Подготовка печатных плат к монтажу

ПОДГОТОВКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И ЭРЭ К МОНТАЖУ

Обеспечение паяемости электромонтажных элементов печатных плат

При подготовке печатных плат к электрическому монтажу необходимо обеспечить хорошую способность к пайке их электромонтажных элементов. Различные металлопокрытия печатных плат имеют неодинаковую паяемость, которая стечением времени ухудшается. В табл. 9 приведены сроки сохранения паяемости некоторых металлопокрытий печатных плат.

Для обеспечения паяемости покрытия печатных плат часто применяют горячее лужение. Лужение электромонтажных элементов печатных плат должно производиться теми же припоями, что и последующая их пайка. Электромонтажные элементы чувствительных к тепловому воздействию плат (многослойных, гибких) допускается лудить припоями с пониженной температурой плавления. Лужение печатных плат производится различными методами при условии, что они обеспечивают получение на обслуживаемых электромонтажных элементах непрерывной поверхности припоя без трещин, пор, крупнозернистости, посторонних и крупных игольчатых включений, наплывов высотой более 0,3 мм. После лужения печатные платы не должны иметь разрывов и отслоений печатных проводников. Слой припоя на облуженных элементах печатных плат должен иметь гладкую глянцевую или светло-матовую поверхность.

9. Сроки сохранения паяемости металлопокрытий печатных плат

Покрытие	Срок сохра­нения пая­емости, мес, не более
без кон­сервации	с консер­вацией
Медная фольга без покрытия	3*
Горячее лужение припоем
ПОС 61 или ПОССу 61-05
Сплав Розе, нанесенный
с применением ракеля	10*
без применения ракеля
Гальваническое покрытие:
серебряное	10*
олово — свинец (ПОС. 60)
неоплавленное
оплавленное

* Сутки

Лужение печатных плат паяльником производится в следующей последовательности: флюсуют контактные площадки печатной платы в ванне с флюсом или с использованием филеночной кисти (флюс ФКТ); лудят контактные площадки групповым методом по семь контактов паяльником со щелевым наконечником (припой ПОС-61); удаляют остатки флюса. При лужении печатных плат погружением в припой печатные платы флюсуют флюсом ФСкПс и устанавливают в специальный захват, в котором плату закрепляют. После лужения и извлечения печатной платы из ванны с поверхности платы необходимо удалить излишки припоя. Эта операция производится с использованием резиновых валиков (при последующем центрифугировании), жидкого теплоносителя и т.п.

Механизированное лужение печатных плат с дозированием припоя производится на линиях или установках пайки волной припоя.

При групповом лужении печатных плат на них наносят защитные маски, которые могут изготовляться из клеевой ленты на бумажной основе или из стеклоткани. Защитные маски наклеиваются на участки печатной платы, не подлежащие лужению.

Для временной защиты печатных плат при лужении (пайке) можно рекомендовать универсальную мастику следующего состава: латекс хлоропренового каучука JIHT-1 85,5 %; казеиновый клей (16 %-ный) 11,3 %; касторовое масло 3,2 % (Обмен опытом в радиопромышленности, 1984 вып. 12, с. 20). Характеристика мастики: небольшое время отвердения (до 30 мин); низкая адгезия к покрываемой поверхности (перед монтажом печатных плат мастику снимают пинцетом единой пленкой толщиной 1,0—1,5 мм); термостойкая, эластичная, прочная и технологичная; готовят мастику, смешивая латекс со смесью касторового масла и казеинового клея. Наносят мастику на защищаемую поверхность в один или два слоя кистью. Компоненты, входящие в состав мастики, нетоксичны.

Процесс горячего лужения, обеспечивая высокие паяльные и коррозионно-защитные свойства печатных плат, имеет ряд производственных недостатков, среди которых главный — большой расход дефицитных и дорогих материалов (при толщине покрытий 100—150 мкм).

Гальванические покрытия (см. табл. 9) при изготовлении печатных плат используются в качестве защитного металлического резиста при вытравливании меди, а при пайке печатных узлов обеспечивают необходимую паяемость электромонтажных элементов. В качестве металлического резиста при изготовлении печатных плат можно использовать различные сплавы олова, серебро, золото. Однако при групповой пайке волной расплавленного припоя хорошую растекаемость его с применением канифольных флюсов обеспечивает только сплав олово — свинец, соответствующий припою ПОС-6О.

Гальваническое покрытие олово—свинец имеет развитую пористую поверхность, которая, быстро окисляясь, теряет паяемость. Поэтому для получения, сохранения, а в отдельных случаях и восстановления хорошей паяемости гальваническое покрытие (типа ПОС-6О) необходимо оплавлять. Перед оплавлением для удаления травильного шлама с поверхности покрытия олово—свинец, который образуется под воздействием на него щелочных растворов травления при изготовлении печатных плат, необходимо провести операцию осветления гальванического покрытия.

Осветление покрытия производят погружением плат в так называемый осветляющий раствор (тиомочевина 80—85 %; соляная кислота (1,19) 50—60 мл/л; этиловый спирт или синтанол ДС-10 5—6 мл/л; продукт ОС-20 8—-10 мл/л). Температура раствора осветления 18-25°С, продолжительность операции 1—1,5 мин. Осветление можно проводить и в других растворах.

Оплавление покрытия олово—свинец (ПОС-6О) является несложной операцией, но позволяет: значительно увеличить срок сохранения паяемости покрытия; устранить возможность роста нитевидных кристаллов («усов») в условиях длительного хранения и эксплуатации; снизить на 15—20 °С температуру расплавленного припоя при пайке волной припоя; исключить из технологического процесса подготовки печатных плат к монтажу операцию горячего лужения; контролировать качество проводящего рисунка, так как сама операция оплавления является достаточно жестким испытанием для печатных плат и др.

Оплавление производится двумя основными способами: погружением в жидкий теплоноситель или воздействием инфракрасного излучения. В качестве жидких теплоносителей применяют жидкости, обладающие устойчивостью и негорючестью при температурах 220—240 °С. К таким жидкостям относятся Лапрол (ТУ 6-05-1679—74), масло ТП-22 (ТУ 38-1013-60—73), олигоэфир ОЖ-1 (ТУ 6-05-221-489— 81). Оплавление обычно производят в течение 15 с в теплоносителе, нагретом до температуры 230 + 10 °С.

Оплавление, в инфракрасных лучах производится после флюсования в спиртоканифольном (который после оплавления смывается в спирто-бензиновой смеси) или водорастворимом флюсе. К водорастворимым относится флюс следующего состава, %: олеиновая кислота — 20; этиловый спирт — 35; продукт ОС-20—45. Вязкость флюса по ВЗ-4 равна 12—15 с.

Разработан технологический процесс оплавления печатных плат инфракрасным нагревом с использованием водорастворимого флюса следующего состава, %: янтарная кислота — 5; триэтаноламин — 25; спирт этиловый — 70. Флюс наносят на покрытие олово—свинец печатной платы непосредственно перед оплавлением тонким слоем с помощью тампона либо 2—3-кратным прижатием платы к поролоновой подушке, смоченной флюсом. Для отмывки флюса водой после оплавления используется двухкамерная установка струйной отмывки с вращающимися щетками спирального типа (82 ППТО T9.04, с. 35).

Гальваническое покрытие олово—никель содержит 65 % олова и 35 % никеля и обеспечивает хорошую коррозионную защиту, однако для пайки пригодны только активированные флюсы, так как со спиртоканифольным флюсом это покрытие не паяется. К недостаткам покрытия относят внутренние механические напряжения, вследствие чего сплав олово—никель имеет малую пластичность. Применение этого покрытия в технологии печатных плат ограничено.

Гальванические покрытия олово—кобальт и олово—висмут с содержанием 0,005—0,05 % легирующих присадок в условиях серийного производства получить сложно. На электромонтажных элементах печатных плат образуется покрытие из чистого олова, которое быстро утрачивает способность к пайке, подвержено разрушению при низких температурах и росту прочных игольчатых кристаллов («усов»).

Химические покрытия (бестоковые) применяют при изготовлении печатных плат в тех случаях, когда на проводящий рисунок наносить гальванические покрытия затруднительно (проводники разрознены и не замкнуты в одну электрическую цепь, при изготовлении печатных плат аддитивным методом). В производстве печатных плат применяют химическое оловянирование и осаждение слоя олова легированного кадмием. Покрытие олово—кадмий получают при погружении печатных плат в раствор состава, г/л: хлористое олово 8; хлористый кадмий 6; серная кислота 40; тиомочевина 45. Покрытие, получаемое из раствора химического лужения сплавом олово—кадмий, светлое, ровное, мелкористаллическое, гладкое, равномерное. по толщине (3—4 мкм) на проводниках и в отверстиях печатных плат, хорошо паяется и сохраняет способность к пайке в течение года (Обмен опытом в радиопромышленности, 1980, вып. 7, с. 37).

Консервация покрытий в значительной степени увеличивает сроки сохранения всех металлопокрытий печатных плат. Для консервации подготовленных к пайке поверхностей электромонтажных элементов печатных плат используются различные марки флюсов из числа используемых для пайки печатных узлов. К таким флюсам относятся, в первую очередь канифольные (марки В, ФК.Сп, ФКГ), но применяются и другие флюсы (ФПЭт — на основе полиэфирной смолы марки ПН-9 или ПН-56—20...30 % и этил-ацетат — 80...70 %).

При подготовке печатных плат к монтажу производится их расконсервация — очистка печатной платы перед операциями сборки и пайки от слоя предохранительного консервирующего покрытия. В случае консервирующего покрытия на основе канифольных флюсов расконсервацию печатных плат производят спирто-бензиновой смесью в соотношении 1:1. При этом используются следующие способы расконсервации: кистью или тампоном (консервирующее покрытие удаляется с последующим ополаскиванием); погружением (последовательным погружением в три ванны с периодическим перемешиванием растворителя или перемещением изделия; в ультразвуковой ванне, в ванне вибрационной установки).

В настоящее время разработана методика приготовления бескислотного консервирующего флюса, который является продуктом нейтрализации спирто-канифольного флюса гидроокисью калия (Обмен опытом в радиопромсти, 1984, вып. 2, с. 10—11). Смоляные кислоты канифоли при этом переводятся в водорастворимые соли калия. Расконсервация печатных плат от такого флюса производится промывкой в проточной воде, подогретой до 50—60 °С в течение 2—3 мин, а затем в дистиллированной воде. После промывки платы сушат сжатым воздухом.

Дата добавления: 2015-07-25