Для друкованої плати зі змішаною технологією монтажу не обов’язково застосовувати один метод паяння для всіх з’єднань. Один із можливих маршрутів — спочатку припаяти компоненти поверхневого монтажу оплавленням, а потім установити компоненти для наскрізного монтажу та припаяти їх селективним або ручним способом. Паяння хвилею припою — ще один можливий варіант, якщо це дозволяють компонування нижнього боку, компоненти, пристосування та геометрія.
Правильний вибір залежить від плати загалом. Перш ніж виробник електронних збірок затвердить маршрут, йому потрібно знати, які компоненти витримують кожен термічний вплив, чи може паяльне обладнання дістатися з’єднань компонентів для наскрізного монтажу та як готові з’єднання перевірятимуть на відповідність узгодженим критеріям.
Порівняння основних методів паяння
| Метод | Насамперед варто розглянути для | Що може зробити метод непридатним |
|---|---|---|
| Оплавлення | З’єднань компонентів поверхневого монтажу, для яких нанесено паяльну пасту; сумісні компоненти для наскрізного монтажу також можуть бути кандидатами для технології pin-in-paste. | Компонент не витримує запланованих термічних впливів або вибраний процес не забезпечує достатньої кількості припою для з’єднання. |
| Хвиля припою | Групи відкритих з’єднань, які можуть пройти через хвилю припою. | Компоненти на нижньому боці, їхня орієнтація, маскування або геометрія пристосування перешкоджають сумісному впливу хвилі чи доступу до з’єднань. |
| Селективне паяння | Окремих з’єднань компонентів для наскрізного монтажу на збірці зі змішаною технологією монтажу. | Сопло або пристосування не може дістатися з’єднань, або запропонований процес не може врахувати розташовані поруч компоненти та теплові потреби з’єднання. |
| Ручне паяння | Невеликої кількості з’єднань, прототипів або виняткових випадків, що потребують індивідуального доступу. | Неможливо стабільно забезпечити для конкретної роботи потрібний доступ до з’єднань, контроль нагрівання, виконання операції оператором або вимоги до контролю. |
| Лазерне паяння | Окремого з’єднання за наявності відповідного процесу лазерного паяння. | Промінь або подача припою не можуть досягти з’єднання, або збірку й процес неможливо контролювати та перевірити для вибраних матеріалів. |
Це запитання для попередньої оцінки, а не безумовні правила вибору процесу. Наявність обладнання та необхідного оснащення потрібно підтвердити у виробника збірки. Лазерне паяння використовує сфокусоване джерело тепла для локального з’єднання; воно все одно потребує уваги до позиціювання, подачі припою та температур, яких досягають плата й компоненти. У технічній статті IPC Варіанти складання із застосуванням високотемпературних технологій з’єднання описано одне випробування лазерного паяння; його параметри процесу стосуються саме цього випробування.
Починайте з груп з’єднань, а не з обладнання
Паяння оплавленням поширене під час SMT-складання, але це не єдиний спосіб паяння компонентів поверхневого монтажу. Сумісні SMT-компоненти на нижньому боці також можна паяти хвилею припою, тому цей метод не обов’язково обмежується з’єднаннями компонентів для наскрізного монтажу. І навпаки, наявність SMT-компонентів на нижньому боці не виключає автоматично паяння хвилею; натомість важливо перевірити сумісність і доступ.
Для плати з SMT-компонентами з обох боків запропонована послідовність має враховувати вплив оплавлення на кожен бік. Перевірте температурні обмеження компонентів, їхню чутливість до вологи, кількість проходів оплавлення та фактичний термопрофіль плати. Також потрібно розглянути орієнтацію компонентів і можливість утримати їх на місці під час будь-якого наступного проходу.
Докладніше про окремі процеси див. у матеріалах про паяння оплавленням, паяння хвилею припою та порівняння методів для наскрізного монтажу в статті основи паяння компонентів для наскрізного монтажу.
Гіпотетичний маршрут для плати зі змішаним монтажем
Розгляньмо плату з мікросхемами на верхньому боці, SMT-компонентами на нижньому боці та двома роз’ємами для наскрізного монтажу. Один роз’єм розташований близько до ділянки з щільним SMT-монтажем. Навколо з’єднань іншого, на перший погляд, більше простору. Це приклад планування, а не готова збірка чи результат випробування.
Один із можливих варіантів послідовності:
- Нанести паяльну пасту, встановити SMT-компоненти та виконати оплавлення сторін із SMT-компонентами в послідовності, визначеній для конкретної плати.
- Вставити два роз’єми для наскрізного монтажу.
- Припаяти їхні з’єднання селективним або контрольованим ручним способом залежно від оцінки доступу та теплового впливу.
- Перевірити та випробувати збірку методами й за критеріями приймання, узгодженими для виробу.
Ділянка зі щільним монтажем є критичною на переході між операціями. Селективне паяння нагріває локальну область, але це не усуває потреби оцінити вплив на сусідні компоненти. Ручне паяння може бути іншим способом дістатися з’єднань; його можна контролювати, і воно саме по собі не є дефектним. Жоден із цих методів не можна впевнено вибрати лише за кількістю компонентів.
| Група з’єднань | Можливий метод | Питання доступу або теплового впливу | Які дані чи рішення ще потрібні |
|---|---|---|---|
| Мікросхеми на верхньому боці | Нанесення пасти, встановлення та оплавлення | Температурні обмеження компонентів і вплив під час складання протилежного боку | Технічні паспорти компонентів, вимоги щодо чутливості до вологи, запропонована кількість проходів і термопрофіль плати |
| SMT-компоненти на нижньому боці | Нанесення пасти, встановлення та оплавлення; для сумісних компонентів також можна розглянути паяння хвилею припою | Утримання компонентів під час вибраної послідовності; сумісність із будь-яким подальшим впливом паяння | Рекомендації щодо компонентів і матеріалів, компонування нижнього боку та оцінка запропонованого процесу |
| Роз’єм на відстані від щільного SMT-монтажу | Селективне або ручне паяння після встановлення | Доступ до з’єднань, температурні обмеження роз’єму та його підтримка під час паяння | Дані роз’єму, геометрія плати та оцінка запропонованої операції виробником збірки |
| Роз’єм поблизу щільного SMT-монтажу | Селективне або ручне паяння після встановлення | Доступ інструмента та можливе нагрівання сусідніх компонентів | Дані про локальне компонування та висоту, оцінка доступу, обмеження компонентів і план оцінки термічного впливу |
| Обидва роз’єми як альтернативна група | Паяння хвилею припою, якщо це дозволяє плата | Сумісність SMT-компонентів на нижньому боці, геометрія роз’ємів і потреба в пристосуваннях або маскуванні | Повна перевірка нижнього боку, підхід до використання пристосувань та оцінка запропонованого маршруту постачальником |
Ця таблиця визначає запитання, а не найкращий маршрут. Роз’єм, який на кресленні здається доступнішим, усе одно потребує перевірки з урахуванням фактичних розмірів компонентів і геометрії плати.
Наприклад, якщо постачальник виявить, що сопло для селективного паяння не може дістатися роз’єму поблизу ділянки щільного SMT-монтажу, запитайте, чи можливі зміна компонування, використання іншого інструмента або контрольована ручна операція. Якщо пристосування для паяння хвилею закриватиме з’єднання або залишатиме чутливий компонент під впливом хвилі, попросіть переглянути підхід до пристосування або запропонувати інший маршрут. Перш ніж передавати комплект документації на складання, зафіксуйте вибраний варіант і метод контролю з’єднань; не припускайте, що пристосування чи інший метод автоматично вирішить проблему.
Місце паяння хвилею та технології pin-in-paste
Паяння хвилею як умовна альтернатива. Можливо, варто оцінити маршрут із паянням хвилею для роз’ємів наскрізного монтажу та будь-яких сумісних SMT-з’єднань на нижньому боці. Рішення залежить від того, які умови нижній бік створює для процесу: сумісності компонентів, їхньої орієнтації, відстаней, зон затінення, геометрії роз’ємів і будь-яких запропонованих пристосувань або маскування. Попросіть виробника збірки перевірити нижній бік повністю, а не припускайте, що хвиля може досягти кожного запланованого з’єднання.
Pin-in-paste як можливість скоротити маршрут. Роз’єм для наскрізного монтажу можна розглядати для технології pin-in-paste, якщо це дозволяють його обмеження щодо оплавлення, доступний об’єм пасти та запропонований процес. Таку перевірку слід провести до затвердження маршруту: роз’єм, придатний для паяння після встановлення в отвори, не обов’язково придатний для оплавлення, а пасту, нанесену для з’єднання компонента наскрізного монтажу, потрібно оцінити як частину процесу.
Тут важливі рекомендації конкретних постачальників компонентів і матеріалів. Наприклад, технічні паспорти компонентів і рекомендації Texas Instruments щодо оплавлення допомагають визначити обмеження для відповідних компонентів; технічні паспорти паяльних паст Indium Corporation містять рекомендації щодо використання відповідного матеріалу. Ні те, ні інше не є універсальним профілем для всіх плат.
Що передати до затвердження маршруту виробником збірки
Надайте інформацію, потрібну для оцінки всієї збірки:
- Дані плати та складання: файли для виготовлення, складальні креслення та розташування компонентів на обох боках. Позначте з’єднання компонентів наскрізного монтажу та сусідні ділянки щільного SMT-монтажу, які можуть обмежувати доступ.
- Інформація про компоненти: номери деталей виробників і технічні паспорти, зокрема температурні обмеження роз’ємів, чутливість SMT-компонентів до вологи та допустимий вплив оплавлення.
- Запропонована послідовність: коли складається кожен бік із SMT-компонентами, скільки проходів оплавлення запропоновано та які з’єднання компонентів наскрізного монтажу є кандидатами для селективного, ручного паяння, паяння хвилею або за технологією pin-in-paste.
- Інформація про доступ: висота компонентів, геометрія роз’ємів і ділянки, де доступ інструмента, сопла, хвилі або пристосування може бути обмежений. Огляд конструкції для селективного паяння допоможе сформулювати ці запитання.
- Вимоги до приймання та перевірки: застосовна редакція документа або критерії, визначені договором, точки контролю та будь-які необхідні електричні чи функціональні випробування.
Придатна до використання специфікація компонентів (BOM) допомагає виробнику збірки пов’язати кожну позицію монтажу та з’єднання з правильними даними компонента. Див. рекомендації щодо BOM для складання.
Узгодьте приймання та контроль
IPC розрізняє вимоги до паяння за J-STD-001 і критерії прийнятності після складання за IPC-A-610. Для конкретного замовлення узгодьте застосовні документи, редакції, клас і будь-які додаткові критерії приймання; щодо їхніх вимог звертайтеся до ліцензійних стандартів. NASA-STD-8739.3, Паяні електричні з’єднання, — ще один документ щодо якості виконання робіт; застосовуйте його, коли він відповідає конкретній роботі, а не вважайте його стандартом за замовчуванням для кожної комерційної плати.
Вибирайте методи контролю з урахуванням фактичної геометрії та узгоджених критеріїв. Візуальний контроль або автоматичний оптичний контроль можуть допомогти оцінити доступні для огляду ознаки, але жоден із них не встановлює всі характеристики прихованого з’єднання. Якщо важливі з’єднання неможливо належно оцінити візуально, до початку виробництва обговоріть, який додатковий контроль або випробування будуть доречними.
Контроль паяльної пасти може підтримати SMT-процес. Електричні та функціональні випробування дають відповіді на інші запитання, ніж контроль якості виконання, тому за потреби плануйте їх окремо: планування функціонального тестування PCBA.
Для оцінки маршруту додайте файли плати, BOM, технічні паспорти роз’ємів і запропоновані вимоги до приймання до запиту на комерційну пропозицію. Якщо послідовність процесу або доступні дані ще визначаються, зв’яжіться з APTPCB, щоб обговорити, що потрібно перевірити до ухвалення остаточного рішення.