Способ группового нанесения припоя на токопроводящие поверхности печатных плат

 

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()» 4 В 23 К 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1215909 (21) 3878148/25-27 (22) 08.04.85 (46) 23.09.86. Вюл. Ь - 35 (72) 10.Н.Шулешко и А,В.Ворошко (53) 621 ° 79 .3(088.8) (56) Авторе .ое свидетельство СССР

Р 1215909, кл. В 23 К 1/20, 28.02.84. (54)(57) СПОСОБ ГРУППОВОГО НАНЕСЕНИЯ

ПРИПОЯ НА ХОКОПРОВОДЯЩИЕ ПОВЕРХНОСТИ

„„SU„„3258636 А2

ПЕЧАТНЫХ 11 1АТ по авт.св. - 1215909, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и производительности нанесения припоя на открытые контактные площадки двухсторонней многослойной печатной платы, перед укладыванием пластины, «е смачиваемой припоем, на слое припоя размещают дополнительную пластину из пластичного материала,например из резины.

1 12586

Изобретение относится к технологии производства радиоаппаратуры и может быть использовано для лужения открытых контактных площадок печатных плат, в частности двухсторонних многослойных, у которых контактные площадки расположены в углублениях на различных уровнях (слоях).

Цель изобретения — повышение качества и производительности нанесения припоя на открытые контактные площадки двухсторонней многослойной печатной платы.

На фиг. 1 показана двухсторонняя печатная плата, подготовленная к 15 лужению, разрез; »а фиг. 2 — то же в момент нагрева припоя перед пайкой; на фиг, 3 — то же в момент пайки; на фиг, 4 — слой защитной маски с наклеенными волокнами; на 20 фиг. 5 и 6 — варианты изготовления слоя защитной маски.

Открытые контактные площадки 1 многослойной печатной платы 2 (фиг. 1) покрывают жидким спиртоканифольным флюсом известным методом, например вручную. Затем изготавливают многослойную защитную маску 3, для чего между слоями 4 кабельной бумаги укладывают слои волокон 5(фиг.4) З0 из теплостойкого полимерного материала, например полиимида, полипропилена, полиамида и др., слои бумаги со стороны волокон предварительно покрывают клеем для предотвращения смещения волокон во время перфорации и пайки, Толщину волокон выбирают меньше, чем толщина слоя бумаги, в данном случае 0,2-0,3 мм, что устраняет 40 самопроизвольное затекание припоя в полости 6 (фиг. 2) при пайке, благодаря песмачиваемости материала волокон и маски и образованию капиллярных полостей в многослойной мас- 45 ке. Для исключения деформации слоев защитной маски между волокнами при сжатии волокна 5 укладывают достаточно плотно, т.е. на расстоянии

0,5- I мм друг от друга, а толщину слоев бумаги выбирают 0,5 мм с учетом обеспечения необходимой жесткости.

Так как контактные площадки на платах, как правило, расположены в и;..раллельных рядах, расстояние между которыми значительно больше, н ll чем между смежными колодцами в

36 одном ряду, то при высокой плотности расположения контактов волокна на

clloH маски предпочтительно уклады" вать вдоль длинной стороны отверстий (поперек рядов), что обеспечивает больший объем полостей между волокнами для отвода излишков припоя и флюсовых газов {фиг. 4), !

1одготовка маски 3 может быть выполнена и иным способом, например, путем напрессовки каналов на толстой бумаге (фиг. 5 и 6) в форме треугольных, прямоугольных и другого профиля канавок.

Для облегчения извлечения излишков припоя после пайки в целях повторного его использования каждый слой бумаги с приклеенными к нему волокнами или напрессованными канавками выполняют отдельно, Затем пробивают отверстия 7 в каждом слое защитной маски, используя для этого известное устройство для перфорации отверстий, применяемое для изготовления заготовок многослойной печатной платы по известной технологии, Таким образом, все слои защитной маски имеют отверстия в соответствии с топологической схемой контактных площадок. Из сплава пропоя методом прокатки изготавливают листовую заготовку по размеру печатной платы толщиной несколько большей наибольшей глубины "колодца", находящегося над контактной площадкой платы (без учета толщины защитной маски), в данном случае 2 мм . Для изготовления пластины припоя используют смесь легкоплавкого припоя с порошком среднеплавкого припоя или же композиционный припой, т.е, состоящий из смеси расплавленных металлических частиц легкоплавкого припоя и наполнителя,не расплавляющегося припайке.Использование такого материала для припоя позволяет устранить проваливание выводов микросборок в момент пайки, прижатых с некоторым усилием к поверхности припоя, заполнившего колодцы" над контактными площадками, исключить прогиб выводов и нарушение вследствие этого герметизации микросборок при пайке легкоплавким припоем. Указанная толщина слоя припоя

tl обеспечивает полное заполнение колодцев" необходимой дозой припоя з! f1 независимо от глубины колодца

3 12.58636 4

Подготовку к групповому нанесению припоя (лужению) на двухсторопнюю многослойную печатную плату производят в следующем порядке. На нижнюю плиту 8 приспособления для прессования (склеивания), содержащего верхнюю и нижнюю плиты, одна из которых снабжена направляющими штифтами, а другая отверстиями для этих штифтов, укладывают слой 9 теплостой- 0 кого мягкого материала, например резины, толщиной 5-6 мм, На поверхность резины укладывают пластину

10 припоя толщиной 2 мм. На пластину припоя параллельно ее поверхнос- 15 ти укладывают 5-6 слоев 4 бумаги с наклеенными на каждый слой с одной стороны полиимидными волокнами 5 или с напрессованными каналами так, что между слоями бумаги образуются 20 полости 11 (фиг. 1). На верхний слой защитной маски укладывают многослойную печатную плату 2, так что колодцы", расположенные на нижней стороне платы, совпадают с отверстиями 7 защитной маски. На верхнюю сторону платы 2 укладывают аналогич ные слои в обратной последовательности и закрывают верхней плитой 12 приспособления. 30

Собранное приспособление устанавливают под плиты гидравлического пресса типа HUPKLE модели А-100 и сжимают с усилием P = 0,3-0,5 кгс/см (фиг. 2), а затем верхнюю и нижнюю плиты приспособления нагревают, При нагревании под действием прижимающего усилия размягченный припой деформируется и вдавливается в колодцы 13 с обеих сторон платы, 40 образуя выпуклости 14. При этом эластомерный слой при усилии сжатия не деформируется, так как его жесткость значительно выше, чем размяг- ченного припоя. 45

Затем усилие сжатия плит 8 и 12 приспособления увеличивают до Р

0,8 — 1 кгс/см, в результате чего слои резины при соприкосновении с поверхностями защитной маски на- 50 чинают деформироваться в местах углублений и выступы 15 (фиг ° 3) проталкивают дозы 16 припоя к контактным площадкам 1, При нагреве слоя припоя его легко- 55 плавкая составляющая из припоя ПОСК

50 при 170 С расплавляется, контакт-. о ные площадки нагреваются и проявляется активность флюса, флюсовые газы выходят через полости 6 защитной маски наружу, а выступы 15 пластичного материала (резины), увеличиваясь при увеличении давления (максимальное давление подбирается экспериментально в зависимости от жесткости пластичного материала), нагнетают дозы припоя до касания их контактных площадок 1 (фиг. 3).

В момент касания доз припоя контактных площадок увеличивается внутреннее давление на дозу припоя (вначале в мелких "колодцах, а затем в глубоких), и излишки припоя выдавливаются из колодцев в полости

6 между слоями защитной маски. Выдавливание излишков припоя производится до достижения деформируемыми выступалы 15 резинового слоя поверхностей платы 2.

Поскольку расплавленные дозы припоя в колодцах практически не препятствуют увеличению деформации выступов 15, так как усилие сжатия пластин приспособления значительно большее, чем сопротивление сжатию расплавленного припоя, излишки которого свободно выходят в полости защитной маски, то величина деформации всех выступов 15 одинакова., Благодаря выбранному усилию сжатия и одинаковой толщине защитных масок с верхней и нижней сторон платы выступы 15 достигают поверхностей платы одновременно.

Когда высгупы резинового слоя сдеформируются до уровня поверхности платы, во всех "колодцах возникает значительное сопротивление их дальнейшей деформации, так как полости маски перекрыты резиной. Благодаря этому дозы припоя в колодцах уплотняются, поверхность припоя, соприкасающаяся с торцами резиновых

1зыступов, выравнивается (фиг. 3), а образовавшиеся "мостики" между дозами припоя в "колодцах и излишками припоя в полостях маски окончательно передавливаются выступами 15. Для исключения образования избытка припоя, т.е. когда полости между смежными колодцами" полностью заполняются излишками припоя, количество слоев защитной маски выбирается из расчета, чтобы суммарный объем полостей между смежными колодцами" был примерно равен объему наиболее

11 I1 нять колодцы среднеп -.авким или тугаплавким припоем, «е нагревая плату выше допустимой температуры (температура склейки многослойной с платы не превышает 170 С)„ а пайку вести легкоплавким припоем. Зто исключает "проваливание" и деформацию выводов под действием прижимающего их усилия в момент пайки, что устра10 няет повреждение дорогостоящих радиоэлементов.

На плату, облуженную предлагаемым способом, можно устанавливать микросборки с планарно расположен15 ными аблуженными выводами, слегка прижатыми к заполненным колодцам и одновременно припаивать выводы всех микросборок путем нагрева платы до температуры плавления легко20 плавкога припоя (не более 145 С).

Таким образом, благодаря вдавливанию даз припоя слоем эластомера повышается производительность процесса лужения многослойной двухсто25 ранней печатной платы и качество нанесения припая на ее токапроводящие поверхности, что обеспечивает, в свою очередь, значительное повышение производительности монтажа радиоэлементав, упрощает автоматизацию этого процесса.

5 1258636 глубокого "колодца". Тогда при выдавливании излишков в самом мелком н н колодце объема полостей будет достаточно для размещения всех излишков припоя между слоями маски. В данном случае это достигается при

5-6 слоях защитной маски и суммарной ее толщине 4,5-5 мм °

После заполнения всех "колодцев" платы припоем, плату и припой охлаждают. После охлаждения снимают давление, удаляют защитные маски с поверхности платы вместе с излишками припоя. Излишки припоя легко удаляются при разъеме слоев защитной маски и могут быть повторно использованы для пайки.

Предлагаемый способ позволяет одновременно заполнять припоем все

11 н коподцы с контактными площадками с обеих сторон многослойной двухсторонней печатной платы на одном уровне с поверхностями платы. При этом дозы припоя образуются IIJIoTHbIMH c плоской поверхностью. Высокое качество ианесеннога в "колодцы" платы припоя позволяет исключить формовку выводов микросборок и других радиоэлементов под каждую контактную площадку, расположенную на различной глубине. Способ позволяет запол1

1Л 8636

Составитель Г.Теслин

Техред М.Маргентал

Редактор А.Сабо

Корректор С.Шекмар

Заказ 5070/15

Тираж 1001

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,