Электронная промышленность, опираясь на технологию поверхностного монтажа, стремительно развивается. Пайка оплавлением припоя является одной из важнейших технологий поверхностного монтажа. Рассмотрим некоторые технические вопросы и вопросы температурного режима пайки оплавлением припоя.
Температурная кривая пайки оплавлением припоя для сборки печатной платы включает четыре основных блока: зону предварительного нагрева, зону поглощения тепла, зону пайки оплавлением припоя и зону охлаждения.
Зона предварительного нагрева
Зона предварительного нагрева обычно относится к области, где температура поднимается от нормальной до примерно 150 °C. В этой области температура поднимается медленно (также известно как однократное повышение температуры), что позволяет части растворителя и водяного пара из паяльной пасты со временем испариться. Электронные компоненты (особенно BGA и разъёмы ввода-вывода) медленно нагреваются, готовясь к последующему воздействию высокой температуры.
Зона нагрева
Температура в этой почти постоянной температурной зоне обычно поддерживается на уровне 150±10 °C, а температура нарастания обычно находится в диапазоне от 150 до 190 °C. В это время паяльная паста находится непосредственно перед плавлением, и испаряются в паяльной пасте. Вещества будут дополнительно удалены, активатор начинает активироваться и эффективно удаляет оксиды с поверхности пайки. На температуру поверхности печатной платы влияет конвекция горячего воздуха, так что температура компонентов разных размеров и текстур может поддерживаться при одинаковой температуре. Если температура в этой области повышается слишком быстро, канифоль (флюс) в паяльной пасте будет расширяться и быстро испаряться. В нормальных условиях канифоль должна медленно выходить из зазора между паяльной пастой. Когда канифоль испаряется слишком быстро, будут проблемы с качеством, такие как воздушные отверстия, жареное олово, оловянные шарики и т. д.
Зона пайки оплавлением
Зона оплавления — это зона с самой высокой температурой оплавления во всем сечении, которую обычно называют «временем выдержки жидкости». Необходимо отметить, что температура не должна превышать максимально допустимую температуру и скорость нагрева любых термочувствительных компонентов на печатной плате.
Пиковая температура оплавления обычно зависит от температуры плавления припоя и температуры, которую могут выдержать собранные детали. Как правило, для успешного завершения пайки пиковая температура должна быть примерно на 25–30 °C выше температуры плавления паяльной пасты. Если она ниже, то, скорее всего, возникнут проблемы с холодной сваркой и плохим смачиванием.
Зона охлаждения
После зоны оплавления продукт охлаждается, и паяные соединения затвердевают, готовые к последующим процессам сборки. Контроль скорости охлаждения также имеет решающее значение: слишком быстрое охлаждение может повредить сборку, слишком медленное охлаждение увеличит время оплавления (TAL), что может привести к непрочным паяным соединениям.
Зона охлаждения должна быстро остывать для затвердевания припоя. Быстрое охлаждение также позволяет получить более тонкую кристаллическую структуру, повысить прочность паяных соединений, сделать их блестящими, а поверхность – сплошной и менискообразной. Однако недостатком является то, что при таком охлаждении легче образовывать отверстия, поскольку часть газа рассеивается слишком поздно.
