Инструменты для ручного монтажа и ремонта ячеек ЭУ.

№ п/п	Внешний вид	Наименование и обозначение	Назначение
		Универсальный микропаяльник	Монтаж и демонтаж широкой номенклатуры ТМК и ПМК (т.е. при смешанном монтаже компонентов) с помощью специальных профилированных насадок; монтаж-демонтаж чип-компонентов. Номенклатура насадок – 20 типов (а); монтаж – демонтаж чип-компонентов (б).
		Микропаяльник с отсосом	Удаление припоя из отверстий при демонтаже ТМК и очистка поверхности контактных площадок после демонтажа ПМК. Номенклатура насадок – 20 типов
		Термопинцет	Расплавление припоя, механический захват и удаление дискретных ПМК при демонтаже. Номенклатура насадок – 45 типов.
		Газовый паяльник	Монтаж и устранение дефектов пайки ПМК струей горячего воздуха. Номенклатура насадок – 7 типов.
		Термозахват	Монтаж и демонтаж корпусов многовыводных ИС, монтируемых на поверхность с помощью профилированных групповых насадок с вакуумной присоской в центре. Номенклатура насадок – 11 типов
		Двойной термозахват	Монтаж и демонтаж корпусов многовыводных БИС, монтируемых на поверхность с помощью профилированных групповых насадок с вакуумной присоской в центре. Номенклатура насадок – 9 типов.
		Термокарандаш	Монтаж и демонтаж чип-компонентов; ПМК с ленточными, балочными и проволочными выводами. Форма электродов может быть разной (например: а – расщепленной (или сдвоенной), б – v-образной, в – специальной).

Стабилизация температуры инструментов производится с помощью: использования массивного жала для него (или электрода, либо насадки, либо цанги) (до 3 мм для микропаяльников) и близкого расположения нагревателя; импульсного нагрева, который эффективно восполняет потери тепла в процессе пайки; электронных регуляторов, работающих на основании информации специальных датчиков (термопар); применения для нагревателей материала, изменяющего свое электрическое сопротивление (например, агломерат свинца и бария) или магнитные свойства при изменении температуры. В качестве материала для жал паяльников и микропаяльников используют медь ввиду ее высокой теплопроводности. Но вследствие химического взаимодействия с расплавленным припоем и флюсом, термоударов, окисления (кислородом воздуха) и структурных изменений долговечность такого жала составляет 700…1000 паек, после чего его перезатачивают. Нанесение на жало химического никеля увеличивает период между заточками до 1500 паек, а гальванический никель толщиной 90…100 мкм – до 2000 паек. В качестве перспективных материалов для жал паяльников и микропаяльников рекомендуются медные сплавы типа MXH1-4, спеченный порошок сплава Cu – W, в котором износо- и термостойкость вольфрама сочетаются с электропроводностью меди. Гарантированная пористость материала улучшает смачивание жала припоем.

Технологическими режимами пайки с применением паяльников и микропаяльников являются температура, которая для наиболее широкораспрастраненного припоя ПОС-61М составляет , и время пайки 1…3 с. Пониженная температура приводит к недостаточной жидкотекучести припоя, плохому смачиванию, образованию “холодной пайки”. Завышенная температура вызывает обугливание флюса, выгорание компонентов припоя, эрозию материала жала инструмента, а также существенное увеличение ширины растворно-диффузионной прослойки в паянном шве. Для охлаждения сопрягаемых элементов во время пайки применяют испарительный метод (нанесение дозы испаряющегося вещества), обдув газом, специальные термоэкраны (или зажимы с медными наконечниками и др.). Теплоотвод обычно прекращают через 10…15 с после окончания пайки.

Для индивидуальной групповой пайки при монтаже ячеек ЭУ и ПМК разработано большое разнообразие инструментов и приспособлений, позволяющих одновременно получать насколько паянных соединений (см.5;6;7, в, табл.11.2 и рис. 11.6 и 11.7).

Рис.11.6. Использование двухэлектродного термоинструмента для групповой пайки ИС с L-образными выводами при продольном (а) и поперечном (б) перемещении электродов термоинструмента; 1 – электроды с продольным перемещением (для пайки всей группы контактов); 2 – плата; 3 – ИС; 4 – электроды с поперечным перемещением (для пайки какой-то части групп контактов).

Однако, групповые термоинструменты (ГТИ) для индивидуальной пайки применяют только при монтаже ПМК, а при монтаже ТМК осуществляют только поединичную пайку контактов с помощью обычных паяльников или микропаяльников. Чаще всего индивидуальный монтаж выполняют поочередно с некоторыми сборочными операциями. Например, сборочно-монтажные операции, при наличии в объекте ТМК, выполняют в последовательности: выбор требуемого ТМК и извлечение его из технологической тары; перенос ТМК и размещение его выводов в отверстиях знакоместа платы с предварительным уточнением его позиции на плате и ориентации выводов ТМК относительно этой позиции; фиксация выводов; нагрев вывода и контактной площадки отверстия, например паяльником, с одновременным введением флюса и припоя в зону пайки (иногда флюс еще наносят кисточкой перед разогревом зоны пайки); выдерживание времени пайки до требуемого растекания припоя (при контакте места пайки с термоинструментом); отведение термоинструмента от места пайки. Далее следуют аналогичные операции для другого вывода, затем все повторяется для следующего ТМК, после чего следуют завершающие операции: обрезка излишков выводов (при необходимости); очистка мест пайки и контроль качества пайки. Естественно, использование паяльников и микропаяльников обеспечивает грубую дозировку припоя, но опытный монтажник определяет оптимальную дозу по форме и виду получаемого паянного соединения.

В отличие от сборочно-монтажных операций для ТМК, ручные сборка и монтаж ПМК выполняют чаще с помощью ГТИ и не содержат операций фиксации при сборке (а позиционирование осуществляется не в отверстиях, а на контактных площадках знакоместа на поверхности ПП); флюсования и введения припоя на этапе монтажа (так как ПМК требуют точной дозировки припоя, то дозирование припоя осуществляется до сборочных операций методом трафаретной печати припойной пасты, содержащей в своем составе и флюс), а после пайки выводы ПМК никогда не подрезают. Таким образом, индивидуальный монтаж ПМК на ПП включает: выбор нужного ПМК; ориентацию выводов; позицирование на требуемом знакоместе; пайку оплавлением дозированного припоя (ПОДП) с помощью ГТИ одновременно всех выводов, например микросхемы (см.рис.11.6,а), либо нескольких противоположных выводов (см.рис.11.6,б); отведение ГТИ (для кристаллизации паянных швов), а по завершении монтажа одного ПМК, выполняют аналогичные операции для следующего. После монтажа всех ПМК осуществляют обычно очистку и контроль паянных соединений. Оптимальное усилие прижима электродов (или жал) ГТИ и выводам ПМК, а также оптимальное дозирование припоя необходимы соответственно для избежания деформирования выводов и образования перемычек из припоя между соседними контактными площадками.

Отличительной особенностью групповой пайки от единичной является способность ПМК к самосовмещению его выводов с контактными площадками знакоместа во время оплавления припоя, даже если в исходном положении выводы ПМК были несколько смещены относительно центров контактных площадок, но при этом выводы должны иметь некоторую свободу самопозиционирования (т.е. не должны быть сильно прижатыми инструментом.). Тогда под действием силы поверхностного натяжения в момент оплавления припой, стремясь к энергетически устойчивому состоянию, смещает выводы, ориентируя их симметрично относительно центров контактных площадок. Использование специальных съемных трафаретов (так называемых плавающих трафаретов с ячейками для корпуса ПМК и окнами для выводов) позволяет исключить операцию фиксации ПМК (в том числе многовыводных) с помощью клея при индивидуальном монтаже ячеек ЭУ. Одновременно плавающий трафарет может выполнять функции теплоотвода при ручном монтаже ПМК (например, ИС). Для ручного монтажа ПМК с 4-х сторонней разводкой выводов иногда используют цанговый ГТИ (см.рис.11.7). Цанга, в которой размещается ПМК (см.рис.11.7,а), опускается на ПП и оплавляет припойную пасту на контактных площадках знакоместа (см.рис.11.7,б), а специальный механизм (поршень или толкатель) выталкивает ПМК на контактные площадки (см.рис.11.7,в), затем цанга отодвигается, но толкатель удерживает ПМК на знакоместе до тех пор, пока припой не затвердеет (см.рис.11.7,г), после чего ГТИ отводится совсем. В групповых инструментах с высокой точностью поддерживается температура, чтобы исключить перегрев ПМК (в том числе в микрокорпусах). Естественно при индивидуальном монтаже ПМК можно использовать и термоинструменты для получения единичных паянных контактов (см., например, 1; 2; 7,а,б, табл.11.2), но точность и качество монтажа при этом несколько снижается.

Основными достоинствами использования ГТИ при индивидуальном монтаже ПМК на ПП является более высокое качество паянных соединений и значительное повышение производительности сборочно-монтажных операций по сравнению с использованием инструментов для получения поединичных паянных контактов.

Рис.11.7. Основные сборочно-монтажные операции при изготовлении ячейки ЭУ с применением цангового инструмента (ЦИ); а – загрузка ЦИ компонентом и перенос загруженного ЦИ к плате; б – предварительный нагрев знакоместа и компонента; в – позиционирование ПМК на знакоместе и пайка оплавлением дозированного припоя; г – кристаллизация спая и удаление ЦИ; 1 – ПМК; 2 – ЦИ; 3 – плата; 4 – поршень (толкатель); стрелками указано направление перемещения ЦИ (снаружи) и удерживание толкателем ПМК во время кристаллизации спая (внутри ЦИ).

Дата добавления: 2015-08-02