Способ пайки световым лучом радиоэлементов на печатные платы с контролем температуры пайки

 

Использование: производство радиоэлектронной аппаратуры в электронной технике , электротехнической промышленности и приборостроении. Сущность изобретения: в процессе нагрева при температуре пайки определяют отношение температуры пайки к фактической температуре исследуемой паяной точки с более низкой температурой, чем температура пайки, увеличивают мощность светового луча пропорционально этому отношению и проводят повторную пайку данной точки. 1 ил. ь Ё 00 ON СП 00 00

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 23 К1/005

ГОСУДАРСТВЕННОЕ. ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4928989/08 (22) 17;04.91 (46) 23,05.93. Бюл. М 19 (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского (72) M.È.oïàðèí, Н.А.Коробко, Н.С.Пронин, В,С.Мамаев и В.А.Фролов (56) Опарин M.È., Пронин Н.С. и Коробко

Н.А. Технология и оборудование световым лучом дуговых ксеноновых ламп. Материалы семинара МДНТП имени Ф.Э.Дзержинского "Ресурсосберегающие прогрессивные технологии в сварочном производстве для машиностроительного комплекса", 1989, с. 90 — 93.

2. Устранение напряжений в электронных компонентах за счет применения контролируемой лазерной пайки. — Vanzettl R., Traub А.С. "Eliminating electronic component

stresses through controlled laser soldering"

Hybrig circuits" М 7, 1988, р, 12 — 13.

3, Регистрация параметров процесса с помощью вычислительных машин.—

Process-monitoring (РМ): rechner-gesteuerte

registrirung der prozeb-parameter

"Elektronlk", v. 35, М 25, 1986, р. 60 — 61.

4. Обнаружение дефектов в местах пайки по тепловому излучению.

Waermestrahlung verraet fehler In loetstellen.

"VDl-Nachrichten", М 33, 1985, р. 26.

Изобретение относится к производству радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано в электронной технике, электротехнической промышленности и приборостроении.

„„Я2 „„1816583 А1 (54) СПОСОБ ПАЙКИ СВЕТОВЫМ ЛУЧОМ

РАДИОЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕЧАТНЫЕ ПЛАTbl С КОНТРОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАЙКИ (57) Использование: производство радиоэлектронной аппаратуры в электронной технике, электротехнической промышленности и приборостроении. Сущность изобретения: в процессе нагрева при температуре пайки определяют отношение температуры пайки к фактической температуре исследуемой паяной точки с более низкой температурой, чем температура пайки, увеличивают мощность светового луча пропорционально этому отношению и проводят повторную пайку данной точки. 1 ил.

Целью изобретения является повышение производительности процесса пайки за счет исправления дефектов в автоматическом режиме.

1816583

После предварительных операций по установке радиоэлементов (ЭРЭ) на печатные платы (ПП) .1 и их фиксации 2, нанесения 20

30

40

50

На чертеже представлена операционная блок-схема процесса сборки, пайки, контроля и исправления дефектов при изготовлении печатных плат с навесным поверхностным монтажом.

По имеющимся у авторов сведениям существенные признаки, указанные в отличительной части формулы изобретения, не обнаружены в других отраслях промышленности, что позволяет считать предлагаемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

Способ пайки световым лучом радиоэлементов на печатные платы с контролем температуры пайки осуществляется следующим образом. припоя 3 и флюса 4 производится фокусирование лучистого потока на паяемые детали

5, нагрев лучистым потоком 6 с последующим охлаждением 7 и исправлением дефектов 8. После исправления дефектов 8 производится печать температурных результатов пайки 9 и остановка операций 10.

Операции с 1 по 10 соответствуют идеальному случаю пайки с отсутствием дефектов.

В этом случае операции 8 и 9 являются формальными. В реальных условиях пайки часто возникают дефекты паяных соединений из-за нарушения теплового режима, поэтому при нагреве лучистым потоком 6 температура места спая фиксируется датчиком контроля температуры .11. Сигнал с датчика контроля температуры 11 поступает в память компьютера 12, где формируются массивы значений температуры, соответствующие температуре пайки и отличающиеся от нее. После этого производится сопоставление практической температуры пайки с необходимой темпера- турой для пайки 13. Затем по сформированной программе. в непропаянных соединениях 14 производится определение отношения температуры пайки к фактической температуре. Получив эти данные, увеличивают мощность светового луча пропорционально отношению температур

15 и проводят повторную. пайку 16 точек.

Проведя повторную пайку с лучистым нагревом, операции 11-13 дублируются и, если фактическая температура совпадает с температурой пайки, то производится печать температурных результатов пайки 9 и остановка операций 10. Запаянная печатная плата передается на следующие этапы производства с распечаткой мест дефектов и результатов их исправления.

Предложенный способ пайки световым лучом радиоэлементов на печатные платы с контролем температуры был реализован при пайке выводов интегральных микросхем к контактным площадкам печатной платы, пайке коммутационных панелей и штырьковых разъемов на печатных платах.

В качестве примера предлагается рассмотреть пайку печатной платы с двусторонней неравномерной набивкой радиоэлементов с планарными и штырьковыми выводами. Материал печатной платы — стеклотекстолит с двусторонней медной фольгировкой СФ-2, отверстия в печатной плате металлизированы, условия теплоотвода от контактных площадок различны и зависят от массы подходящего проводника дорожки ПП. Размеры печатной платы

100х200х2 мм. Для поверхностного монтажа использовались 14, 16, 18 и 24-выводные интегральные микросхемы с планарными выводами, а также резисторы с выводами диаметром 0,8 мм, Припой марки ПОС-61 напрессовывался на облуженные выводы микросхем с каждой стороны одновременно проволокой диаметром 0,5 мм, Для штырьковых элементов припой ПОС-61 закладывался в виде колец из проволоки 0,4 мм на каждый вывод. Флюсование производилось флюсом ФКСп (КЭ). Оптическая система для пайки световым лучом спроектирована таким образом, что излучение источника сета

ДКСШ-500 образует в фокальной плоскости два пятна нагрева. Расстояние между пятнами нагрева может изменяться в пределах от 0 до 35 мм. Отражатель имеет аппертурный угол 60 и свободный выход луча за пределы оптической системы 70 мм. Отражатель изготовлен из сплава Д16Т и имеет диаметр 140 мм. Описанная оптическая система позволяет получать максимальную полярность лучистого потока в пятне нагрева (Е2у), равную 420 — 440 Вт/см, а при расщеплении луча — 210-220 Вт/см в каждой из точек. КПД оптической системы около

Пайка микросхем производилась при непрерывном перемещении печатной платы в фокальной плоскости установки для пайки световым лучом и импульсном питании дуговой ксеноновой лампы. При движении от одной микросхемы к другой в лампе горит дежурная дуга малой мощности, при движении в зоне пайки горит дуга рабочей мощности. Для пайки штырьковых выводов предусмотрена остановка печатной платы на время пайки, а движение от одной зоны пайки до другой осуществлялось в дежурном режиме питания лампы. Фактическая температура фиксировалась И К-датчиком и

1816583

Составитель М.Опарин

Техред М, Моргентал Корректор В,Петраш

Редактор Г.Ьельская

Заказ 1698 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 обрабатывалась компьютером IBM PC, В компьютере формировался массив, состоящий из координат зон паек (Х, Y) и соответствующих температур нагрева (Т). За температуру пайки принята температура

220 — 230 С. На печатной плате существует не менее 10 точек пайки с массивным теплоотводом, где может быть не достигнута температура пайки. Из этих точек пять зон пайки имели температуру 190 С две -200 С и три — 205 С. В компьютере IBM PC определялось отношение температуры пайки к фактической температуре исследуемых точек (230/190 = 1,21; 230/200 = 1,15; 230/205 =

=1,122). Пропорционально этому отношению автоматически формируется массив, состоящий из координатточек пайки с недостаточной температурой (Хд, Уд) и отношения температур пайки к фактической температуре (ТК). В зонах пайки с координатами (Хд, Y ) автоматически исправляются дефекты пайки с увеличением мощности светового луча пропорционально полученному массиву отношения температур. Дефекты исправляются повторной пайкой указанных точек. Запаянная печатная плата передается на следующие этапы производства с распечаткой мест дефектов с указанием температуры и результаты исправления.

Пайка планарных выводов интегральных микросхем осуществлялась с производительностью не менее 400 соединений в минуту, а штырьковых выводов — не менее

5 60 соединений в минуту. Предложенный способ пайки световым лучом радиоэлемен.: тов на печатные платы позволяет исключить (менее 1 () количество дефектов пайки, сравнивая с пайкой паяльником 6-77.

10 Формула изобретения

Способ пайки световым лучом радиоэлементов на печатные платы с контролем температуры пайки, включающий установку радиоэлементов на печатную плату, фикса15 цию их, нанесение припоя, флюсование, нагрев до температуры пайки с одновременным измерением температуры и выявлением зон с температурой ниже температуры пайки, отличающийся тем, 20 что, с целью повышения производительности процесса пайки за счет исправления дефектов в автоматическом режиме, определяют отношение температуры пайки к фактической температуре исследуемой па25 яной точки с более низкой температурой, чем температура пайки, увеличивают мощность светового луча пропорционально этому отношению и проводят повторную пайку данной точки.