Пайка оловянно-свинцовыми припоями и припоями с серебром - термопрофили

Пайка (сплав с содержанием олова 63 %, свинца 37 % и сплав с содержанием олова 62 %, свинца 36 %, серебра 2 %)

Настройка температурного профиля пайки – трудоемкая и творческая задача. На сегодняшний день лучший способ получить информацию о термических процессах, которые происходят с изделием во время оплавления, – присоединить к нему термопару и потратить время и средства на оптимизацию температурного профиля пайки.

При неправильном построении термопрофиля либо в отсутствие контроля над его выполнением возможно появление различных дефектов, вплоть до эксплуатационных отказов. Как видно на графике ниже, в целом гораздо лучше оплавлять паяльные пасты с использованием быстрых профилей, которые разогревают пасту до температуры плавления за 3,5 минуты. Однако параметры оптимального профиля зависят от большого количества таких факторов, как функциональные возможности печи, положение платы, типы компонентов платы, и прочих факторов.

Определять профиль нужно с использованием плат, на которые установлены компоненты; в противном случае вы не сможете установить фактическое значение теплопоглощения изделия. Следовательно, профиль определяют на изделии, технологический процесс сборки которого вы Эффект «рекламного щита» 12 намерены оптимизировать. Иными словами, оптимальные показатели профиля для одного изделия могут быть неудовлетворительными для другого изделия. Таким образом, чтобы получить оптимальный профиль для пайки каждого изделия, вам, вероятно, придется, определить профиль для каждого из них по отдельности (особенно если изделия отличаются габаритами, плотностью и типами компонентов).

Для получения оптимальных результатов пайки в печах старого образца (с инфракрасным нагревом) требовался профиль типа «нагрев-выдержка-пик» (RSS). И наоборот, современные более производительные печи с конвекционным нагревом обеспечивают такое же или более высокое качество пайки при применении профиля типа «нагрев-пик» (RTS).

Зона выдержки профиля типа RSS обеспечивает равномерный прогрев печатного узла перед нагревом до температуры плавления припоя. Поскольку разница температур (наибольшая разница температур в пределах печатного узла) и проблемы, связанные с ней, – редкое явление при пайке в современных печах, зона выдержки может оказаться ненужной (однако все зависит непосредственно от плотности монтажа). Если зона выдержки не требуется, профиль можно заменить профилем типа нагрев-пик.

Термопрофиль

 Создание профиля RSS начинается с нагрева печатного узла с регулируемой скоростью до температуры около 150 °С за 60 секунд. Скорость нагрева не должна превышать 2–3 °С/с, чтобы предотвратить разбрызгивание припоя и не подвергать компоненты термоудару.

После нагрева печатный узел выдерживается при температуре в 150– 170 °С в течение того же времени – 60 секунд. Температура во время выдержки не должна превышать 170 °С, поскольку активирующие вещества большинства паяльных паст разрушаются при перегреве.

После выдержки печатный узел нагревается до пиковой температуры и происходит оплавление при температуре выше 183 °С в течение заданного времени, которое составляет 45 секунд (±15 с). Этого времени достаточно для формирования прочного, не имеющего пустот, паяного соединения.

Длительность термопрофиля от 45 °С до пиковой температуры в 215 ± 5 °С должна находиться в диапазоне от 3 до 3,5 минут. Скорость охлаждения печатного узла не должна превышать 4 °С в секунду во избежание термического повреждения компонентов. В целом, чем ниже скорость охлаждения, тем выше механическая прочность соединения.

Профиль с линейным нагревом до пиковой температуры нагрев-пик (RTS) может использоваться с любым сплавом или припоем (включая припои, не содержащие свинца) и является предпочтительным для пайки с применением паст на основе растворимых водой флюсов. Профиль RTS – не лучший выбор, если по каким-либо причинам в пределах печатного наблюдается большая разность температур.

Термопрофиль

Профиль нагрев-пик RTS имеет ряд преимуществ по сравнению с профилем RSS. Поскольку скорость нагрева в профиле RTS намного меньше (0.7° – 1,8 °С в секунду), снижается вероятность возникновения дефектов платы и компонентов, связанных с термоударом, вызываемых слишком высокой скоростью нагрева.

Из описания следует, что профиль RTS обеспечивает плавный нагрев сборки от комнатной до пиковой температуры. По сути, задать профиль RTS – задача простая. В зонах предварительного нагрева осуществляется линейный нагрев сборки, благодаря чему предотвращается термоудар, флюс активируется, летучие фракции флюса испаряются, подготавливая сборку к плавлению припоя.

Стандартное значение скорости нагрева профиля RTS составляет 0,7–1,8 °С в секунду в течение всего линейного этапа нагрева (90–120 секунд).

Как и в случае с профилем RSS, длительность термопрофиля RTS, начиная от температуры окружающей среды до пиковой температуры в 215 ± 5 °С, не должна превышать 3–3,5 минуты. Повторимся, пиковая температура не может превышать 215 ± 5 °С при выдержке в течение 45 ± 15 секунд при скорости охлаждения, не превышающей 4 °С в секунду.