Proces pájeníobvodové deskyje zásadním krokem k zajištění spolehlivých elektrických spojení mezi elektronickými součástkami a obvodovými deskami. Dobrý proces pájení může nejen zajistit normální provoz obvodu, ale také výrazně zlepšit stabilitu a životnost elektronických zařízení. Od jednoduchého ručního pájení až po vysoce automatizované pájení přetavením je každý detail procesu pájení zásadní.
1, Význam pájení desek plošných spojů
Elektronické součástky na desce plošných spojů musí být pevně spojeny s obvodem pomocí pájení, aby se dosáhlo přenosu signálu a funkčního provozu. Během výrobního procesu se mohou objevit vady jako virtuální pájení a pájení za studena v důsledku nepřesných svařovacích parametrů a oxidace kolíků součástek; Během používání zařízení mohou dlouhodobé- faktory prostředí, jako jsou vibrace a vysoká teplota, také způsobit uvolnění a praskání pájených spojů. Tyto problémy mohou způsobit špatné zapojení obvodů, přerušení signálu a dokonce poruchy zařízení. Pokud například čip na základní desce mobilního telefonu není pevně připájen, může to způsobit časté pády a neschopnost normálně komunikovat. Zvládnutí správného procesu pájení má proto velký význam pro zajištění výkonu a spolehlivosti desek plošných spojů.
2, Běžné nástroje a materiály pro svařování
(1) Svařovací nástroje
Elektrická páječka: Je to běžně používaný nástroj pro ruční svařování, rozdělený na typy vnitřního ohřevu a vnějšího ohřevu. Elektrická páječka s vnitřním ohřevem má vysokou účinnost ohřevu a rychlý nárůst teploty, vhodná pro pájení malých elektronických součástek; Externí vyhřívací elektrická páječka má vysoký výkon a je vhodná pro pájení velkých-součástí nebo velkoplošné-pájení. Výkon elektrické páječky se obecně pohybuje mezi 20W-60W, což lze zvolit podle potřeby pájení. Například pájení součástek pro povrchovou montáž obvykle používá elektrickou páječku o výkonu 20-30 W, zatímco zařízení pro pájení výkonu vyžadují elektrickou páječku o výkonu 40 W nebo více.
Horkovzdušná pistole: používá se hlavně pro svařování a demontáž součástí pro povrchovou montáž, foukání horkého vzduchu k roztavení pájky. Teplotu a rychlost větru horkovzdušné pistole lze nastavit a různé komponenty mají různé požadavky na teplotu a rychlost větru. Například při svařování malých odporů a kondenzátorů pro povrchovou montáž je teplota obecně nastavena na 300-350 stupňů a rychlost větru je nastavena na 2-3 úrovně; Při pájení čipů zabalených v BGA by měla být teplota nastavena na 350-400 stupňů a rychlost větru by měla být nastavena na 4-5 úrovní.
Zařízení pro pájení přetavením: široce používané v hromadné výrobě, roztaví pájecí pastu na desce plošných spojů zahřátím vzduchu v peci nebo pomocí infračerveného záření k dosažení pájení mezi součástmi a obvodovou deskou. Pájecí zařízení přetavením má výhody přesného řízení teplotní křivky, dobré konzistence svařování a vysoké efektivity výroby, což může splnit potřeby-výroby ve velkém měřítku.
(2) Svařovací materiály
Pájecí drát: složený ze slitiny cínu a tavidla, obvykle včetně cínového olověného pájecího drátu a bezolovnatého pájecího drátu-. Cínový olověný pájecí drát má nízký bod tání a dobrý svařovací výkon, ale olovo je toxické a nepřispívá k ochraně životního prostředí; Bezolovnatý pájecí drát se skládá hlavně ze slitiny cínu a mědi a dalších materiálů s vysokým bodem tání, který splňuje požadavky na životní prostředí. V současné době je široce používán. Průměr pájecího drátu se dodává v různých specifikacích, jako je 0,5 mm, 0,8 mm, 1,0 mm atd., a vhodný průměr by měl být zvolen podle velikosti kolíků součástek.
Pájecí pasta: pasta vyrobená smícháním legovaného pájecího prášku, tavidla a dalších přísad, používaná hlavně v technologii povrchové montáže. Pájecí pasta má při pokojové teplotě určitou viskozitu a lze ji použít k připevnění součástek na desky plošných spojů. Po pájení přetavením se pájecí prášek roztaví a vytvoří pájené spoje. Různé druhy pájecí pasty jsou vhodné pro různé svařovací procesy a komponenty. Například nečistící pájecí pasta může snížit čisticí procesy a zlepšit efektivitu výroby.
Tavidlo: Může odstranit oxidy z kovového povrchu, snížit povrchové napětí pájky, zlepšit tekutost a smáčení pájky a učinit pájení pevnější. Tavidlo se dělí na kyselé, neutrální a alkalické. Kyselé pájecí tavidlo má silnou aktivitu, ale je vysoce korozivní; Neutrální pájecí tok je nekorozivní a vhodný pro většinu pájecích scénářů; Alkalické pájecí tavidlo se používá především pro specifické pájení kovů. Při elektronickém pájení se kalafuna běžně používá jako neutrální tavidlo.
3, Metoda svařování
(1) Ruční svařování
Příprava: Předehřejte páječku zapnutím, vyberte vhodný hrot páječky podle pájecí součásti a na hrot páječky naneste tenkou vrstvu pájky, abyste zabránili oxidaci. Mezitím si připravte pájecí drát a tavidlo.
Svařovací operace: Pomocí hrotu páječky zahřejte kolíky prvku a pájecí plošky plošného spoje tak, aby oba dosáhly svařovací teploty současně; Poté spojte pájecí drát s topnou oblastí, počkejte, až se pájecí drát přiměřeně roztaví, a pájecí drát vyjměte; Nakonec vyjměte hrot páječky a nechte pájku přirozeně vychladnout a ztuhnout. Během procesu svařování je třeba věnovat pozornost kontrole doby svařování. Obecně je doba svařování pro každý svařovací bod 2-3 sekundy, aby nedošlo k poškození součástí nebo podložek v důsledku nadměrného času. U součástek pro povrchovou montáž lze použít techniku „pájení tažením“, která zahrnuje nejprve pocínování na pájecí plošce, poté zarovnání kolíků součástky s pocínovanou pájecí ploškou pomocí hrotu páječky, zahřátí, aby se pájka roztavila, a tažení hrotu páječky, aby se pájka rovnoměrně rozmístila na hrotech a pájecích ploškách.
(2) Svařování horkovzdušnou pistolí
Upevnění součásti: Použijte pásku odolnou vůči vysokým teplotám nebo pájecí pastu k upevnění součásti ve správné poloze na desce plošných spojů a zajistěte, aby kolíky součástky byly zarovnány s pájecími ploškami.
Svařování zahřátím: Zapněte horkovzdušnou pistoli, nastavte vhodnou teplotu a rychlost větru, vyrovnejte výstup vzduchu horkovzdušné pistole se součástkou, udržujte vhodnou vzdálenost a rovnoměrně zahřejte součástku a pájecí plošku. Po roztavení pájecí pasty vypněte horkovzdušnou pistoli a počkejte, až pájený spoj přirozeně vychladne. Při svařování horkovzdušnou pistolí je důležité se vyvarovat nadměrné teploty nebo dlouhé doby ohřevu, aby nedošlo k poškození součástí.
(3) Pájení přetavením
Pájecí pasta na nanášení: Sítotiskem nebo nanášením rovnoměrně naneste pájecí pastu na pájecí plošky plošného spoje.
Montáž součástí: K přesné montáži elektronických součástek na pájecí plošky potažené pájecí pastou použijte stroj pro povrchovou montáž.
Pájení přetavením: Desku plošných spojů s připojenými součástkami odešlete do pájecí pece přetavením a zahřejte ji podle nastavené teplotní křivky. Teplotní křivka pájení přetavením je obecně rozdělena do čtyř stupňů: zóna předehřívání, zóna izolace, zóna přetavení a zóna chlazení. Předehřívací zóna se používá k pomalému zvyšování teploty obvodové desky, což způsobuje odpařování rozpouštědla v pájecí pastě; Izolační zóna zajišťuje, že obvodová deska a součástky dosáhnou rovnoměrné teploty a dále odstraní nečistoty z pájecí pasty; Zóna přetavení je kritická fáze pájení, kde teplota dosáhne bodu tání pájecí pasty, což způsobí, že se pájecí prášek roztaví a smáčí kolíky a podložky součástky; Chladicí zóna rychle ochlazuje a zpevňuje pájené spoje a vytváří pevné spojení.