СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 3/2016

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2016 Лазерная селективная пайка: универсальное решение для SMT- и THT-технологий Рис. 1. Управление положением оптики позволяет регулировать точку наведения конического пучка лазерного излучения Статья посвящена технологии автоматической пайки плат с комбинированной элементной базой из ТНТ- и SMD-компонентов и отечественных планарных компонентов с использованием системы лазерной селективной пайки FireFly Т60 итальянской фирмы Seica. Валерий Ефанов (г. Курск) Продолжающийся процесс инте- грации и миниатюризации электрон- ных устройств приводит к усложне- нию задачи совместного монтажа THT- и SMD-компонентов на одной печатной плате. К этому добавляет- ся специфика, обусловленная требо- ваниями по ограничению примене- ния вредных веществ в электронных устройствах. В результате на рынке формируется потребность в систе- мах селективной пайки, которые смо- гут работать с высокоплотными, слож- ной конструкции электронными моду- лями со смешанной комплектацией, не задевая смежные компоненты даже в самых труднодоступных местах, и при необходимости для пайки мог- ли бы использовать неагрессивные бессвинцовые сплавы. Т ЕХНОЛОГИИ СМЕШАННОГО МОНТАЖА В промышленности широко приме- няется целый ряд технологий для пай- ки печатных модулей, содержащих как компоненты, монтируемые в отвер- стия (ТНТ – Through Hole Technology), так и компоненты поверхностно- го монтажа (SMD – Surface Mounted Device). Каждой из них присущи те или иные недостатки либо ограниче- ния. При ручной пайке даже высокая квалификация монтажника не гаран- тирует строгого соблюдения режимов пайки. Пониженная температура при- водит к плохому смачиванию паяемых поверхностей, её превышение вызыва- ет преждевременное испарение флю- са. Эти ошибки, ухудшая качество пая- ных соединений, в конечном итоге ведут к снижению надёжности про- дукции. Ручная пайка обычно неэф- фективна с точки зрения производи- тельности и рентабельности, она не безвредна для монтажника, поскольку он работает в контакте с различными химическими соединениями, и неко- торые из них могут негативно воздей- ствовать на здоровье. Пайка волной обеспечивает высо- кую производительность при хорошем качестве соединений, но применима не во всех случаях. Так, при использо- вании этой технологии не рекомен- дуется устанавливать в изделие SMD- компоненты высотой более 3,5 мм из-за эффекта затенения контакт- ных площадок. Для SMD-компонентов с малым шагом выводов (менее 0,8 мм) повышается вероятность образования паразитных перемычек между контак- тами. Естественно, на омываемой вол- ной стороне платы невозможно при- менение элементов, не выдержива- ющих температуры расплавленного припоя. Топология печатной платы должна быть адаптирована к направ- лению её движения относительно вол- ны. Для компенсации эффекта зате- нения необходимо проектировать контактные площадки увеличенных размеров, а для минимизации замы- каний между контактами – вводить в топологию так называемые краду- щие контактные площадки. Таким образом, пайка волной накла- дывает ряд ограничений на конструк- цию монтируемых изделий, что не всегда приемлемо для их разработ- чика. Помимо этого, она не даёт воз- можности организовать специальные условия для отдельных элементов, так как все компоненты паяются в одном режиме. Также могут возникать пробле- мы с монтажом тонких плат. Наконец, для пайки волной в некоторых случаях нужны специальные паяльные маски, на разработку и изготовление которых затрачиваются значительные средства, и она требует сравнительно большого расхода флюса. При интрузивной пайке (паста в отверстие) возможно неравномер- ное распределение тепла по площади платы, что создаёт предпосылки к неод- нородности качества пайки различных типов компонентов. Селективная пайка мини-волной, свободная от большин- ства перечисленных недостатков, всё же требует соблюдения при проекти- ровании изделия специальных пра- вил в части минимально допустимо- го расстояния между соседними ком- понентами. Существует технология, исключаю- щая перечисленные производственные проблемы и конструктивные ограни- чения – это технология селективной лазерной пайки. Сегодня она доста- точно широко применяется при мон- таже ТНТ-компонентов, а специали- сты ООО «Совтест АТЕ» нашли способ её адаптации для решения задачи сме- шанного монтажа. Л АЗЕРНАЯ СЕЛЕКТИВНАЯ ПАЙКА И ЕЁ ПРЕИМУЩЕСТВА Паяльная головка в установках селек- тивной лазерной пайки состоит из двух основных узлов. Первый – лазер- ный источник, производящий энер- гию, необходимую для расплавления припоя и нагрева точки пайки и выво- да. Основными требованиями к нему являются управление выходной мощ- ностью и обеспечение её непрерывно- сти. Второй узел – подвижная оптиче- ская система, фокусирующая излучение в конический пучок с сечением в виде круга (см. рис. 1). Система позволяет