Способ пайки печатных плат

 

Использование: пайка изделий радиоэлектроники . Сущность изобретения: в ванне с расплавленным припоем создают пузырьки путем напуска газа из баллона через натекатель газа в виде сопл. Пузырьки , поднимаясь к поверхности расплавленного припоя, ударяются о печатную плату с установленными на ней элементами. Напуск газа в ванну с расплавленным припоем, находящуюся в герметичной камере, осуществляют при давлении в последней 1,3-130 Па, а напуск газа в вакуумную камеру осуществляют при соотношении объемов газа и вакуумной камеры (1-5): 1000 соответственно . 1 табл., 2 ил. Ё

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) (s1)s В 23 К 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 ! . » .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4910967/08 (22) 06.11.90 (46) 07.11,92. Бюл. ¹ 41 (71) Минский радиотехнический институт (72) A,А.Николаенко, А.П.достанко, Л.Я.Мартыненко и Б.А,Самцов (56) 1. Патент Японии и . 58-14075, кл. В 23

К 1/08, 1984.

2.Патент Японии № 56-42388, кл. В 23

К 1/08, 1982.

3. Патент США № 4375271, кл. Н 05

К 3/34, 1983.

Изобретение относится к радиоэлектронике.

Известны способы пайки печатных плат, заключающиеся в погружении их в расплавленный припой или в поток. расплавленного припоя (1, 2). Однако этим нельзя достичь высокого качества пайки, Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ пайки печатных плат погружением в расплавленный припой, включающий создание в ванне с расплавлен н ым и ри поем пузырьков путем напуска газа под давлением в расплавленный припой (3). Недостатком вышеуказанного способа является низкое качество пайки, что объясняется наличием пузырей флюса и непропаев в местах пайки.

Целью изобретения является повышение качества пайки путем исключения пузы(54) СПОСОБ ПАЙКИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ (57) Использование: пайка изделий радиоэлектроники. Сущность изобретения: в ванне с расплавленным припоем создают пузырьки путем напуска газа из баллона через натекатель газа в виде сопл. Пузырьки, поднимаясь к поверхности расплавленного припоя, ударяются о печатную плату с установленными на ней элементами. На-. пуск газа в ванну с расплавленным припоем, находящуюся в герметичной камере, осуществляют при давлении в последней 1,3 — 130

Па, а напуск газа в вакуумную камеру осуществляют при соотношении объемов газа и вакуумной камеры (1 — 5):1000 соответственно. 1 табл., 2 ил. j o

) рей флюса и непропаев в паяном соедине° ювЬ нии.

Цель достигается тем, что по способу пайки печатных плат погружением в расплавленный припой, включающий создание Сд в ванне с расплавленны припоем пузырь- (.,Ь ков путем напуска газа под давлением в расплавленный припой, ванна размещена в Q() вакуумной камере с разрежением 1,3„.130

Па, а напуск газа в вакуумную камеру осуществляют при соотношении объема газов и вакуумной камеры (1-5):1000 соответственно.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый способ отличается от известного тем, что взаимодействие пузырьков с печатной платой осуществляют при давлении 1,3...130 Па, а напуск газа осуществляют при соотношении объемов газа и вакуумной камеры (1 — 5):1000 соответ1773618

55 ственно. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения

"новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники

- -признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены, и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". В случае.напуска газа через припой, находящийся в разреженном объеме, происходит увеличение объема газовых пузырьков в припое с последующим взаимодействием с печатной платой. При напуске газа в припой, находящийся при нормальном давлении, после формирования пузырьков в припое объем пузырьков до взаимодействия с печатной платой остается практически неизменным. Разницу обьемов пузырьков при равном расходе газа в предлагаемом способе и прототипе можно оценить. исходя из закона Бойля-Мариотта, выражающего соотношение между параметрами в изотермическом процессе.;

Р1!Pg= Ч2(Ч1 где Р1 и P2 — давление и объем пузырьков газа соответственно при нормальном давлении в случае известного технического решения;

Р2 и V2 — давление и объем пузырьков газа соответственно при разрежении в случае предлагаемого технического решения.

На фиг,1 графически представлена работа изменения обьема условного пузырька, образованного при напуске газа в припой, находящийся при разрежении. При этом Р1 и Ч1 — давление и объем соответственно пузырька газа в начальный момент времени, а Р2 и V2 — давление и объем соответственно пузырька газа в момент взаимодействия с печатной платой, При этом в Ч—

Р— диаграмме работы в процессе 1 — 2 определяется заштрихованной площадью под линией процесса.

На фиг,2 изображена структурная схема реализации предлагаемого способа. Печатная плата 7 с закрепленными на ней элементами помещалась над поверхностью расплавленного припоя 2, находящегося в ванне 1. Средствами 6 откачки добиваются заданного разрежения в камере 5. После этого осуществляют напуск газа (инертного либо восстановительного) из емкости 4 через натекатель 3, расположенный в расплавленном припое. Образованные в результате этого пузырьки поднимаются к поверхности припоя и взаимодействуют с печатной платой.

Вышеуказанный диапазон разрежения в камере, при котором происходят взаимодействие пузырьков с платой и пайка, объясняется следующим образом. Отклонение от заявляемого диапазона в сторону увеличения (более 130 Па) ведет к ухудшению условий смачивания припоем печатной платы с расположенным на ней элементами, что обьясняется интенсификацией роста окисной пленки припоя. Ограничение нижнего предела (1,3 Па) разрежения объясняется тем, что при дальнейшем увеличении степени разрежения ухудшается смачиваемость припоем паяных поверхностей, что вызвано испарением, металлов, входящих в состав припоя. Практические исследования показали, что ни по экономическим, ни по техническим соображениям нет необходимости в более глубоком разрежении.

Соотношение объемов газа и вакуумной камеры (1-5):1000 объясняется характером взаимодействия пузырьков газа в разреженном объеме, Уменьшение объема по отношению к объему вакуумной камеры (т.е. менее 1:1000) не обеспечивает необходимого энергетического эффекта взаимодействия пузырьков с печатной платой и по техническим соображениям является недостаточным для достижения цели.

Увеличение обьема газа по отношению к объему вакуумной камеры (более 5:1000) усложняет задачу регулирования энергии взаимодействия пузырьков газа с печатной платой и в технологическом аспекте является нецелесообразным с позиции качества пайки (не улучшающегося с увеличением объема газа), Следует также отметить, что для достижения схожего эффекта с позиции энергетики взаимодействия пузырьков с печатной платой при использовании известного технического решения (3) потребуется дополнительное оборудование, обеспечивающее создание давления в газовой .магистрали порядка 0,1-10 ГПа (для обеспечения перепара давления 10 -10 Па), что в условиях промышленного использования не только нецелесообразно, но и невозможно, так как для решения аналогичных задач используются газовые емкости с максимальным дав-. лением 15 МПа. Очевидной также является и экономия расхода газа в случае использования предлагаемого технического решения, так как содержание применяемого газа (инертного или восстановительного) в процентном отношении в образовавшемся пузырьке перед моментом взаимодействия с печатной платой является мизерным (около

0,001%).

Заявляемый способ был реализован на установке ВУП-2К, оснащенной подогреваемой ванной с припоем. Внутри ванны был

1773618 помещен натекатель газа, к которому подсоединен баллон с газом (в данном случае с аргоном). Средствами откачки обеспечивали давление в камере 10 Па и осуществляли напуск инертного газа в ванну с расплавленным припоем ПОС-61, разогретого до температуры 230 С, Профлюсованную и нагретую печатную плату помещали над "кипящим" припоем и в течение 3 с вели пайку с платы с закрепленными на ней элементами. Напуск газа осуществлялся иэ газовой подушки, т.е. при давлении 110 кПа.

Результаты экспериментов сведены в таблицу.

Соотношение объемов газа и вакуумной камеры в процессе пайки поддерживалось в пределах (1-5):1000.

При исследовании мест пайки с помощью рентгеновской установки не обнаружены зоны с неудаленными остатками флюса и воздушные "карманы" с недостаточной пайкой, возникающие при расширении имеющихся у поверхности печатной платы и вокруг выводов элементов пузырьков воздуха. способных вытеснять участки расплавленного припоя, что выгодно отличает предлагаемое техническое решение от

5 иэвестн ых.

Предлагаемый способ рекомендуется для изготовления печатных плат, используемых в аппаратуре специального назначения, где надежность комплектующих

10 изделий является ключевым фактором.

Формула изобретения

Способ пайки печатных плат погружением в расплавленный припой, включаю15 щий создание в ванне с расплавленным припоем пузырьков путем напуска газа под давлением в расплавленный припой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества пайки, ванну размещают в вакуум20 ной камере с разрежением 1,3 — 130 Па, а напуск газа в вакуумную камеру осуществляют при соотношении объемов газа и вакуумной камеры (1 — 5):1000.

1773618

Составитель А,Николаенко

Редактор Т.Юрчихова Техред ММоргентал Корректор П,Герещи

Заказ 3892 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101