Система пайки волной припоя - уменьшение формирования окислов


Внимательный подход к настройке и эксплуатации машины пайки волной припоя поможет снизить уровень формирования окислов, а значит, и сократить расходы на ремонт готовых изделий и дополнительное обслуживание оборудования. В статье приведено несколько простых советов, с помощью которых можно добиться оптимальной работы системы пайки волной припоя.

Формирование окислов увеличивается из-за влияния следующих факторов:

  • Состояние металла. Когда металл находится в жидком состоянии, требуется более тщательный контроль образования окислов.
  • Температура. Чем выше температура, тем больше образуется окислов.
  • Турбулентность. Чем больше турбулентность потока, тем больше образуется окислов.
  • Наличие или отсутствие элементов, снижающих формирование окислов. В некоторых сплавах есть добавки, снижающие тенденцию формирования окислов. (При выборе материала для процесса обращайте внимание на включения добавок!)

Если в машине нет плат, то выключайте волны
Система пайки волной припоя должна быть настроена так, чтобы бесконтактный датчик близости управлял включением и выключением волн припоя. Это особенно важно, если машина часто работает в холостом режиме в течение длительного периода времени. Такое нередко случается на производствах с небольшими и средними объемами.

На ночь снижайте температуру до 200 °С
По возможности держите металл в твердом (нерасплавленном) состоянии, если машина не рабо- тает. Это значительно уменьшит окисление сплава припоя и поможет сохранить элементы, снижающие формирование окислов (если таковые есть в сплаве).

Чип-волна и основная волна
Включайте обе волны (чип-волну и основную волну) одновременно только в том случае, если это необходимо для сборки печатных плат. Турбулентность чип-волны способствует образованию окислов. Если чип-волна не нужна для пайки, то выключайте ее.

Всегда поддерживайте максимальный уровень припоя в ванне
На образование окислов влияет уровень припоя в ванне припоя машины. Если уровень слишком мал, то расстояние падения волны с максимальной точки подъема увеличивается, что, в свою очередь, увеличивает турбулентность во время соприкосновения падающей волны с поверхностью ванны. Колебания уровня припоя также приводят к изменениям статического давления на входе в насос, из-за чего меняется высота волны. Поддерживайте максимальный уровень припоя в ванне — это уменьшает турбулентность.

Обратный поток от основной волны
При эксплуатации машины в обычной неинертной среде обратный поток припоя (рисунок) от основной волны (если в системе нет плат) должен быть сведен к минимуму, так как он часто служит причиной формирования окислов.

Припой Припой для групповой пайки Alpha Metals
Рисунок. Припой для групповой пайки Alpha Metals

Удаление окислов
Окислы необходимо удалять, по крайней мере, один раз в смену. Это поможет поддерживать чистоту волны и снизить вероятность откладывания окислов на платах.

Элементы, снижающие формирование окислов
В некоторые сплавы разработчики добавляют специальные агенты, которые снижают тенденцию формирования окислов. Эти агенты очень эффективны, если поддерживается их концентрация. Эти элементы уменьшают окисление припоя, но сами расходуются в процессе пайки. При больших объемах производства уровень содержания этих элементов поддерживается естественным образом благодаря регулярному добавлению припоя. При небольших объемах производства, когда волна включена в течение длительного периода времени и расход припоя мал, концентрацию этих элементов можно поддерживать добавлением специальных гранул (1,6–2,4 кг).

Рекомендуемые пороговые значения элементов, содержащихся в ванне припоя системы пайки волной

Алюминий*. Даже при содержании алюминия 0,005% увеличивается вероятность образования окислов, однако данная концентрация не оказывает влияния на качество паяного соединения.

Мышьяк. Содержание мышьяка свыше 0,03% вызывает процесс, обратный смачиванию.

Висмут. Для улучшения внешнего вида паяных соединений и сопротивления термиче- ской усталости в некоторые припои, применяемые для пайки волной, добавляют 1,0% висмута. При таком содержании висмута необходимо контролировать содержание свинца, так как существует вероятность поднятия галтелей припоя. При содержании свинца < 0,1% (RoHS) такие дефекты не возникают.

Кадмий.* Содержание кадмия свыше 0,002% оказывает заметное влияние на качество паяного соединения. Содержание кадмия 0,005% способствует образованию перемычек и сосулек, что уменьшает прочность паяного соединения.

Таблица 1. Припои для групповой пайки

Процесс Применение Название продукта Сплав
Sn63/
Pb37
SACX0307 SAC305/
SAC300
SAC400/
SAC405
SAC387
Пайка
волной
или
селективная
пайка
Бессвинцовый сплав ALPHA Vaculoy SACX   x      
ALPHA Vaculoy     x x x
Бессвинцовый сплав —
ультранизкое
содержание свинца
ALPHA Vaculoy SACX   x      
ALPHA Vacu     x x  
Несложная пайка,
для производства
бытовой техники
ALPHA Cleanwave x        
Массовое производство ALPHA Vaculoy x        
Массовое производство,
где применяются платы
с малым шагом выводов
ALPHA Vaculoy SMG x        
ALPHA HiFlo SMG x        
ALPHA HiFlo x        
Горячее
лужение
(HASL)
Бессвинцовый сплав ALPHA Vaculoy SACX HASL   x      
Свинцовосодержащий
сплав
ALPHA Vaculoy HAL Bar x        
  Бессвинцовый сплав ALPHA Vaculoy SACX DT   x      

Таблица 2. Состав сплавов

Наименование
сплава/элемент
Температура плавления сплава, °C Содержание элемента в сплаве, %
Sn (олово) Pb (свинец) Ag (серебро) Cu (медь)
Sn63 183 62,5–63,5 баланс    
SACX 0307 217...227 99   0,3 0,7
SAC 305 217…219 баланс   3±0,2 0,5±0,1
SAC 405 217…219 баланс   4±0,2 0,5±0,1
SAC 387 217…220 баланс   3,8±0,2 0,7±0,1
SAC 300 217 баланс   3±0,2 0,05 максимум
SAC 400 217 баланс   4±0,2 0,05 максимум

Медь. Содержание меди в припое может увеличиться в связи с ее вымыванием. При этом температура плавления припоя увеличивается на несколько градусов. Как правило, содержание меди в припое до 0,95% не способствует образованию дефектов. В некоторых случаях необходимо увеличить температуру ванны припоя на несколько градусов или осуществить корректировку припоя в ванне на ранней стадии.

Золото. Часто даже при содержании золота менее 0,1% припой может стать инертным, а галтели тусклыми.

Железо. Если содержание железа составляет 0,02%, паяные соединения получаются зернистыми.

Свинец. Согласно действующей Директиве RoHS, максимальное содержание свинца впаяных соединениях не должно превышать 0,1%. Содержание свинца в припое должно быть ниже данного уровня, чтобы соответствовать нормам.

Серебро. Бессвинцовые припои, содержащие серебро, улучшают скорость смачивания и сопротивление термической усталости.

Цинк.* При содержании цинка в припое возможно появление таких дефектов, как наплывы, перемычки и иголки. Если содержание цинка составляет 0,005%, возможно отсутствие паяного контакта, паяные соединения получаются зернистыми.

* Внимание! Воздействие Al, Cd и Zn совокупное. При наличии более одного элемента рекомендуемое содержание примесей составляет 0,0005%, 0,002% и 0,001% соответственно.



Copyright © 2005. Все права защищены. Любое использование материалов, их подборки, дизайна, элементов дизайна допускается только с согласия правообладателя. Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой.