Пайка волной припоя – распространенная технологическая операция, применяемая в электронной промышленности с середины 20-го века. Она хорошо зарекомендовала себя в изготовлении различных типов электронной продукции. В то же время у нее есть и свои ограничения, подробнее о которых будет рассказано в этой статье.

Суть технологии

Данный метод пайки заключается в прохождении печатной платы со смонтированными на ней компонентами над двумя волнами припоя:

• Первая, турбулентная волна подается под большим давлением сравнительно узкой струей. Она заполняет монтажные и переходные отверстия, а также труднодоступные участки печатной платы.
• Вторая, ламинарная волна, подается под меньшим давлением и под более пологим углом. Она устраняет перемычки припоя, образованные первой волной, и одновременно завершает создание галтелей.

Основное назначение этой технологии – автоматизированное (средне- и крупносерийное) изготовление печатных плат с разнотипными (поверхностными и выводными) компонентами. Чтобы снизить риск образования дефектов пайки, таких как перемычки или, напротив, отсутствие припоя, необходимо учитывать несколько факторов еще на стадии проектирования печатной платы.

Элементная база

Ограниченное применение данной технологии в отношение тех или иных электронных компонентов обусловлены самим механизмом ее работы. Следующие виды компонентов нельзя размещать на нижней поверхности ПП, контактирующей с «гребнем» волны припоя:

• Компоненты со штыревыми выводами – при попадании в расплав припоя они могут не запаяться или разрушиться;
• Компоненты для поверхностного монтажа с высотой корпуса от 3,5 мм – они могут быть некачественно запаяны из-за эффекта «тени» или зацепиться за стенки или иные элементы ванны с припоем;
• Компоненты для поверхностного монтажа с небольшим (меньше 0,8 мм) шагом выводов – из-за высокого риска возникновения перемычек между соседними выводами;
• Компоненты, не приспособленные под пайку волной (например, SMD-светодиоды) из-за высокого риска разрушения или потери своих характеристик при контакте с расплавом припоя.

Компоновка печатного узла

Устройство THT-компонентов подразумевает, что с волной припоя будут контактировать именно их выводы. Рекомендованное размещение таких компонентов с выводами, расположенными в несколько рядов – длинной стороной под прямым углом к фронту волны (по вектору перемещения ПП на конвейере). Это обусловлено тем, что при выходе из расплавленного припоя расположенных рядом друг с другом выводов между ними могут образовываться перемычки за счет силы поверхностного натяжения расплава. Если же они движутся перпендикулярно гребню волны, то выходят из нее последовательно, что обеспечивает дренаж припоя и снижает вероятность образования перемычек.

Для поверхностно-монтируемых компонентов с параллельными рядами выводов рекомендованное расположение аналогично тому, которое используется для THT. Микросхемы с квадратным корпусом и рядами выводов на каждой стороне рекомендуется устанавливать под углом в 45ᵒС для последовательного выхода выводов из расплава и отсутствия зон затенения. Компоненты с двумя выводами следует расположить длинной стороной под прямым углом к направлению перемещения платы или параллельно гребню волны, чтобы исключить эффект затенения.

Рекомендуется не располагать поверхностно-монтируемые компоненты, особенно различной высоты, слишком плотно друг к другу – в противном случае более высокие будут затенять низкие, что приведет к некачественной пайке. Предпочтительно размещать пассивные компоненты с интервалом в 1-2 ширины соседних компонентов. Также необходимо исключить близкое размещение выводов любых компонентов и открытых переходных отверстий, в противном случае высок риск образования перемычек.

Конфигурация контактных площадок

При пайке волной жидкий припой притягивается к смачиваемым элементам (выводам компонентов, контактным площадкам и т. д.) и отталкивается от несмачиваемых (например, паяльных масок или корпусов SMD). Малый размер контактных подушек или их размещение в труднодоступных участках платы затруднит их эффективное смачивание расплавом.

Из-за сил отталкивания, возникающих при контакте жидкого припоя с корпусом компонента или плоскостью ПП, у расплава возникает мениск, который не достает до контактной подушки – это и есть эффект «затенения», из-за которого паяное соединение получается слишком слабым или не образуется вовсе. Единственное решение этой проблемы заключается в увеличении размера контактной прокладки в сторону от корпуса компонента. Ее поверхность в данном случае смачивается припоем, который за счет силы поверхностного натяжения «притягивается» к выводу самого компонента.

Поэтому увеличенные размеры контактных прокладок являются одним из основных требований к качественной и надежной пайке электронных компонентов волной припоя. В технической реализации данного метода на производстве рекомендуется пользоваться стандартом IPC-7351 – а именно характеристиками для уровня плотности A (Most Land Protrusion).

В каталоге компании «АссемРус» представлено современное и качественное оборудование, комплектующие и расходные материалы для пайки волной электронных компонентов. Вы можете проконсультироваться с нашими специалистами по их правильному подбору и оснащению своего предприятия.