Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2003 №9

Новые технологии нанесения припойных паст на печатные платы

Зеленюк Игорь


Традиционно сложившиеся технологии нанесения припойных паст на печатные платы настолько вошли в технологический процесс, что при попытках повышения качества мы порой даже не задумываемся о том, как уйти от них, покупая дорогостоящее оборудование для увеличения точности. Между тем руководители мелкосерийных производств не всегда могут вкладывать большие средства в парк оборудования и из-за этого вынуждены переводить часть своих заказов на другие предприятия. Методы, описанные ниже, позволяют решить проблемы точности нанесения припойных паст без больших затрат, сократить длительность процесса сборки плат и повысить производительность всего сборочного участка.

Введение

На сегодняшний день наибольшее распространение получили две техники нанесения припойных паст: трафаретная печать и диспенсерное (метод дозирования) нанесение. Первая более подходит серийному и массовому производству, вторая — прототипному и мелкосерийному. Такое разделение обусловлено производительностью соответствующей технологии и стоимостью оборудования.

Естественно, что трафаретная печать дает более точные результаты, но и она с трудом справляется с шагом контактных площадок 0,4 мм, что уже не редкость. Кроме того, изготовление качественного трафарета — процедура, требующая специального оборудования и дополнительных затрат (стоимость изготовления металлического трафарета методом лазерного гравирования превышает $400).

Учитывая темпы развития электронных компонентов и постоянную тенденцию к миниатюризации, можно с уверенностью говорить, что и без того дорогие технологические процессы сборки будут постоянно расти в цене, поэтому можно внести соответствующие корректировки в технологию изготовления печатных плат.

Рис. 1. Технология изготовления печатных плат Optipad
Рис. 1. Технология изготовления печатных плат Optipad

Новые технологии

Европейские производители начинают использовать новые методы нанесения паст: Optipad, Sipad, Precision Pad Technology (PPT). Все они заключаются в изменении технологического процесса изготовления печатных плат. Естественно, что хорошо отлаженный за многие годы техпроцесс изготовления станет дороже, но это не окажет влияния на стоимость готового изделия: процесс сборки сократится на несколько этапов, связанных с нанесением пасты.

Технология Optipad подразумевает использование светочувствительной маски, играющей роль трафарета. На плату наносятся маски разных типов: основная маска — кислотостойкая, трафаретная маска — стойкая к воздействию щелочей, или наоборот. Трафаретная маска наносится поверх паяльной маски платы. Поскольку апертуры в этом случае формируются фотолитографическими методами, точность гораздо выше традиционной технологии трафаретной печати. После нанесения трафаретной маски паяльная паста заполняет апертуры, и, оплавившись, образует на плате готовые для сборки контактные площадки. После охлаждения припоя паяльная маска удаляется. При этом толщина припоя определяется толщиной трафаретной маски.

Технология Sipad подразумевает использование самой паяльной маски в качестве трафарета. Толщина припоя, как и в предыдущем случае, определяется толщиной паяльной маски. Паяльная паста, как и в традиционной технологии, наносится через паяльную маску и оплавляется. Казалось бы, в этом случае можно не оплавлять пасту и устанавливать компоненты прямо на нее (как в традиционной технологии), однако рельеф печатной платы таков, что в полостях паяльной маски останутся излишки припойной пасты, которые при оплавлении могут образовать закоротки на выводах компонентов. Поэтому конечным этапом технологии Sipad является отмывка паяльной маски.

Рис. 2. Технология изготовления печатных плат Sipad
Рис. 2. Технология изготовления печатных плат Sipad
Рис. 3. Технология изготовления печатных плат PPT
Рис. 3. Технология изготовления печатных плат PPT

Технология PPT также подразумевает использование паяльной маски платы в качестве трафарета, но с помощью дополнительного внешнего трафарета (толщина паяльной маски должна быть больше толщины контактных площадок). На готовую печатную плату устанавливается трафарет небольшой толщины. Через него в апертуры паяльной маски наносится и оплавляется паста. Такой подход позволяет увеличить толщину припоя по сравнению с толщиной паяльной маски. Многие справедливо заметят: а в чем отличие от традиционной методики? А отличие заключается в существенном повышении точности — внешний трафарет предназначен лишь для «загонки» основного количества паяльной пасты в апертуры маски. Следовательно, нет необходимости строго базировать внешний трафарет на печатной плате. Неточности, которые при этом возникнут, будут устранены на этапе оплавления: под действием сил поверхностного натяжения расплавленный припой образует на контактных площадках равномерные холмики.

Может возникнуть резонный вопрос: если паста оплавляется до процесса сборки печатной платы, как быть с удерживающими силами? Ведь компонент во время транспортировки платы упадет с контактной площадки. Достаточную силу для удержания компонента дает флюсование контактов печатной платы. Кроме того, можно воспользоваться адгезивами, но для этого понадобится, по меньшей мере, ручной диспенсер.

Заключения

Описанные в данной статье технологии нанесения припойных паст позволяют избавиться от дорогостоящего оборудования и сократить количество операций в сборочном процессе, а следовательно, увеличить его производительность. Незначительно возрастающая стоимость изготовления печатной платы компенсируется выигрышем в стоимости сборочного процесса.

Несомненно, что описанные методы хорошо адаптируются на предприятиях, где присутствует изготовление печатных плат и сборочно-монтажное производство. Для изготовителей печатных плат эти методы могут явиться альтернативой дорогостоящего HAL-процесса (облуживание с выравниванием горячими воздушными ножами).

Литература

  1. 1.Board assembly techniques for 0.4 mm pin pitch surface mount packages. Application Note — 20. Quality Semiconductor Inc.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке