СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПАЙКИ РАДИОКОМПОНЕНТОВ

Пайка радиокомпонентов активно начала развиваться в начале 20 века, когда немецкий инженер Э. Сакс запатентовал паяльник молоткового типа для промышленности, который впоследствии стали использовать для создания портативной радиоэлектронной аппаратуры.

Несколько десятилетий назад почти каждый школьник был радиолюбителем и осваивал искусство пайки в домашних. Однако, на сегодняшний день развитие электроники совершило резкий скачок, и паяльники ушли на задний план. Современные печатные платы на гибридных интегральных микросхемах весьма затруднительно, а зачастую почти невозможно, отремонтировать при помощи обычного паяльника.

С появлением новых технологий в изготовлении радиокомпонентов, также появились иные методы и технологии пайки. К современным методам пайки относятся: пайка в парогазовой фазе (ПГФ); пайка инфракрасным излучением; пайка конвекционным способом; лазерная пайка.

Пайка в парогазовой фазе (ПГФ) состоит в следующем. Для подготовки печатной платы к пайке, на контактные площадки наносится припойная паста, куда в последующем ставятся радиокомпоненты поверхностного монтажа. Далее происходит нагрев специальной жидкости до температуры кипения, в результате чего образуются ее пары, которые, в свою очередь, оседают на печатную плату в виде конденсата, тем самым происходит нагрев платы. Припойная паста, нанесенная на печатную плату, начинает плавится и образуется спаянное соединение радиокомпонента и контактной площадки на плате. Процесс конденсации прекращается в тот момент, когда температура платы станет равна температуре нагреваемой жидкости. Недостатком данного метода является то, что нагрев платы происходит в короткие сроки и нет возможности осуществить регулировку ее нагрева. Данный недостаток может привести к увеличению термических напряжений в радиоэлементах и на контактных площадках платы.

Пайка инфракрасным излучением основана на принципе метода, описанного выше, однако их отличие в том, что нагрев платы осуществляется не парами специальной жидкости, а инфракрасным (ИК) излучением. Достоинством данного метода, по сравнению с ПГФ, является то, что есть возможность регулировать нагрев платы путем изменения мощности ИК излучения. Данный факт позволяет уменьшить термическое напряжение в радиоэлементах и в самой плате. Однако существуют и недостатки описанного метода. Наиболее ярко выражен теневой эффект, так как из-за разных размеров элементов и их различных формах происходит перекрытие выводов от ИК излучения, в результате чего вывод не припаивается. Еще одним недостатком пайки ИК излучением является различие поглощаемой способности излучения материалами, из которых изготовлены компоненты и плата. В следствие этого происходит неравномерный нагрев и элементы не припаиваются.

Пайка конвекционным способом осуществляется в камерных либо конвейерных печах. Для подготовки платы к пайке, также как и в предыдущих методах, на нее наносится припойная паста и устанавливаются радиокомпоненты. Затем плату с элементами помещают в печь. В камерных печах изменение температуры происходит постепенно с течение времени. В конвейерных печах пайка осуществляется путем перемещения платы по конвейеру через зоны нагрева и охлаждения. Печатная плата внутри печи находится в течение нескольких секунд. Достоинством данного метода является избежание проблем с теплопередачей и излучением, которые были в методах ПГФ и ИК излучения. Однако, пайка конвекционным способом весьма дорогостоящая и трудоемкая, поэтому пайку в камерной печи используют в мелкосерийном производстве, а пайку в конвейерной печи - в крупносерийном производстве.

Лазерная пайка осуществляется путем локального воздействия на припойную пасту лазерного излучения. Нагрев происходит твердотельным либо газовым лазером. Достоинством такой пайки является то, что воздействие излучения на плату локально и легко фокусируется, а также его рекомендовано применять для пайки термочувствительных радиокомпонентов.

Итак, в настоящее время совершенствуются технологии изготовления радиокомпонентов, которые сказываются, в первую очередь, на их размере. В связи с этим появляются новые методы пайки, которые обеспечивают высокое качество соединения и в то же время не наносят вред самим компонентам.

Перспективой развития методов пайки является бессвинцовый припой, который активно исследуется в США. На текущем этапе исследования и внедрения в производство специалисты сталкиваются с рядом проблем, например, вырастает температура плавления припоя, что ограничивает его применение. Также бессвинцовый припой обладает недостаточной прочностью соединения. Однако, специалисты находят решение данных проблем путем добавления различных металлов в припой. Таким образом, бессвинцовые приборы являются основой будущих технологий.

Список литературы:

1. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры: Учебн./ Под ред. В.А. Шахнова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.
2. Лисов В. Оборудование для тестирования печатных плат // Электрон. компоненты. 2001. №5.
3. Парфенов А. Технологические материалы для поверхностного монтажа // Электрон. компоненты. 1999. №4.