованием расплавляемого металла – припоя. Данный приём принято также называть технологией монтажа на поверхность (ТМП) или SMT (англ. Surface Mount Technology).

Монтаж печатных плат – достаточно трудоёмкий процесс, применяемый в производстве радиоэлектронных узлов. Впервые он появился в 60-е гг. XX в., а широкое распространение в области радиоэлектроники получил в конце 80-х гг. Преимущественное отличие данного способа от «традиционных» проявляется в использовании предварительно нанесённого на пластину припоя (либо паяльной пасты) с последующим лужением, в результате чего соединение становится более прочным и надёжным.

Классификация видов пайки

В зависимости от синхронизации установки электронных элементов пайка плат бывает двух видов:

  • 1) групповая (одновременная) – данный способ воздействует на всю поверхность диэлектрической пластины;
  • 2) индивидуальная (селективная) – при таком виде происходит акцент исключительно на конкретном участке поверхности.

По способу применения определённых технологий выделяют следующие виды пайки плат:

  • Волной припоя;
  • В парогазовой фазе (среде);
  • Инфракрасным нагревом (под воздействием ИК-лучей);
  • Конвекционным методом (теплообменом);
  • Лазерным способом.

Этапы пайки печатных плат

Пайка печатных плат включает в себя определённую последовательность этапов.

На первом этапе происходит нанесение клея, флюса или паяльной пасты (припоя) на диэлектрическую пластину. Соединительный материал наносится различными методами:

Способ подходит только для нанесения клея или флюса. Сначала стержень погружают в резервуар, чтобы набрать определённое количество соединительного материала. Затем его опускают на пластину в тех местах, где нужно нанести точку. При этом следует учитывать, чтобы сам стержень не касался вплотную пластины: иначе возможно нарушение формы нанесённой точки.

Путём трафаретной печати.

Данный метод подходит только для клеев или припоя, но не для флюса, поскольку он обладает низкой вязкостью. А это препятствует более прочному соединению с поверхностью. Такой способ основан на нанесении соединительного материала через отверстия (апертуры) в трафарете специальным устройством – ракелем.

Дозирование материалов пульсационным, винтовым или поршневым насосом.

Метод подходит только для пасты или клея, поскольку они обладают более высокой вязкостью по сравнению с флюсом. При данном способе перед пайкой происходит точечное нанесение соединительного материала на диэлектрическую плату с помощью дозатора под действием импульса давления, архимедова винта или поршня.

Следующим этапом пайки печатных плат является установка компонентов на поверхность. Как правило, данный процесс осуществляется как ручным способом, так и на автоматах или полуавтоматах.

Помимо сложности печатной платы производительность труда при ручной пайке зависит от квалификации сборщика, а при автоматической – от типа станков, которые бывают двух видов:

  • Револьверные;
  • Портальные.

У современного автоматического оборудования захват и установка компонентов осуществляется специальной вакуумной головкой. В зависимости от сложности монтажа установки выделяются следующие виды групп электронных элементов:

  • 1) Обычные компоненты (в корпусах до 0402; с шагом выводов до 0,8 мм);
  • 2) Компоненты с мелким шагом (менее чем 0,8 мм; в корпусах 0201 и менее);
  • 3) Микросхемы с матричным расположением выводов.

При комбинированной пайке плат этап установки строится следующим образом: сначала на высокопроизводительном оборудовании устанавливаются обычные компоненты. После этого на высокоточных автоматах идёт монтаж более мелких микроэлементов.

Наконец, завершающий этап – это пайка плат оплавлением, которое происходит путём:

  • 1) ИК-излучения – осуществляется специальными инфракрасными лампами;
  • 2) Нагрева в парогазовой фазе – в отличие от первого способа он происходит за счёт передачи тепла от испарённого теплоносителя;
  • 3) Способа конвекции (теплообмена) – производится при помощи теплообмена, создаваемого благодаря горячему воздуху либо азоту. При равномерном нагреве в специальных печах изделия получают более качественные соединения.

Из всех вышеперечисленных способов пайки печатных плат чаще всего применяют метод конвекции, поскольку он считается самым выгодным методом получения качественных изделий.

ООО «Вектор» предлагает своим клиентам полный спектр услуг по производству радиоэлектронных узлов. Наша команда предоставляет автоматический и ручной монтаж печатных плат с последующим контролем качества на каждом этапе в процессе пайки. Если у Вас возникли вопросы, позвоните по телефону 8 (495) 644-45-26. При заказе на изготовление или монтаж печатных плат заполните бланк и отправьте его на почту smt@vectorltd.ru, либо через форму обратной связи.

Видеоматериалы

Автоматический SMD монтаж

Использование автомата для производства светодиодных матриц

Автономная система селективной пайки ASEL-300

Цена по запросу

Автономная система селективной пайки ASEL-300.

Автономная система селективной пайки ASEL-300 – отличный выбор для малых и средних производств. Система имеет фиксированные флюсователь и паяльную станцию. Печатный узел передвигается по трём координатам с помощью сервомотора. Система укомплектована нагревателем азота, джойстиком программирования и опциональной визуальной камерой для отслеживания процесса пайки.

Преимущества системы ASEL-300:

• Портативный джойстик программирования.

• Лазерный луч для визуального центрирования.

• Опциональная визуальная камера контроля процесса пайки.

• Управление движением сервоприводами от Panasonic®.

• Титановая емкость для припоя, отлично подходит как для свинцовых, так и безсвинцовых составов.

• Максимальный размер печатного узла – 300мм х 300мм.

• Нагреватель азота в стандартной комплектации.

• Сенсорный экран для настройки температуры припоя, высоты волны и других параметров.

• Широкий спектр паяльных насадок в комплекте, возможность изготовления индивидуальной насадки.

Читать еще:  Технология пайки радиоэлементов бытовых машин и приборов

Схема работы системы ASEL-300.

Устройство системы ASEL-300:

• Сервомотор от Panasonic®, подшипники, шариковинтовые пары для осей x, y, z от HIWIN®.

• Передвижные части из литого алюминия, что обеспечивает конструкции легкость и прочность. Это позволяет значительно увеличить скорость передвижения печатного узла.

• Стандартные флюсователь с диаметром факела нанесения мин. 6мм.

• Ёмкость прямого давления с регулятором для флюса.

• Опциональный каплеструйный клапан флюсования с диаметром точки 2мм. Производство Германия.

• Зона нижнего преднагрева для предотвращения теплового удара во время процесса пайки, а также для нагрева теплопоглощающих элементов.

• Ёмкость для припоя из титана с механической помпой. Отлично подходит для безсвинцовых составов. Легка в обслуживании.

• Система нагрева азота в стандартной комплектации. Позволяет нагревать азот до 350 градусов, улучшая процесс пайки безсвинцовым припоем.

• Live-камера для отслеживания процесса.

• Возможность установки нестандартных паяльных насадок, произведенных по чертежам заказчика.

• Электроника от мировых лидеров: Panasonic®, Mitsubishi®, Schneider®.

• Портативный джойстик управления.

Технические характеристики:

Лазерная пайка печатных плат

Жариков В.М., Шарапов Д.Г.

ПРЕЦИЗИОННАЯ ЛАЗЕРНАЯ ПАЙКА.

По неполным данным, в Российской федерации на рынке печатных плат задействовано более 3500 предприятий, при этом потребности в печатных платах только на 30% покрываются возможностями внутреннего производства. Причины кроются в устаревших технологиях, изношенности оборудования и в старении кадров. За рубежом также имеется значительный интерес к тематике поверхностного монтажа печатных плат. Исследования по совершенствованию технологии, поиску новых материалов и разработке высокотехнологичного и производительного оборудования проводятся в нескольких центрах: Японии( Sumitomo Е1ес tris Industries LTD ), Европ е( Европейский институт печатных плат, “ ESSEMTEC ”, “ W ü rth Elektronik ”, Университет г. Росток, NCAB ), США ( Manix Manufacturing ), Россия («УниверсалПрибор», «РЕЗОЛИТ», «ДОЛОМАНТ», «Рязанский приборный завод»).

В развитие направления в мире вкладываются значительные средства, исчисляемые сотнями миллионов долларов, задействовано значительное число специалистов (до 40тыс.) По тематике издаются до 10 ежемесячных специализированных журналов с общим числом до 500 публикаций в год.

Принятие в Европе Директивы RoHS , ограничило применение свинца в электронике, создало дополнительные трудности при производстве и монтаже печатных плат и требует совершенствования технологии.

Наметилась тенденция создания автоматизированного, узкоспециализированного, высокопроизводительного оборудования с дроблением технологической цепочки на большое число операций (например, автомат присоединения кристаллов вибрационной пайкой, дозатор проволочного припоя и другое).

Одним из сдерживающих факторов широкого использования дешевых гибких полимерных подложек для производства печатных плат электронных изделий массового применения является отсутствие доступной технологии присоединения выводов и навесных элементов к контактным площадкам. Наиболее предпочтительным материалом для таких плат считается полиимид. На поверхности полиимида находятся проводники изготовленные электроосаждением меди. Толщина медных проводников варьируется от 18 до 102 мкм. Толщина полиимидной пленки составляет 0,025 – 1,19 мм . Температура эксплуатации полиимидных материалов составляет 130 – 200°С, но они могут при пайке кратковременно выдерживать температуру до 300°С. Для экспериментов использовались именно такие подложки толщиной 0,2мм, а также подложки из керамики КТ30 и А995.

Применение полиамида накладывает существенные ограничения на верхнюю границу термического воздействия до 300 0 С( температура размягчения полиимида).Учитывая, что металлизация платы осуществляется цветными металлами(медью), сварка в качестве способа соединения отпадает в силу температуры плавления этих металлов порядка 1000 0 С и выше. Справочная информация по припоям приведена в таблице 1 . Традиционно низкотемпературными припоями считаются припои на основе сплавов олово-висмут. Для экспериментов был выбран именно такой припой.

Пайка может производиться различными методами, отличающимися нагревающим инструментом

· Пайка волной припоя с использованием маски

Селективный монтаж печатных плат

Актуальность селективной пайки

При монтаже печатных плат используются разные методы пайки компонентов на плату:

При поверхностном монтаже используются преимущественно автоматические станки. Выводной или смешанный монтаж осуществляется вручную либо с применением специальных установок для селективной пайки печатных плат. Такой подход к контрактной сборке печатных плат характеризуется тем, что воздействию припоя подвергаются только выбранные элементы, а не все, как при термообработке изделий в печи после поверхностного монтажа.

Селективная пайка позволяет автоматизировать и процесс монтажа DIP-элементов. Благодаря этому доля ручного труда в производстве печатных плат минимизируется.

Для фиксации компонентов селективным методом применяются дорогостоящие станки. Они управляются высокоточным ЧПУ и обеспечивают нанесение припоя в строгом соответствии с заданным алгоритмом. Процесс организуется одним из двух способов:

1 — используется специальная оснастка, с помощью которой волны припоя наносятся одновременно на все обрабатываемые контактные площадки;

2 — применяется лазерное или штыревое сопло, перемещаемое по шаблону.

Достоинством первого метода является высокая скорость исполнения. Однако его недостатком является затратность запуска пайки новых печатных плат. Использование такого метода селективного монтажа актуально и позволяет наладить крупносерийное производство печатных плат, так как при этом совокупные начальные затраты распределяются на большое количество изделий.

При лазерном или штыревом монтаже сопло перемещается над поверхностью печатной платы и осуществляется пайка каждого вывода по отдельности. Настройка алгоритма работы станции выполняется проще и быстрее, поэтому затраты на запуск нового изделия ниже, чем при первом способе. Однако и скорость монтажа может заметно снижаться. Использование лазерной или штыревой пайки актуально при мелко- и среднесерийном производстве, а иногда, и при крупносерийном.

Читать еще:  Пайка латуни оловом

Закажите расчет на селективную пайку сейчас. Расчет в течение 1 часа

Достоинства и недостатки селективного метода

Применение такого способа пайки выводных компонентов естественным образом вписывается в современные тенденции максимальной автоматизации производства. Сегодня применение ручного труда оказывается неэффективным, ведь, во-первых, человек выполняет большое количество однотипных операций дольше, чем функциональная машина, во-вторых — его труд обходится дороже. Популярность селективной пайки печатных плат обусловлена рядом ее неоспоримых преимуществ:

— высокая точность монтажа;

— пайка большого количества выводов за короткое время;

— строгая дозировка припоя на каждой точке пайки;

— максимальная автоматизация процесса создания печатных плат;

— снижение себестоимости готовых изделий при крупносерийном производстве.

Установка селективной пайки индивидуально настраивается под конкретную плату. Поэтому припой наносится на определенные места и в строгой дозировке. Лазерное или штыревое сопло перемещается по пластине в соответствии с алгоритмом. Поэтому припой также наносится максимально точно и в нужном количестве. Селективный монтаж характеризуется минимальной долей производственного брака. У него можно выделить лишь условные недостатки:

— необходимость дорогостоящего оборудования;

— потребность в высококвалифицированных специалистах, осуществляющих настройку станков.

Автоматическое оборудование может работать без перерывов и снижения производственных показателей. Поэтому его применение позволяет наладить процесс крупно-серийной сборки печатных плат. И хотя затраты на покупку таких машин довольно высокие, они распределяются на каждую созданную плату, что обеспечивает минимизацию себестоимости готовых изделий.

Где заказать селективную пайку

Обратитесь в наш специализированный центр по производству и ремонту печатных плат «Точка пайки». Мы предлагаем комплекс услуг поверхностного, выводного и смешанного монтажа печатных плат любой сложности. Создаем одно-, двухсторонние и многослойные платы с применением высокоточного современного оборудования.

Обрабатываем как большие, так и малые заказы, при необходимости, в сжатые сроки.

После изготовления тщательно проверяем ОТК каждое изделие и сопровождаем результат гарантией.

Для уточнения важных деталей и получения предварительного расчета стоимости услуг заполните форму обратной связи на сайте или позвоните по указанному номеру телефона.

Лазерная пайка.

Лазерная пайка (пайка лучом лазера) не относится к групповым методом пайки, поскольку монтаж ведется по каждому отдельному выводу либо по ряду выводов. Однако бесконтактность приложения тепловой энергии позволяет повысить скорость монтажа до 10 соединений в секунду и приблизиться по производительности к пайке в паровой фазе и ИК излучением

По сравнению с другими методами лазерная пайка обладает рядом следующих преимуществ. Во время пайки печатная плата и корпуса элементов практически не нагреваются, что позволяет монтировать элементы, чувствительные к тепловым воздействиям. В связи с низкой температурой пайки и ограниченной областью приложения тепла резко снижаются температурные механические напряжения между выводом и корпусом. Выбор материала основания не является критическим. Кратковременные действия тепла — 20. 30 мс, резко снижаются толщина слоя интерметаллидов, припой имеет мелкозернистую структуру, что положительно сказывается на надежности ПС. Установки лазерной пайки могут быть полностью автоматизированы, при этом возможно использовать данные САПР для печатных плат.

Возможна пайка плат с высокой плотностью компоновки элементов, с размерами контактных площадок до 25 мкм, без образования перемычек на соседние соединения или их повреждения.

При использовании хорошо просушенной паяльной пасты выполненные с помощью лазерной пайки ПС не образуют шариков припоя или перемычек, в результате чего отпадает необходимость применять паяльные маски.

При использовании лазерной пайки нет необходимости в предварительном подогреве многослойной печатной платы, что обычно необходимо делать при пайке в паровой фазе для предотвращения расслоения платы. Не требуется также создавать какую-либо специальную газовую среду. Процесс пайки ведется в нормальной атмосфере без применения инертных газов.

Пайка в глухие отверстия.

Компоненты с планарными выводами являются более компактными по габаритам, чем со штыревыми выводами, расположенными по краям корпуса. Однако компоненты с планарными выводами при типовой формовке выводов и установке на ПП требует значительных площадей для расположения ламелей. Так, микросхема с 14-ю планарными выводами и корпусом шириной 10мм (рисунок 4.4), имеет габарит установочного места 18 мм. Это объясняется формовкой выводов, нижняя горизонтальная часть которых имеет длину 2,1 мм. Для рельефных плат можно изменить формовку выводов таких микросхем так, как это показано на рисунке, и проводить их установку в «глухие отверстия». «Глухие отверстия» имеют диаметр на поверхности диэлектрика, равный ширине ламели. Такое конструктивное решение сокращает площадь установочного места на 20-25%. Учитывая высокие трассировочные возможности РМ это повышает степень интеграции компонентов на РП на 18-20%.

Рисунок 4.4 – Пример монтажа МС с планарными выводами.

По заданию на летнюю технологическую практику была изучена технология поверхностного монтажа РЭК, а данный отчет является итоговым материалом, в котором сосредоточены и кратко изложены основные знания и навыки, приобретенные во время проведения изучения и освоения данной технологии.

У этой технологии большое будущее, ибо только она используется и на нее рассчитана вся современная IT-индустрия. Она все глубже и глубже проникает в нашу повседневную жизнь, что приводит к появлению миниатюрной теле-видео-аудио аппаратуры, многофункциональной и гибкой бытовой техники, «умных» автомобилей делающих управление ими доступным чуть ли не ребенку и т.д., а о сфере компьютерного рынка и других высокотехнологичных отраслях и говорить не стоит.

Читать еще:  Припой для пайки стали со сталью

Кокотов В.З. Конструкции, Технология и автоматизирование проектирование рельефного монтажа: Учеб. пособие. — М.: Изд-во МАИ, 1998.- 96 с.: ил.

В.Кокотов, Е.Сычева. САПР рельефного монтажа. http://kis.pcweek.ru/N11/CP1251/Sapr/chapt2.htm

Симонов А.Г., Бабокин Е.И., Борисов А.И. Инструментальные средства информационных технологий: проблемы и перспективы. Журнал «Технологическое оборудование и материалы».

J. Fjelstad, B. Jacobi. Flexible Printed Circuits: A Technology on the Move. Board Authority, 2001, v.3, № 1, p.6-10.

Лазерная пайка в современной электронике Текст научной статьи по специальности « Компьютерные и информационные науки»

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Жимбоев Муродхон Музробхон Угли

Текст научной работы на тему «Лазерная пайка в современной электронике»

ЛАЗЕРНАЯ ПАЙКА В СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ

Жимбоев Муродхон Музробхон угли — студент, кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры, радиотехнический факультет, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола

Актуальной областью исследования в электронике на сегодняшний день является разработка автоматизированных методов соединения компонентов на печатной плате, то есть пайки. Стремительное развитие научно-технического прогресса в мире позволило отойти от громоздких электронных компонентов к миниатюрным микросхемам. Микросхемы могут содержать более 10 тыс. элементов в кристалле, что обеспечивает значительное уменьшение габаритных размеров всего устройства.

С появлением микросхем, которые ввиду своих размеров и многофункциональности могут иметь большое количество выводов или ножек. Каждый вывод необходимо соединить с определенным компонентом на печатной плате. Высокая термочувствительность микросхемы требует особого внимания при работе с паяльником, так как происходит нагрев не только припоя, но и элемента с платой. Перегрев микросхемы может привести к ее повреждению.

Решением описанной проблемы может служить лазерная пайка, в которой вместо горячего паяльника используется пучок лазерного излучения. Лазерным пучком осуществляется локальный нагрев припоя, тем самым обеспечивая соединение контакта. Лазерная пайка легко автоматизируется, что позволят использовать ее в различных отраслях промышленности [3].

Процесс лазерной пайки включает следующие шаги:

1. на печатную плату устанавливаются и приклеиваются необходимые элементы;

2. осуществляется контроль за внешним видом печатной платы, а также выбирается припойная паста в соответствии с физико-химическими свойствами;

3. готовиться дозатор припоя и заправляется выбранной на предыдущем шаге припойной пастой;

4. печатная плата закрепляется на оснастке;

5. устанавливается необходимый режим пайки;

6. припойная паста в определенной дозировке подается на печатную плату;

7. процесс лазерной пайки;

8. очистка печатной плат от остатков припоя и флюса;

9. контроль за качеством спаянного соединения.

Блок-схема установки для лазерной пайки представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Блок-схема лазерной пайки

Установка лазерной пайки состоит из источника питания лазерного излучателя, непосредственно самого лазера, дозатора припойной пасты, блока управления, оптических линз для фокусировки лазерного луча и для наблюдения за процессом пайки, а также печатная плата, где производится соединение компонентов [2].

К достоинствам лазерной пайки по сравнению с другими методами соединения компонентов на печатной плате можно отнести следующее. Локальное тепловое

воздействие, что позволяет избежать нагрева компонента и всей платы. Качество получаемого при лазерной пайке шва очень высокое, так как силу лазерного излучения можно регулировать, а также фокусировать луч в зависимости от сложности соединения. Получаемое соединение является прочным. Высокая скорость нагрева места пайки обеспечивает производительность процесса, а также простоту в его автоматизации. Значимым достоинством лазерной пайки является также универсальность используемого лазера, так как его можно использовать при необходимости и в других целях, например для резки, сверления и т.д. [3].

Таким образом у лазерной пайки по сравнению с традиционными методами пайки просматривается перспективное будущее, так как автоматизировав процесс паяния компонентов, можно избежать человеческого фактора, что позволит увеличить производительность и качество электронной аппаратуры.

1. Интегральная схема. [Электронный ресурс]. Режим доступа: .https://ru.wikipedia.org/wiki/Интегральная_схема. ВикипедиЯ Свободная энциклопедия/ (дата обращения: 18.07.2018).

2. Аллас А.А. Лазерная пайка в производстве радиоэлектронной аппаратуры [Текст] / А.А. Аллас // СПбГУ ИТМО, 2007. 134 с.

3. Применение методов лазерной сварки в современном промышленном производстве [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://electrowelder.ru/index.php/news/49-cvat-texn/1216-laser-welding-techniques-in-the-modern-industrial-production.html. Электро-газосварщик/ (дата обращения: 18.07.2018).

4. Ланин В. Лазерная пайка при сборке электронных модулей. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://tech-e.ru/2007_6_40.php. Технологии в электронной промышленности/ (дата обращения: 18.07.2018).

5. Ланин В. Лазерная управляемая пайка для монтажа электронных модулей. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://tech-e.ru/2007_6_40.php. Технологии в электронной промышленности/ (дата обращения: 18.07.2018).

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ 1 2 Ахмаджнов О.С. , Махаммадазимов А.О.

1Ахмаджонов Отабек Сойибжон угли — студент; 2Махаммадазимов Ахадулло Одилжон угли — студент, строительный факультет, Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан

Аннотация: в статье говорится об инженерных системах и сетях, в основе которых лежит использование природных источников энергии, экологичных материалов. Уделяется особое внимание инженерным сетям и коммуникациям на этапе проектирования. Поднимается вопрос требований к инженерным системам. А также перечисляются качества, которыми должен обладать компетентный инженер, который работает в условиях рынка.

Ключевые слова: инженерные системы и сети, коммуникации, технологии, здания, сооружения, оптимальные схемы.

Одним из самых популярных и инновационных направлений на сегодняшний день являются «зеленые технологии» в инженерных системах. В их основе лежит

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector