Расчет технологических режимов и выбор материалов

Соблюдения режимов требуют следующие операции:

Лужение выводов:

- температура припоя и время лужения[12];

1. Лужение погружением.

t_луж. = t _пл. + (20-70⁰ C) =183+(20 - 70)=203 -253⁰С (18)

Принимаем t_луж. = 240 -245⁰С

где: t _луж. – температура лужения, ⁰ С;

t _пл. - температура плавления припоя, ⁰ С;

Время лужения (Т, с) не должно превышать 1-2 секунд для полупроводниковых ЭРЭ и 3-4 секунд для прочих ЭРЭ.

Назначение припоев:

Создание диффузионного соединения деталей при температуре меньшей температуры плавления соединяемых деталей

Горячее облуживание

Требования к припоям:

- Температура плавления припоев не более 450 ^о С (низкотемпературные припои);

- Механическая прочность при кристаллизации;

- Заданные электрические характеристики;

- Антикоррозионные свойства;

- Согласованный с соединяемыми металлами коэффициент теплового расширения;

- Хорошая смачиваемость соединяемых металлов;

- Быстрая кристаллизация;

- Возможность дозирования (проволока, трубки с флюсами, таблетки, пасты и т.п.);

- Экономичность;

Исходя из выше перечисленных требований, выбираем припой для лужения ПОС-61[9], имеющий в составе 61% олова и 39% свинца. Припой имеет температуру плавления 183 ^о С и пригоден для пайки и лужения деталей из меди, никеля и сплавов, олова и сплавов, серебра, золота, ЭРЭ и монтажных проводов, жгутов.

Пайка автоматическая волной припоя:

- температуру пайки;

- скорость движения ленты транспортера;

- температуру сушки флюса;

- температуру предварительного нагрева платы.

Расчет температуры пайки:

t_п. =t_пл. + (40-80 ⁰ C)=183+(40 - 80)=223 - 263 ^о С (19)

Принимаем t_п.= 240 - 245 ^о С

t_п. – температура пайки;

t _пл.- температура плавления припоя;

Расчет скорости движения ленты транспортера:

V_тр-ра = S/T, м/мин;

V_{тр-ра –} скорость движения ленты транспортера, м/мин;

S – ширина волны припоя, м;

T- фактическое время пайки вывода ЭРЭ, мин.

 

Таблица 9 -Характеристики установок пайки волной припоя

Показатели	АП-10, Россия	ТДС, США	Flowtinner, ФРГ	Teimi, Италия
Длина волны припоя, мм		255, 408, 610
Высота волны припоя, мм
Ширина волны припоя,мм	5-40	10-50	5-30	10-60
Направление волны	Двустороннее	Одностороннее	Двустороннее	Одностороннее
Флюсование	Волновое	Волновое или пенное	Волновое	Волновое
Скорость конвейера, м/мин	0,5….3,9	0….2	0,3	0,35..1,55
Масса припоя, кг
Время разогрева припоя, мин
Угол наклона, град		0…8	-

 

Скорость движения ленты транспортера, с которой плата перемещается над волной припоя, обеспечивает необходимое время пайки. Поскольку время пайки одинаково для всех элементов, то оно устанавливается в границах, приемлемых для всех ЭРЭ[14].

Принимается фактическое время пайки Т=2,5 – 3 секунды.

Ширина волны припоя устанавливается с учетом возможностей установок пайки волной припоя (таблица 9).

Значения ширины волны припоя берутся для отечественной установки пайки АП-10.

V_тр-ра = 40/3=13мм/сек=0.79м/мин;

Полученная в результате расчёта скорость совпадает с возможностями установки.

Назначение флюсов:

- Устраняют пленки окислов с поверхности металлов;

- Улучшают смачиваемость металла припоем;

- Устраняют жировые загрязнения;

- Предохраняют от окисления поверхности металла и припоя в процессе пайки.

Требования к флюсам:

- Химическая активность в заданном интервале температур;

- Термическая стабильность;

- Минимально возможная температура активности;

- Безопасность в работе;

- Не вызывать коррозию металлов и припоев;

- Длительность хранения;

- Экономичность;

Для получения контактных соединений в РЭА применяются низкотемпературные (температура плавления ниже 450⁰ С) и бескислотные флюсы на основе канифоли.

Для разрабатываемой конструкции подходит флюс ФКТ, предназначенный для пайки и лужения деталей и проводников.

Состав:

- канифоль 10 – 40%;

- спирт этиловый 89.95 – 59.9%;

- тетрабромиддипситена 0.05 – 0.1%.

Пайка паяльником:

После автоматической пайки волной припоя контрольный осмотр выявит не пропаянные контакты. По этому, после автоматической пайки необходимо будет допаять не пропаянные места вручную паяльником. Для этого необходимо рассчитать интервал температур жала паяльника и обосновать выбор температуры, учитывая наличие чувствительных к перегреву ЭРЭ.

 

T_паяль =t _п. + (20 – 30 ⁰ C) (20)

t _п. =t _пл. + (20 – 70 ⁰ C) (21)

t_п. = t _пл. + (20-70⁰ C) =183+(20 - 70)=203 -253⁰С

Принимаем t_п = 240 - 245⁰С

T_паяль. = t _п. + (20-70⁰ C) =265 - 315⁰С (22)

Принимаем T_паяль. = 300 - 305⁰С

t_паяль. – температура жала паяльника, ⁰ С

t _п. - температура пайки, ⁰ С

t _пл. –температура плавления припоя, ⁰ С

Температура жала паяльника устанавливается с допуском не шире ⁺_- 5 ⁰ С и должна контролироваться в процессе пайки (с помощью термопары) и при необходимости регулироваться. Можно применять паяльники со встроенной термопарой и системой автоматического регулирования температуры.

Время пайки (Т, ⁰ С) не менее 2-3 секунд для полупроводниковых ЭРЭ и не менее 4-5 секунд для прочих ЭРЭ.

 

Для предотвращения перегрева применяют местные теплоотводы – пинцет с медными насадками на губках или специально сконструированные теплоотводы.

Сушка после промывки:

- температура и время сушки:

Жидкости для отмывки флюса.

Назначение:

- Очистка и отмывка паяных соединений от загрязнений (остатки флюсов, химические продукты флюсования);

Требования к жидкостям:

- высокая растворяющая способность;

- не токсичность;

- пожаробезопасность;

- отсутствие влияния на элементы конструкции;

- экологическая безопасность.

Выбор промывочной жидкости приведен в таблице 10.

Температура и время сушки выбирается в зависимости от применяемого материала для промывки, наличия оборудования (термошкафы) для обеспечения температуры, наличия в составе узла ЭРЭ, чувствительных к повышенной температуре[12].

 

Таблица 10-Характеристики промывочной жидкости

Марка Флюса	Промывочная жидкость	Темпе-ратура, 0С	Время, мин	Способ применения
Канифоль А,В КЭ ФКСп ФКЭт ЛТИ-120 ФКТ	Смесь этилового спирта и бензина (9:1)		0,5-1,5 в каждой ванне	Последовательная промывка в трех ваннах (ванны могут быть в виде кюветы, а также ультразвуковые и вибрационные)

Исходя из того, что в разрабатываемом узде нет элементов чувствительных к высоким температурам, а промывочная жидкость обладает высокой испаряемостью, принимаем режим сушки не более 5 минут при температуре 40-60⁰ С.

Сушка после защиты от внешних воздействий:

- температура и время сушки промежуточных слоев;

- температура и время окончательной сушки.

Численное значение режимов зависит от выбранных технологических материалов, методов выполнения операций, особенностей конструкции узлов.

Материалы для защиты функциональных узлов от внешних воздействий.

Назначение - защита от влаги, температуры, пыли, микроорганизмов, солнечной радиации.

Требования:

- химическая чистота;

- адгезия;

- низкое значение влагопроницаемости;

- высокая нагревостойкость;

- невысокая вязкость;

- высокая текучесть;

- согласованность коэффициентов линейного расширения с материалами корпусов и выводов ЭРЭ;

- эластичность;

- не токсичность.

Выбор материалов для защиты функциональных узлов от внешних воздействий приведен в таблице 11.

 

Таблица 11-Выбор защитного покрытия

Марка	Наименование	Назначение	Режимы сушки	Метод нанесения
УР-231	Специальный лак	Влагозащита печатных плат, гибких кабелей, ВЧ ячеек	600 С- 3час 800 С- 4 час. 1000 С-2 час	Пропитка, обволакивание (погружение и отвердевание)

 

Принимаем режим сушки в течении 3 часов при температуре

60⁰ С[9].